锰、镍冶金渣制备多孔陶瓷及性能研究

发布时间：2020-06-15 10:44

【摘要】：电解锰渣是电解法生产金属锰过程中产生的一种工业废渣,大量的电解锰渣不仅占用土地,而且污染环境,已成为电解锰行业和环保领域面临的一大难题。镍铁渣是红土镍矿火法冶炼镍铁过程中产生的废渣,其排放量大,综合利用率低,已逐渐成为冶金渣处理处置的一大难题。对电解锰渣和镍铁渣的资源化利用,一方面可以减少对环境的污染,另一方面也可以实现材料的回收再利用,符合可持续发展的要求。本文分别利用两种工业废渣-电解锰渣和镍铁渣为主要原料,添加偏高岭土和废玻璃,以碳酸钙、锯末和碳粉为造孔剂,分别制备出多孔陶瓷,作为外墙保温材料。通过配方设计获得了多孔陶瓷的最优配方,结果表明:利用电解锰渣和镍铁渣制备多孔陶瓷是可行的,电解锰渣基多孔陶瓷的最优配方为20%电解锰渣,70%废玻璃和10%偏高岭土,随着电解锰渣掺量的增加,烧结体更加致密,无法形成多孔结构;镍铁渣基多孔陶瓷的最优配方为30%镍铁渣和70%废玻璃,随着镍铁渣掺量的增加,烧结体更加致密,无法形成多孔结构。采用X射线衍射(XRD)、综合热分析仪(TG-DSC)、场发射扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等分析测试手段,利用单因素变量法系统研究了烧结温度、保温时间等因素对多孔陶瓷体积密度、抗压强度、气孔率及物相的影响。在最佳制备条件下,研究了多孔陶瓷的显微结构、导热性能及抗压强度-热导率-体积密度关系,结果表明:烧结温度和保温时间对多孔陶瓷性能有显著影响。烧结温度较低时,多孔陶瓷的孔径小,分布不均匀,体积密度和抗压强度较高,气孔率较小,随着烧结温度的提高,孔径逐渐增加,分布更均匀,体积密度和抗压强度减小,气孔率增加。电解锰渣基多孔陶瓷的最佳制备条件为烧结温度1020℃,保温时间45min,锯末掺量5%,成型压力5 MPa,在此条件下多孔陶瓷的体积密度为600kg/m3,抗压强度为3.9 MPa,气孔率为77.2%。锯末为造孔剂时镍铁渣基多孔陶瓷的最佳工艺条件为:烧结温度1060℃,保温时间60 min,锯末掺量1%,成型压力5 MPa,体积密度、抗压强度和气孔率分别为740 kg/m3、3.01MPa和74%;碳粉为造孔剂时的最佳工艺条件为:烧结温度1060℃,保温时间45 min,碳粉掺量1%,成型压力5 MPa,体积密度、抗压强度和气孔率分别为830 kg/m3、4.48 MPa和71.7%。XRD结果表明多孔陶瓷的主要物相为透辉石和辉石,其余为玻璃相。SEM结果表明多孔陶瓷内部存在很多片状晶体,EDS结果表明该晶体是透辉石,是多孔陶瓷强度的来源。电解锰渣基多孔陶瓷的热导率为0.052 Wm-1k-1,镍铁渣基多孔陶瓷的热导率为0.119 Wm-1k-1。随着体积密度的增加,多孔陶瓷的孔径逐渐减小,抗压强度和热导率均呈上升趋势。拟合曲线均满足表达式y=y_0+A(e~R_0x),符合指数关系,相关性好。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.1
【图文】：

流程图,锰矿石,世界主要国家,储量

西南科技大学硕士研究生学位论文第[8,9]。图 1-2 为利用 MnCO3矿生产电解锰的典型工艺流程图[4]。从电解锰液的整个生产流程来看，电解锰渣的组成十分复杂，一方来源有关，另一方面也与制取锰液的生产有关。

工艺流程图,碳酸锰矿,电解锰,工艺流程

1-2 电解碳酸锰矿生产电解锰的工艺low chart of electrolytic manganese reMnCO3ore by an electrolytic method危害于上个世纪 50 年代，经过几十产、消费和出口大国[10]。金属

【参考文献】