白云石质磷尾矿制备抗水化环保型镁钙质耐火材料
发布时间：2022-01-07 22:53
磷尾矿是磷化工行业选矿提取磷精矿后产生的大宗矿业固体废弃物,我国每年排放的磷尾矿约几百万吨,但由于磷尾矿综合利用率较低,大量磷尾矿长期堆放于尾矿库,这不仅是资源的浪费,还对矿区周围的环境也造成严重的影响,根据磷尾矿高钙镁低磷的特点,CaO含量约30%,MgO含量约18%,可视为一种白云石资源,作为镁钙质耐火材料的生产原料加以利用。镁钙质耐火材料中的CaO具有良好的高温韧性、耐冲击性、耐剥落性和耐高碱性渣的腐蚀,对高温炼钢炉膛起到一定的保护作用,还能吸附钢水中的硫（S）、磷（P）、氧（O）以及二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）等非金属夹杂物,提高钢水的纯度。另外,镁钙质耐火材料属于一种碱性耐火材料,以较低的原料价格、独特的使用性能和在环保方面的优势被耐火行业和炼钢行业一致看好,在此背景下,论文提出利用白云石质磷尾矿制备镁钙质耐火材料,为磷尾矿的综合利用提供一定的理论支撑。主要研究结果如下:（1）通过数学矩阵论的方法计算出磷尾矿制备镁钙质耐火材料体系中发生的独立反应数为9个,独立反应可分为两类,第一类为主矿物白云石分...
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）、（b）、（c）为预煅烧磷尾矿的SEM图谱，（d）、（e）、（f）为消化工艺处理磷
（d） （e） （f）图 6-14 （a）、（b）、（c）为空白样的扫描电镜图，（d）、（e）、（f）为添加量为 4%，加入Ti：Zr=1:3 的扫描电镜图Figure 6-14 (a), (b), (c) is a scanning electron micrograph of the blank, (d), (e), (f) is added in 4%,Ti: Zr = 1:3 Scanning electron micrograph由图 6-14 可以看出，空白样颗粒煅烧过后表面比较粗糙，甚至出现开裂的现象，存在大量的气孔，当加入复合添加剂后，颗粒表面比较光滑，气孔减少，致密度增加，加入复合添加剂的耐火材料比空白样的抗水化性能提高 8%左右，这是因为加入纳米 TiO2和纳米 ZrO2后，在煅烧的过程中形成 CaZrO3和 CaTiO3固溶体，分布在 CaO 和 MgO 之间，由于加入的纳米 TiO2和纳米 ZrO2只与 CaO发生反应，因此，生成的固溶体围绕在CaO周围，在煅烧的过程中形成′保护膜μ，阻碍了 Ca2+的扩散，使得 Ca2+不易和水分子发生接触，从而提高了镁钙质耐火材料的抗水化性能。耐火材料的水化易发生在 CaO 和 MgO 的晶界交接处和三相点处，加入复合添加剂后，在 CaO 和 MgO 的晶界交接处和三相点处形成固溶体，
6-15 （B）为 Ca 元素、（C）为 Mg 元素、（D）为 O 元素、（E）为 Ti 元素、（F）为元素的 TEM 图谱igure 6-15 (B) is the TEM spectrum of Ca element, (C) is Mg element, (D) is O element, (E)Ti element, and (F) is Zr element由上图可以看出，对图 A 区域进行 TEM 元素扫描，加入的纳米 TiO2和 ZrO2很好地分散在 Ca（图 B）、Mg（图 C）、O（图 D）的元素中。TiO2和 Z高温煅烧过程中分别与 CaO 反应生成相应的固溶体，在 CaO 周围形成一保护膜”，隔绝水分子与 CaO 的接触，从而提高耐火材料的抗水化性能。.6.5 X 射线光电子能谱（XPS）分析对耐火材料中的 Ca 元素做了 X 射线光电子能谱（XPS）分析，研究空白加入复合添加剂的量为 4%，Ti：Zr=1:3 的镁钙质耐火材料 Ca 元素结合能的情况，如图 6-16、6-17、6-18、6-19 和表 6-5 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]磷尾矿资源化利用研究[J]. 李鹏毅,张冬冬,宁平,张慧芳,王思鼎,李创,吴琼,李石雷. 化工矿物与加工. 2019(02)
[2]尾矿综合利用充填采空区现状及展望[J]. 秦玲玲,杨海舟,陈建平. 广东化工. 2018(16)
[3]磷尾矿资源综合利用现状研究[J]. 周倩倩,周克清. 化工矿物与加工. 2018(09)
[4]贵州织金某磷尾矿再选工艺试验[J]. 吴柏君,张周位,徐忠发,刘甲,张鸿鑫. 金属矿山. 2018(06)
[5]二步煅烧合成优质镁钙砂生产工艺[J]. 陈昌林,李国华,杨耕桃. 耐火与石灰. 2018(03)
[6]磷尾矿改良合肥膨胀土强度试验研究[J]. 庄心善,杨文博,胡其志. 科学技术与工程. 2018(05)
[7]耐火材料发展概述[J]. 李红霞. 无机材料学报. 2018(02)
[8]高镁磷尾矿浮选回收镁的研究[J]. 赵琦. 化工矿物与加工. 2017(08)
[9]硝酸酸解磷尾矿制备氢氧化镁工艺条件研究[J]. 张萍花,张春丽,王红艳,谢永,李晓玲,张德谨,胡雅琳. 现代化工. 2017(05)
[10]磷尾矿胶结充填材料力学性能与水化过程研究[J]. 李延杰,梅志恒,张倓,叶峰,梅甫定. 武汉理工大学学报. 2017(03)
硕士论文
[1]磷尾矿充填体中有害元素的溶出行为研究[D]. 杨丽.贵州大学 2015
[2]白云石制品的优化制备工艺及性能研究[D]. 蒯超.武汉科技大学 2013
[3]反浮选磷尾矿的综合利用[D]. 田兴.武汉工程大学 2013
[4]白云石的热分解规律及其应用[D]. 陈永弟.吉林大学 2012
[5]矿渣磷尾矿免烧砖的开发研究[D]. 茹晓红.武汉理工大学 2010
本文编号：3575421
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）、（b）、（c）为预煅烧磷尾矿的SEM图谱，（d）、（e）、（f）为消化工艺处理磷
（d） （e） （f）图 6-14 （a）、（b）、（c）为空白样的扫描电镜图，（d）、（e）、（f）为添加量为 4%，加入Ti：Zr=1:3 的扫描电镜图Figure 6-14 (a), (b), (c) is a scanning electron micrograph of the blank, (d), (e), (f) is added in 4%,Ti: Zr = 1:3 Scanning electron micrograph由图 6-14 可以看出，空白样颗粒煅烧过后表面比较粗糙，甚至出现开裂的现象，存在大量的气孔，当加入复合添加剂后，颗粒表面比较光滑，气孔减少，致密度增加，加入复合添加剂的耐火材料比空白样的抗水化性能提高 8%左右，这是因为加入纳米 TiO2和纳米 ZrO2后，在煅烧的过程中形成 CaZrO3和 CaTiO3固溶体，分布在 CaO 和 MgO 之间，由于加入的纳米 TiO2和纳米 ZrO2只与 CaO发生反应，因此，生成的固溶体围绕在CaO周围，在煅烧的过程中形成′保护膜μ，阻碍了 Ca2+的扩散，使得 Ca2+不易和水分子发生接触，从而提高了镁钙质耐火材料的抗水化性能。耐火材料的水化易发生在 CaO 和 MgO 的晶界交接处和三相点处，加入复合添加剂后，在 CaO 和 MgO 的晶界交接处和三相点处形成固溶体，
6-15 （B）为 Ca 元素、（C）为 Mg 元素、（D）为 O 元素、（E）为 Ti 元素、（F）为元素的 TEM 图谱igure 6-15 (B) is the TEM spectrum of Ca element, (C) is Mg element, (D) is O element, (E)Ti element, and (F) is Zr element由上图可以看出，对图 A 区域进行 TEM 元素扫描，加入的纳米 TiO2和 ZrO2很好地分散在 Ca（图 B）、Mg（图 C）、O（图 D）的元素中。TiO2和 Z高温煅烧过程中分别与 CaO 反应生成相应的固溶体，在 CaO 周围形成一保护膜”，隔绝水分子与 CaO 的接触，从而提高耐火材料的抗水化性能。.6.5 X 射线光电子能谱（XPS）分析对耐火材料中的 Ca 元素做了 X 射线光电子能谱（XPS）分析，研究空白加入复合添加剂的量为 4%，Ti：Zr=1:3 的镁钙质耐火材料 Ca 元素结合能的情况，如图 6-16、6-17、6-18、6-19 和表 6-5 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]磷尾矿资源化利用研究[J]. 李鹏毅,张冬冬,宁平,张慧芳,王思鼎,李创,吴琼,李石雷. 化工矿物与加工. 2019(02)
[2]尾矿综合利用充填采空区现状及展望[J]. 秦玲玲,杨海舟,陈建平. 广东化工. 2018(16)
[3]磷尾矿资源综合利用现状研究[J]. 周倩倩,周克清. 化工矿物与加工. 2018(09)
[4]贵州织金某磷尾矿再选工艺试验[J]. 吴柏君,张周位,徐忠发,刘甲,张鸿鑫. 金属矿山. 2018(06)
[5]二步煅烧合成优质镁钙砂生产工艺[J]. 陈昌林,李国华,杨耕桃. 耐火与石灰. 2018(03)
[6]磷尾矿改良合肥膨胀土强度试验研究[J]. 庄心善,杨文博,胡其志. 科学技术与工程. 2018(05)
[7]耐火材料发展概述[J]. 李红霞. 无机材料学报. 2018(02)
[8]高镁磷尾矿浮选回收镁的研究[J]. 赵琦. 化工矿物与加工. 2017(08)
[9]硝酸酸解磷尾矿制备氢氧化镁工艺条件研究[J]. 张萍花,张春丽,王红艳,谢永,李晓玲,张德谨,胡雅琳. 现代化工. 2017(05)
[10]磷尾矿胶结充填材料力学性能与水化过程研究[J]. 李延杰,梅志恒,张倓,叶峰,梅甫定. 武汉理工大学学报. 2017(03)
硕士论文
[1]磷尾矿充填体中有害元素的溶出行为研究[D]. 杨丽.贵州大学 2015
[2]白云石制品的优化制备工艺及性能研究[D]. 蒯超.武汉科技大学 2013
[3]反浮选磷尾矿的综合利用[D]. 田兴.武汉工程大学 2013
[4]白云石的热分解规律及其应用[D]. 陈永弟.吉林大学 2012
[5]矿渣磷尾矿免烧砖的开发研究[D]. 茹晓红.武汉理工大学 2010
本文编号：3575421
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