铜渣基铁系磷酸盐化学键合材料的制备及其性能研究

发布时间：2020-04-14 19:29

【摘要】：铜渣(CS)是火法冶炼铜的工业过程中产生的一种有色金属渣,随着对铜的需求量的增加,每年都会产生大量的铜渣。铜渣堆积不仅占用大量土地,而且会对周边环境造成危害,因此如何大宗的高效综合利用铜渣已成为当前亟待解决的问题。本论文研究了铜渣与磷酸盐在常温下进行反应制备快凝早强的铜渣基铁系磷酸盐化学键合材料(IPCBC)。(1)通过试验确定铜渣基铁系磷酸盐化学键合材料的制备方案,当采用磷酸二氢铵(ADP)作为磷源,水灰比为0.14,CS/ADP=4.0时,试件的力学性能最高,其1d、3d、7d、28d的强度分别达到31.7MPa,38.2MPa,41.2MPa和42.8MPa。通过XRD、SEM和FT-IR等表征分析表明,IPCBC材料产物主要为磷酸铁(Fe PO_4)、三聚磷酸铁(Fe H_2P_3O_(10))和磷铁铵矿物(NH_4Fe_2(PO_4)_2OH·2H_2O)等胶凝相产物。材料体系中胶凝相产物使大量的铜渣微粒粘结成整体,使材料具有一定的强度。(2)研究了硼砂、硼酸和三聚磷酸钠掺量及其复合掺量对IPCBC材料性能的影响,结果表明:适当的硼砂、硼酸和三聚磷酸钠掺量可延缓IPCBC材料的凝结时间和提升材料强度。(3)研究了IPCBC材料经不同温度处理后的性能变化,结果表明:采用磷酸二氢铵制备的IPCBC材料(ADP-IPCBC)在200℃时材料强度下降较大,在400℃-600℃时材料强度变化较小,在800-1200℃时,由于烧结现象的发生,ADP-IPCBC材料强度出现较大的增长,经1200℃处理后,ADP-IPCBC材料强度达到111.2MPa。采用磷酸二氢钾(KDP)制备的IPCBC材料(KDP-IPCBC)强度随着温度的提升呈缓慢下降的态势,经1200℃高温处理后,KDP-IPCBC材料出现熔融现象,材料结构破坏,强度基本丧失。(4)研究了ADP-IPCBC材料的抗水浸泡性能,经自然养护28d的试件在水中浸泡48h后的软化系数为0.63,吸水率为8.16%,说明ADP-IPCBC材料在抗水浸泡性能方面存在不足,为提高ADP-IPCBC材料的耐水性,试验探究了粉煤灰掺量对提高ADP-IPCBC材料耐水性的影响,结果表明当粉煤灰掺量为10%时,可提高ADP-IPCBC材料的后期强度及耐水性。
【图文】：

实验原料.1 铜渣本实验采用的铜渣来自云南铜业集团的铜冶炼渣。铜渣(Copper Slag，，)，黑色固体，其主要化学组成见表 2.1，其中 Fe 含量可达 36.82%，结合学组成和 XRD 分析（图 2.1），可得铜渣主要矿物相为铁橄榄石（Fe2Si铁矿（Fe3O4）。表 2.1 铜渣的化学组成Table 2.1 The chemical composition of copper slagItem Fe SiO2CaO MgO Al2O3SO3PbO ZnO MnO Cuntent/% 36.82 26.25 4.45 2.74 3.53 2.61 0.47 1.95 0.83 0.

粉煤灰,硕士学位论文,主要矿物,莫来石

工大学硕士学位论文灰主要矿物相为莫来石(Al6Si2O13)和石膏(CaSO42H2O)。表 2.2 粉煤灰的化学组成Table 2.2 The chemical composition of fly ashItem SiO2Fe2O3Al2O3MgO CaO SO3PbO ZnO MnOContent/% 36.82 26.25 4.45 2.74 3.53 2.61 0.47 1.95 0.83
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X758

【参考文献】