铁尾矿多孔材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-03-26 07:09

  本文关键词：铁尾矿多孔材料的制备及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铁尾矿的排放严重污染我们的生存环境,如何处理和利用这些铁尾矿成为我们面临的一大难题。本文以工业废弃物铁尾矿为主要原料,通过研磨,利用机械搅拌发泡工艺,预制备出高气孔率坯体,经高温烧结,制备出孔隙率高,低密度的高强度多孔材料。通过实验确定了发泡体系的配方组成。得到了由铁尾矿粉体制备高稳定性浆料所需的最佳条件。实验结果表明:当溶液的pH=10时,每升水中加入发泡剂0.3g,聚乙烯醇50g,混合尾矿粉添加量650g时,得到的料浆的发泡效果最好,泡沫体积最稳定。综合铁尾矿多孔陶瓷的性能,确定了在制备多孔陶瓷过程中,烧成温度范围为1125℃-1150℃,保温时间为40min。所制得的铁尾矿多孔陶瓷材料的密度为0.36-0.54g/cm3,抗压强度为0.25-0.34MPa,显气孔率为69%-70.5%,吸水率为49%-51.1%。当在铁尾矿中掺入12g煤粉时制得了密度为0.15g/cm3的轻质铁尾矿多孔陶瓷。X-射线衍射分析,形成的多孔陶瓷材料的主要晶相组成是铝辉石Ca(MgFeAl)(SiAl)2O6、透辉石Ca(MgAl)(SiAl)2O6和辉石Ca(MgFe)Si2O6。扫描电镜(SEM)显微结构观测表明,形成的陶瓷孔径较大,且孔壁上也形成大量、层次丰富的小孔、微孔。本材料制备工艺简单,原料来源广,可大规模生产。根据铁尾矿多孔陶瓷材料的特殊结构和性能,该材料具有作为水中污染物、气体污染物的吸附固定介质,催化剂载体,建筑保温隔热材料等的潜在应用前景。
【关键词】：铁尾矿 多孔陶瓷 发泡剂 抗压强度 体积密度
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ174.1;TB383.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 多孔陶瓷11-12
• 1.2 多孔陶瓷的制备工艺及其研究进展12-14
• 1.2.1 传统的制备工艺12
• 1.2.2 制备工艺新进展12-14
• 1.3 铁尾矿概述14-16
• 1.3.1 铁尾矿利用存在的问题15
• 1.3.2 铁尾矿的危害15-16
• 1.4 铁尾矿的研究现状16-18
• 1.4.1 铁尾矿的综合利用情况16-17
• 1.4.2 铁尾矿在建筑领域的应用17-18
• 1.4.3 铁尾矿在环境领域的应用18
• 1.4.4 铁尾矿在农业领域的应用18
• 1.5 铁尾矿开发利用的必要性18-20
• 1.6 本课题研究的目的及意义20
• 1.7 主要研究内容20-21
• 第二章 原料分析及研究方法21-29
• 2.1 实验原料21-22
• 2.2 实验仪器及设备22-24
• 2.3 研究方法24
• 2.4 性能测试与计算24-29
• 2.4.1 多孔材料力学性能测试24-25
• 2.4.2 扫描电子显微镜分析25
• 2.4.3 红外光谱分析（F T - I R）25
• 2.4.4 X射线衍射分析（X R D）25
• 2.4.5 体积密度测试25
• 2.4.6 激光粒度分析25
• 2.4.7 容重显气孔率吸水率测试25-26
• 2.4.8 粘度的测定26
• 2.4.9 高温物性测试26-27
• 2.4.10 稳定性分析27
• 2.4.11 料浆沉降体积的测定27-29
• 第三章 陶瓷料浆的稳定性研究29-41
• 3.1 发泡剂的发泡性能29-30
• 3.2 发泡剂稳泡处理30-31
• 3.3 铁尾矿料浆的稳定性研究31-36
• 3.3.1 搅拌速度对料浆稳定性影响31-32
• 3.3.2 搅拌时间对料浆稳定性影响32-34
• 3.3.3 p H值对陶瓷料浆稳定性的影响34-35
• 3.3.4 颗粒粒径对料浆稳定性的影响35
• 3.3.5 固含量对桨料粘度的影响35-36
• 3.4 坯体干燥温度的设定36-37
• 3.5 发泡成型机理研究37-39
• 3.5.1 泡沫衰变机理37-38
• 3.5.2 液膜的性质对稳定性的影响38-39
• 3.6 本章小结39-41
• 第四章 铁尾矿多孔陶瓷烧结行为研究41-53
• 4.1 铁尾矿的高温物性41-42
• 4.2 烧成温度的优化42-45
• 4.2.1 烧成温度对多孔陶瓷性能的影响43-44
• 4.2.2 烧成温度对多孔陶瓷体积密度及吸水率的影响44-45
• 4.2.3 不同烧成温度下多孔陶瓷物相分析45
• 4.3 保温时间的优化45-47
• 4.3.1 保温时间对多孔陶瓷显气孔率和抗压强度的影响46-47
• 4.3.2 保温时间对多孔陶瓷密度及吸水率的影响47
• 4.4 升、降温速度的优化47-48
• 4.5 最佳烧成曲线的绘制48-49
• 4.6 铁尾矿多孔陶瓷孔结构分析49
• 4.7 铁尾矿多孔陶瓷烧结的物理化学行为研究49-50
• 4.8 本章小结50-53
• 第五章 造孔剂对多孔陶瓷性能的影响53-59
• 5.1 引言53
• 5.2 煤粉的添加量对铁尾矿多孔陶瓷显气孔率的影响53-54
• 5.3 煤粉的添加量对铁尾矿多孔陶瓷抗压强度的影响54-55
• 5.4 煤粉的添加量对铁尾矿多孔陶瓷吸水率的影响55-56
• 5.5 煤粉的添加量对铁尾矿多孔陶瓷体积密度的影响56-57
• 5.6 本章小结57-59
• 第六章 结论59-61
• 参考文献61-65
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果65-66
• 致谢66-68

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