发泡剂对冶炼渣制备多孔陶瓷性能影响研究
发布时间：2021-01-30 01:07
随着我国经济的不断发展,科学发展理念的进一步推广,如何提高资源的利用率发展循环经济成为我国众多科研领域的研究热点。本论文以某厂冶炼渣为主要原料,Na2CO3、SiC为发泡剂,添加适量陶瓷废料粉进行调质,研制冶炼渣多孔陶瓷材料配方,确定冶炼渣与陶瓷粉的最佳掺量比例。通过实验研究了不同冶炼渣掺量、不同发泡剂的掺加量和不同的烧结程序对多孔陶瓷的影响,并对实验样品的体积密度、抗压强度、吸水率、孔隙率进行测定,利用XRD、光学显微镜、红外光谱分析、光热测量系统等现代分析技术对样品的物相结构和微观形貌分析表征。采用控制变量法,利用TOM-AC热台分析仪观察不同冶炼渣掺量的样品配合料在不同温度下的形态变化,确定配合料软化点与膨胀比例;对配合料分别进行DSC与TG分析确定升温制度;研究温度、升温速率、保温时间三因素对样品物理性能影响设计正交试验研究其影响因子与最佳组合;对不同冶炼渣掺量的样品进行XRD检测,分析其晶相变化趋势。结合制备得到的样品物理性能参数与孔径分布等特点得出结论:配合料以冶炼渣与陶瓷废料按1:1比例混合,加入少量助溶剂与发泡剂,按升温速率1...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“一步法”制备多孔陶瓷
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-图1.2“二步法”制备多孔陶瓷1.2.2多孔陶瓷产生缺陷的原因在多孔陶瓷的制备过程中，常常会出现表面凹陷、内部气泡分布不均、泡径过大、样品裂开等缺陷。造成样品产生缺陷有一部分是因为原料配比问题，或是在实验过程中人为因素导致的，另一部分是由有烧结过程中热处理制度不匹配配合料的性质造成。分析成因，严格控制生产工艺流程可以有效的节约人力、物力，产生更大的经济价值。（1）样品表面凹陷，凹陷的产生主要是由于配合料在烧结过程中未能达到合适黏度的流体状态，处于半液相半固相的玻璃体还没有在重力作用下形成平整的外表。从烧结工艺上来说就是烧结温度低于配合料软化温度造成样品表面凹凸不平，应适当提高发泡温度或增加保温时间。（2）样品内部气泡分布不均，这种现象在实验过程中是最为常见的现象，主要是发泡剂不能均匀分布在配合料胚体中，在烧结过程中，发泡剂含量高的部分气体产生速率大，所以导致产品气泡分布不均匀。此外还有可能是保温时间过短，胚体内部受热不充分导致样品中心气泡小，边缘气泡大。（3）泡径过大主要是由于发泡剂含量过多，或是保温时间过长导致的。在烧结过程中，温度达到一定温度配合料由固相转变为液相，同时内部发泡剂开始产生气体使内部压强增大在液相玻璃中产生气泡。如果温度过高会降低玻璃液相粘度，气泡产生所需要克服的表面张力也减小，形成的气孔体积增大；如果保温时间过长，在相同液相粘度下内部产生的气体变多，气压增大，导致形成较大气泡。（4）烧成的样品出现开裂现象可能是由于原料成分与发泡剂不匹配或是烧结温度过低造成的。如果配合料的软化温度高于发泡剂分解温度，在烧结升温过程中胚体还未软化发泡剂就开始分解，气体会从料胚缝隙中逸出，使样?
内蒙古科技大学硕士学位论文-15-2实验方案2.1实验原料本研究所使用的主要原料为某冶炼厂的冶金废弃物冶炼渣，是一种粗糙多孔的黑色粒化废渣，经过初步破碎处理后粒径约为200μm。图2.1为冶炼渣X射线衍射（XRD）图谱，图中表明冶炼渣主要由大量玻璃相和少量石英相镁铝尖晶石相组成，主晶相为镁铝尖晶石相(00-021-1152)，次晶相为石英相（01-070-3755）。表2-1冶炼渣成分（wt.%）图2.1冶炼渣XRD从表2-1中可知冶炼渣主要由SiO2、Al2O3、CaO等成分组成，其中部分CaO、MgO、Na2O和K2O在玻璃体中充当改性剂，能降低玻璃体在高温下起到液相黏度。其中冶炼渣CaO的含量较高，达到20%左右；少量的TiO2、Cr、Fe在玻璃体中可以充当成核剂，促进晶核的形成。此外Fe+主要以Fe2O3形式存在。由于冶炼渣中SiO2含量较少，满足构成玻璃体条件，而CaO含量又过高，不利于均匀的硅酸盐玻璃质形成，因此在制备多孔陶瓷的配合料基础玻璃粉时，引入一种高硅、低钙的陶瓷废料
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫微晶玻璃的发泡剂和稳泡剂的选择[J]. 左李萍,陆雷,朱凯华. 中国陶瓷. 2012(10)
[2]利用煤粉炉渣制备微晶泡沫玻璃的研究[J]. 陆金驰,陈凯,李东南. 中国陶瓷. 2012(08)
[3]ZnO和CaO含量对CaO-Al2O3-SiO2系泡沫微晶玻璃析晶与发泡的影响[J]. 徐博,曹建尉,梁开明. 无机材料学报. 2012(02)
[4]以油页岩渣为原料制备微晶泡沫玻璃[J]. 冯宗玉,薛向欣,李勇,杨合. 过程工程学报. 2008(02)
[5]温度制度对硼硅酸盐泡沫玻璃结构的影响[J]. 张婕,李秀华,成慧杰,王世泉. 硅酸盐通报. 2007(02)
[6]泡沫微晶玻璃的研究进展[J]. 高淑雅,郭宏伟,李江鹏,刘新年,高档妮. 中国陶瓷. 2006(09)
[7]添加剂对矿渣泡沫玻璃性能的影响[J]. 王晴,姜晓波,刘磊,吴枭. 房材与应用（材料·结构）. 2005(04)
[8]形核剂对Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化过程的影响[J]. 胡安民,梁开明,周锋,彭飞,王国梁. 无机材料学报. 2005(02)
[9]泡沫玻璃微晶化研究进展[J]. 王立久,王伟,曹明莉. 玻璃与搪瓷. 2003(02)
硕士论文
[1]硼硅酸盐泡沫玻璃发泡剂与添加剂的研究[D]. 成慧杰.天津大学 2007
本文编号：3007941
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“一步法”制备多孔陶瓷
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-图1.2“二步法”制备多孔陶瓷1.2.2多孔陶瓷产生缺陷的原因在多孔陶瓷的制备过程中，常常会出现表面凹陷、内部气泡分布不均、泡径过大、样品裂开等缺陷。造成样品产生缺陷有一部分是因为原料配比问题，或是在实验过程中人为因素导致的，另一部分是由有烧结过程中热处理制度不匹配配合料的性质造成。分析成因，严格控制生产工艺流程可以有效的节约人力、物力，产生更大的经济价值。（1）样品表面凹陷，凹陷的产生主要是由于配合料在烧结过程中未能达到合适黏度的流体状态，处于半液相半固相的玻璃体还没有在重力作用下形成平整的外表。从烧结工艺上来说就是烧结温度低于配合料软化温度造成样品表面凹凸不平，应适当提高发泡温度或增加保温时间。（2）样品内部气泡分布不均，这种现象在实验过程中是最为常见的现象，主要是发泡剂不能均匀分布在配合料胚体中，在烧结过程中，发泡剂含量高的部分气体产生速率大，所以导致产品气泡分布不均匀。此外还有可能是保温时间过短，胚体内部受热不充分导致样品中心气泡小，边缘气泡大。（3）泡径过大主要是由于发泡剂含量过多，或是保温时间过长导致的。在烧结过程中，温度达到一定温度配合料由固相转变为液相，同时内部发泡剂开始产生气体使内部压强增大在液相玻璃中产生气泡。如果温度过高会降低玻璃液相粘度，气泡产生所需要克服的表面张力也减小，形成的气孔体积增大；如果保温时间过长，在相同液相粘度下内部产生的气体变多，气压增大，导致形成较大气泡。（4）烧成的样品出现开裂现象可能是由于原料成分与发泡剂不匹配或是烧结温度过低造成的。如果配合料的软化温度高于发泡剂分解温度，在烧结升温过程中胚体还未软化发泡剂就开始分解，气体会从料胚缝隙中逸出，使样?
内蒙古科技大学硕士学位论文-15-2实验方案2.1实验原料本研究所使用的主要原料为某冶炼厂的冶金废弃物冶炼渣，是一种粗糙多孔的黑色粒化废渣，经过初步破碎处理后粒径约为200μm。图2.1为冶炼渣X射线衍射（XRD）图谱，图中表明冶炼渣主要由大量玻璃相和少量石英相镁铝尖晶石相组成，主晶相为镁铝尖晶石相(00-021-1152)，次晶相为石英相（01-070-3755）。表2-1冶炼渣成分（wt.%）图2.1冶炼渣XRD从表2-1中可知冶炼渣主要由SiO2、Al2O3、CaO等成分组成，其中部分CaO、MgO、Na2O和K2O在玻璃体中充当改性剂，能降低玻璃体在高温下起到液相黏度。其中冶炼渣CaO的含量较高，达到20%左右；少量的TiO2、Cr、Fe在玻璃体中可以充当成核剂，促进晶核的形成。此外Fe+主要以Fe2O3形式存在。由于冶炼渣中SiO2含量较少，满足构成玻璃体条件，而CaO含量又过高，不利于均匀的硅酸盐玻璃质形成，因此在制备多孔陶瓷的配合料基础玻璃粉时，引入一种高硅、低钙的陶瓷废料
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫微晶玻璃的发泡剂和稳泡剂的选择[J]. 左李萍,陆雷,朱凯华. 中国陶瓷. 2012(10)
[2]利用煤粉炉渣制备微晶泡沫玻璃的研究[J]. 陆金驰,陈凯,李东南. 中国陶瓷. 2012(08)
[3]ZnO和CaO含量对CaO-Al2O3-SiO2系泡沫微晶玻璃析晶与发泡的影响[J]. 徐博,曹建尉,梁开明. 无机材料学报. 2012(02)
[4]以油页岩渣为原料制备微晶泡沫玻璃[J]. 冯宗玉,薛向欣,李勇,杨合. 过程工程学报. 2008(02)
[5]温度制度对硼硅酸盐泡沫玻璃结构的影响[J]. 张婕,李秀华,成慧杰,王世泉. 硅酸盐通报. 2007(02)
[6]泡沫微晶玻璃的研究进展[J]. 高淑雅,郭宏伟,李江鹏,刘新年,高档妮. 中国陶瓷. 2006(09)
[7]添加剂对矿渣泡沫玻璃性能的影响[J]. 王晴,姜晓波,刘磊,吴枭. 房材与应用（材料·结构）. 2005(04)
[8]形核剂对Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化过程的影响[J]. 胡安民,梁开明,周锋,彭飞,王国梁. 无机材料学报. 2005(02)
[9]泡沫玻璃微晶化研究进展[J]. 王立久,王伟,曹明莉. 玻璃与搪瓷. 2003(02)
硕士论文
[1]硼硅酸盐泡沫玻璃发泡剂与添加剂的研究[D]. 成慧杰.天津大学 2007
本文编号：3007941
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