堿鋁硅質(zhì)尾礦發(fā)泡陶瓷材料的研究與應(yīng)用

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1、學(xué)位論文堿鋁硅質(zhì)尾礦發(fā)泡陶瓷材料的研究與應(yīng)用ResearchandApplicationofAlkali-aluminum-silicaTailingsFoamCeramicMaterials姓名李偉光指導(dǎo)教師姓名李崇智職稱教授北京建筑大學(xué)王萬金職稱教授級高工北京建筑工程研究院申請學(xué)位級別碩士學(xué)位類別專業(yè)碩士所屬學(xué)科建筑與土木工程（建筑材料方向）年級2015學(xué)號2108521315046答辯委員會主席蔡光汀職稱教授論文評閱人侯云芬職稱副教授朋改非職稱教授北京建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重

2、聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含本人或他人為獲得北京建筑大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。若有不實之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。學(xué)位論文作者簽字：日期：年月日北京建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解學(xué)校有關(guān)學(xué)位論文知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，在校攻讀學(xué)位期間論

3、文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于北京建筑大學(xué)，允許論文被查閱和借閱。學(xué)校有權(quán)保留論文并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文紙質(zhì)版和電子版，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印、或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。保密學(xué)位論文在解密后的使用授權(quán)同上。學(xué)位論文作者簽名：校內(nèi)導(dǎo)師簽名：年月日年月日校外導(dǎo)師簽名：年月日摘要摘要本文在研究尾礦及輔助原料化學(xué)成分組成、X射線衍射分析及TG-DSC熱分析的基礎(chǔ)上，針對目前墻體保溫隔熱材料及尾礦高附加值利用存在的問題，采用粉末坯體高溫熔融發(fā)泡工

4、藝制備出了一種尾礦及廢棄紅泥摻量高達80wt%，且耐久性良好輕質(zhì)高強的環(huán)保型發(fā)泡陶瓷保溫板，并設(shè)計了正交試驗，研究坯料主要化學(xué)成分組成、發(fā)泡劑摻量、粉磨時間及燒成工藝與發(fā)泡陶瓷性能的影響關(guān)系；設(shè)計了單因素試驗，研究具體化學(xué)成分與發(fā)泡陶瓷性能的影響關(guān)系。通過尾礦用量、紅泥用量、鈉長石用量、發(fā)泡劑用量、粉磨時間、燒成溫度和燒成時間的7因素3水平正交試驗，確定發(fā)泡陶瓷最佳組成配方及最優(yōu)工藝條件，結(jié)果表明：燒成溫度對發(fā)泡陶瓷的表觀密度和抗壓強度影響最大，燒成溫度為1220℃時，發(fā)泡陶瓷的表觀密度最優(yōu)為5

5、36kg/m3；燒成溫度為1180℃時，發(fā)泡陶瓷抗壓強度最優(yōu)為4.5Mpa；燒成溫度為1220℃時，發(fā)泡陶瓷孔隙率最優(yōu)為75%；鈉長石用量為20wt%時，發(fā)泡陶瓷吸水率最優(yōu)為1.4%。最終確定了發(fā)泡陶瓷的最佳組成配方為尾礦用量55wt%，紅泥用量25wt%，鈉長石用量20wt%，白云石摻量為5wt%，發(fā)泡劑摻量0.3wt%；最佳工藝流程為磨礦時間15min，燒成溫度1200℃，保溫時間60min。按照最佳工藝流程制備實驗發(fā)泡陶瓷樣塊，其最終表觀密度為605kg/m3，抗壓強度為5.3Mpa，孔隙

6、率為72.7%，吸水率為1.4%。采用單因素變量法分析了各項化學(xué)成分的變化對發(fā)泡陶瓷性能的影響關(guān)系，結(jié)果表明：SiO2具有提高燒成溫度增加表觀密度的作用，SiO2外摻量達到8wt%時，發(fā)泡陶瓷表觀密度為710kg/m3，抗壓強度為5.4Mpa；Al2O3會顯著提高發(fā)泡陶瓷生成液相的溫度，增大液相的粘度及表面張力，可以起到穩(wěn)定氣孔結(jié)構(gòu)，增大抗壓強度的作用。Al2O3外摻量達到8wt%時，發(fā)泡陶瓷表觀密度為992kg/m3，抗壓強度為24.1Mpa；CaO具有助熔作用，可以降低燒成溫度，降低液相的粘

7、度及表面張力，但量過多時會對抗壓強度產(chǎn)生不利影響，CaO外摻量達到8wt%時，發(fā)泡陶瓷表觀密度為350kg/m3，抗壓強度為5.1Mpa；MgO可以在降低燒成溫度及液相粘度的情況下，可以增大液相的表面張力，具有穩(wěn)泡的作用，當(dāng)MgO外摻量達到8wt%時，發(fā)泡陶瓷表觀密度為500kg/m3，抗壓強度為4.5Mpa；K2CO3和Na2CO3均會在高溫分解生成其對應(yīng)氧化物，是強烈的助熔劑，可以大幅度降低發(fā)泡陶瓷的燒成溫度，降低液相的粘度和表面張力；適量的添加Fe2O3可以在低溫液相表面張力和粘度較高時，

8、促進發(fā)泡劑氧化反應(yīng)，具有穩(wěn)泡作用。添加量過多，會導(dǎo)致局部出現(xiàn)熔洞，破壞發(fā)泡陶瓷的氣孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)Fe2O3外摻量達到4wt%時，發(fā)泡陶瓷表觀密度為880kg/m3，抗壓強度為8.4Mpa。關(guān)鍵詞：尾礦；發(fā)泡陶瓷；正交試驗；化學(xué)組分；氣孔結(jié)構(gòu)IAbstractAbstractAccordingtothecurrentproblemsofwallthermalinsulationmaterialsandhighvalue-addeduseoftailings,thispaperusedapowderbo