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工业废渣磷石膏与赤泥在陶瓷中的综合利用

作　者: 艾琦
导　师: 吉晓莉；尹述标
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料工程
关键词: 磷石膏 赤泥 烧结 性能和微观结构
分类号: TQ177.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


磷石膏是指在磷酸生产中产生的固体废渣,其主要成份是硫酸钙,呈酸性。赤泥则是氧化铝生产中的废弃物,其组成与粘土相似,呈碱性。二者每年排放数量巨大,而废弃物的长期堆积将严重污染环境。本论文利用酸性磷石膏与碱性赤泥混合时产生的中和反应,将磷石膏和赤泥、与高岭土、瓷土等原料按一定比例进行配料,采用现有的陶瓷生产工艺,制备了具一定性能的陶瓷试样,实现了陶瓷制品的低温快烧,为磷石膏与赤泥在陶瓷工业的应用提供了有益的依据,对促进我国循环经济的发展都具有重要的意义。实验初步探讨了磷石膏分散性能及其影响因素(包括磷石膏与赤泥的比例,分散剂种类及其含量,瘠性料的种类及其含量)。实验表明：赤泥的加入可改善浆料的流动性,在磷石膏和赤泥两种原料时,赤泥的加入量为70%时,料浆的流动时间达26s；分散剂六偏磷酸钠对浆料的流动度有显著的影响,当其加入量为0.3%时,浆料的流变性能最佳,并制备出了固相含量为53.3%,粘度低于1Pa.s的陶瓷浆料；加入瘠性料能对改善浆料的触变性,当瘠性料粉煤灰加入量为6%时,浆料的触变性能最佳,在30min内未出现触凝现象。将磷石膏和赤泥两种原料与传统的陶瓷原料按一定比例混合并烧结,实验表明：磷石膏的加入量对试样的体积密度和力学性能有很大的影响,在磷石膏与赤泥加入量占30%(其中磷石膏量：赤泥量=3：7),其它陶瓷原料占70%,在烧成温度1150℃、保温时间为120min条件下烧制的试样吸水率达1-5%,气孔率达1-10%,体积密度达2-2.4g/cm-3,抗折强度达到37MPa,耐酸碱性可达97%以上。烧结后陶瓷内部形成了以Ca2A12Si07、Si02和Cao.88S0.12A11.77Si2.2308为主的晶相,陶瓷性能指标达到传统陶瓷原料生产出的制品要求水平。烧制试样的烧失量为12.68%,主要是磷石膏高温分解产生的二氧化硫和三氧化硫气体、粉煤灰及其原料中所含的有机物等共同产生的。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-19
  1.1 引言  9
  1.2 磷石膏的产生及危害  9-10
  1.3 磷石膏的特性  10-12
    1.3.1 磷石膏的晶型  10
    1.3.2 磷石膏的杂质  10-11
    1.3.3 磷石膏杂质的影响  11-12
  1.4 综合利用磷石膏的现状  12-16
    1.4.1 磷石膏应用于建筑行业  12
    1.4.2 磷石膏应用于水泥行业  12-13
    1.4.3 磷石膏应用于化工工业  13-14
    1.4.4 磷石膏应用于农业  14
    1.4.5 磷石膏在陶瓷行业中的应用  14-15
    1.4.6 磷石膏综合利用存在的问题  15-16
  1.5 赤泥的产生  16
  1.6 赤泥的特性  16
  1.7 赤泥的综合应用现状  16-17
  1.8 赤泥综合利用存在的问题  17-18
  1.9 研究意义目标和内容  18-19
    1.9.1 研究目标  18
    1.9.2 研究意义  18
    1.9.3 研究内容  18-19
第2章 实验原料及方法  19-29
  2.1 实验原料  19-20
    2.1.1 磷石膏的化学成分  19
    2.1.2 赤泥的化学成分  19
    2.1.3 其他传统陶瓷原料的化学成分  19-20
  2.2 实验仪器  20
  2.3 实验工艺流程  20-21
  2.4 实验过程  21-29
    2.4.1 浆料的制备  21-24
    2.4.2 触变性  24-25
    2.4.3 坯体的制备  25
    2.4.4 试样的烧成  25
    2.4.5 检测与分析方法  25-29
第3章 实验结果与讨论  29-53
  3.1 磷石膏晶体形貌分析  29
  3.2 浆料性能的研究  29-33
    3.2.1 磷石膏与赤泥比例的影响  29-31
    3.2.2 分散剂的影响  31-32
    3.2.3 固相含量对浆料流变性的影响  32-33
  3.3 触变性  33-35
  3.4 试样的制备  35-38
    3.4.1 烧成温度制度的确定  35-37
    3.4.2 实验部分  37-38
  3.5 陶瓷试样的性能测试及微观结构分析  38-53
    3.5.1 陶瓷试样的性能测试  38-49
    3.5.2 陶瓷试样的微观结构测试  49-53
第4章 结论  53-54
参考文献  54-57
致谢  57

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 人造石及其他胶凝材料 > 石膏及其制品
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