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1、由于大量堆積并不斷增加的各種工業(yè)固體廢棄物對(duì)人類(lèi)環(huán)境破壞的日益加劇,固體廢棄物的處理變得越來(lái)越重要。本研究以氧化鋁工業(yè)的固體廢棄物赤泥為主要原料,以粉煤灰、煤矸石和頁(yè)巖等為主要輔助原料,并加入一些改善材料成型及燒成性能的添加劑,分別采用半干壓成型和真空擠出成型兩種技術(shù),制備了性能優(yōu)良的系列赤泥質(zhì)陶瓷清水磚,實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種工業(yè)固體廢棄物的綜合開(kāi)發(fā)和利用。 利用TG-DTA、SEM、XRD和XRFA等測(cè)試手段,分析了工業(yè)固體廢棄物赤泥
2、、粉煤灰、煤矸石和低品位粘土頁(yè)巖的特性、微觀形貌和物相組成。結(jié)果表明,赤泥作為清水磚的主要原料,其組成中SiO<,2>和Al<,2>O<,3>含量低而CaO含量高,不滿(mǎn)足制磚的化學(xué)組成要求;而從化學(xué)組成上看粉煤灰、煤矸石和頁(yè)巖則滿(mǎn)足制磚的要求。 采用TG-DTA、SEM、XRD和EPMA等測(cè)試方法,對(duì)赤泥質(zhì)陶瓷清水磚樣品的性能和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析測(cè)試。結(jié)果表明,赤泥的添加量超過(guò)70%時(shí),樣品性能大幅下降。通過(guò)調(diào)節(jié)其它原料比例制備
3、出了性能較好的赤泥質(zhì)清水磚,典型配方L-4于1080℃下燒成樣品的吸水率Wa為21.50%,氣孔率Pa為38.56%,體積密度D為1.79g/cm<'3>,抗折強(qiáng)度為σ<,b>為33.93MPa,抗壓強(qiáng)度σ<,c>為86.95MPa(>MU30),熱導(dǎo)率λ為1.333×10<'-2>W·cm<'-1>·K<'-1>(<5×10<'-2>W·cm<'-1>·K<'-1>),抗凍融性為66.35MPa。在改進(jìn)的陶瓷清水磚配方燒結(jié)法赤泥-拜耳
4、法赤泥系統(tǒng)探索中,在加入了添加劑后,赤泥的含量達(dá)到了90%。典型配方BN-7于1120℃下燒成樣品的Wa為15.67%(<20%),Pa為24.69%,D為1.58g/cm<'3>,σ<,b>為47.11MPa,σ<,c> 為122.68MPa(>MU30),抗凍融性為118.65MPa,λ為2.193×10<'-2>W·cm<'-1>·K<'-1>。半干壓成型制備的赤泥質(zhì)陶瓷清水磚樣品的各項(xiàng)性能參數(shù)達(dá)到或超過(guò)了燒結(jié)普通磚GB5101-
5、2003的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)。 對(duì)陶瓷清水磚進(jìn)行了系統(tǒng)的擠出成型實(shí)驗(yàn)研究。重點(diǎn)討論了擠出成型對(duì)坯料化學(xué)組成的基本要求、泥料的可塑性研究、空心磚坯體的干燥機(jī)理、影響空心磚保溫性能的因素以及在擠出實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及解決方案等問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),陳腐時(shí)間為2d坯料的可塑性最好,可塑性指標(biāo)達(dá)2.0~3.7cm·kg;加入增塑劑能提高泥料的可塑性指標(biāo),多孔磚的選型對(duì)其強(qiáng)度和保溫性能的影響明顯等,并制訂了合理的赤泥質(zhì)陶瓷燒結(jié)空心磚的坯體干燥溫度制度和
6、燒成制度。制備出的三孔空心磚的抗壓強(qiáng)度達(dá)到了16.36MPa,超過(guò)了國(guó)家MU10的空心磚強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)赤泥陶瓷清水磚反應(yīng)機(jī)理探討發(fā)現(xiàn),在燒結(jié)法赤泥制備陶瓷清水磚系統(tǒng)中,由于CaO含量較高,這一系統(tǒng)在高溫?zé)芍须m有Al-Si尖晶石中間相(生成莫來(lái)石的中間相)生成,但傾向優(yōu)先生成含鈣礦物如鈣長(zhǎng)石、硅灰石等。而在燒結(jié)法一拜耳法赤泥系統(tǒng)中,由于CaO含量降低,這一系統(tǒng)中主晶相為石英,雖也有鈣長(zhǎng)石生成,但已出現(xiàn)添加劑H脫水產(chǎn)物頑火輝石,又
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