鐵尾礦復合陶瓷的制備及遠紅外發(fā)射性能研究.pdf

1、遠紅外功能陶瓷常以過渡金屬氧化物、氧化鋯、石英、堇青石等為主要原料制成，在節(jié)能、人體保健等領域具有廣闊應用前景。本工作以鐵尾礦為主要研究對象，通過優(yōu)化陶瓷的配料體系和燒成制度，制備具有紅外發(fā)射性能的鐵尾礦復合陶瓷材料，研究其紅外發(fā)射機制及影響因素，為鐵尾礦資源的高附加值功能化利用探索新途徑。
　　通過鐵尾礦化學成分的分析，確定鐵尾礦、碳酸鈣、二氧化硅為遠紅外陶瓷的配方體系，并分別以電氣石和稀土為添加劑進一步提高陶瓷的紅外發(fā)射性能。

2、配方中鐵尾礦、碳酸鈣、二氧化硅三者的質(zhì)量比為6:1:1。電氣石復合鐵尾礦陶瓷的燒結(jié)溫度為1065～1070℃，熔融溫度為1075～1081℃；稀土復合鐵尾礦陶瓷的燒結(jié)溫度為1062～1070℃，熔融溫度為1065～1075℃。
　　利用熱重-差熱、高溫物性分析方法研究添加劑對鐵尾礦陶瓷燒結(jié)的影響。隨著電氣石含量的增加，陶瓷的密度由1.68 g/cm3增大到1.96 g/cm3，燒結(jié)溫度由1070℃降低到1065℃。隨著稀土含量的增

3、加，陶瓷的密度由1.65 g/c m3增大到1.79 g/cm3，燒結(jié)溫度由1070℃降低到1062℃。利用Kissinger法計算得到電氣石復合鐵尾礦陶瓷中碳酸鹽分解的活化能為209.39～233.37 kJ/mol，陶瓷燒結(jié)的活化能為101.79～174.36 kJ/mol。稀土復合鐵尾礦陶瓷中碳酸鹽分解的活化能為191.53～223.41 kJ/mol，陶瓷燒結(jié)的活化能為96.880～164.16kJ/mol。電氣石和稀土有利于加

4、快燒結(jié)反應速率，促進鐵尾礦陶瓷的燒結(jié)。
　　從晶體微觀結(jié)構(gòu)和化學鍵振動兩方面分析電氣石和稀土促進鐵尾礦陶瓷紅外發(fā)射的機制。隨著電氣石含量的增加，陶瓷的紅外發(fā)射率先增大后減小，添加5wt.％電氣石時，陶瓷的紅外發(fā)射率最高達0.925。電氣石晶體結(jié)構(gòu)中的Fe2+通過取代輝石中的Ca2+形成類質(zhì)同象結(jié)構(gòu)，增強輝石中Ca-O鍵的振動，進而促進鐵尾礦陶瓷紅外發(fā)射率的提高。隨著稀土含量的增加，陶瓷的紅外發(fā)射率同樣呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，添