粉煤灰基多孔陶瓷材料的研制.pdf

1、粉煤灰的排放嚴(yán)重占用土地，污染環(huán)境，如何很好地處理和利用粉煤灰已經(jīng)成為新世紀(jì)所面臨的一大課題。本文探討了以粉煤灰為陶瓷骨料，采用添加造孔劑法制備具備固-液、氣分離功能的、性能優(yōu)異的多孔陶瓷成型材料，開創(chuàng)了用簡單工藝實(shí)現(xiàn)粉煤灰高附加值綜合利用的新途徑。 本文通過選擇合適的粘結(jié)劑和造孔劑、設(shè)計(jì)合適的陶瓷配方、優(yōu)化制備工藝控制粉煤灰基多孔陶瓷的氣孔率和抗彎強(qiáng)度。研究了造孔劑和粘結(jié)劑的種類及用量、粉煤灰的粒度組成、混合料水份、成型壓力、

2、燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間等因素對(duì)多孔陶瓷氣孔率、抗彎強(qiáng)度、體積密度和吸水率的影響。 研究發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)溫度、造孔劑用量對(duì)多孔陶瓷抗彎強(qiáng)度、氣孔率、體積密度和吸水率的影響最大，最合適的造孔劑是QM煤粉。隨著造孔劑用量的增多，氣孔率和吸水率增大，體積密度和抗彎強(qiáng)度降低，隨著燒結(jié)溫度的提高，氣孔率和吸水率降低，體積密度和抗彎強(qiáng)度增大；其次是保溫時(shí)間、粘結(jié)劑用量以及骨料粒度組成。最合適的粘結(jié)劑是膨潤土加少量PA粘結(jié)劑，最佳骨料粒度范圍為74～66

3、μm；再次是混合料水份和成型壓力。通過對(duì)粉煤灰基多孔陶瓷配方及制備工藝的優(yōu)化，得到實(shí)驗(yàn)室條件下的優(yōu)化工藝參數(shù)為：混合料水份為24％，膨潤土用量4％，PA粘結(jié)劑用量1％，造孔劑用量35％，成型壓力為10.2MPa，燒成溫度為1180℃，保溫時(shí)間為60min。在此試驗(yàn)條件下制得了抗彎強(qiáng)度9.37MPa，氣孔率41.52％，體積密度1.14g/cm3，吸水率36.38％，耐酸值96.15％，耐堿值94.77％，透氣度3.7m3·m-2·h-1

4、，熱振性能達(dá)到900℃的粉煤灰基多孔陶瓷。 XRD分析結(jié)果表明，粉煤灰基多孔陶瓷中的晶相組成以石英(SiO2)、莫來石(3Al2O3·2SiO2)為主，此外還含有少量的赤鐵礦(Fe2O3)和鈣長石(CaO·Al2O3·2SiO2)。形貌分析表明，粉煤灰基多孔陶瓷具有大量三維網(wǎng)狀微孔，以煤粉顆粒燃燒構(gòu)成了孔徑約為40～70μm的孔洞，粉煤灰顆粒本身的孔隙及堆積形成了孔徑約為1～20μm的微孔，這種高孔隙率多孔陶瓷具有非常發(fā)達(dá)的微孔