粉煤灰-城市污泥制備多孔陶瓷材料及其性能研究.pdf

1、隨著自然資源的日益短缺和可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，鋁硅質(zhì)廢棄物的研究利用具有重要意義。粉煤灰是火力發(fā)電站排出的廢棄物，城市污泥是污水處理產(chǎn)生的廢棄物，是可利用廢棄物資源。粉煤灰和城市污泥的組成以SiO2、Al2O3、CaO為主，能夠用以制備多孔陶瓷。
　　本課題采用粉煤灰和城市污泥為原料，使用淀粉、稻殼、木屑為造孔劑，碳酸鈣為高溫發(fā)泡劑。研究了粉煤灰和城市污泥的配比、造孔劑、發(fā)泡劑摻加量、燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間、膨潤(rùn)土摻加量和硅酸鈉摻加量對(duì)多

2、孔陶瓷性能、物相組成和微觀結(jié)構(gòu)的影響。
　　配比中隨城市污泥配比的提高，多孔陶瓷制品的顯氣孔率和吸水率上升，抗折強(qiáng)度和體積密度略有下降。但當(dāng)城市污泥過(guò)高時(shí)，雖利于陶瓷的致密化，但不利于顯氣孔率和收縮率，綜合考慮，城市污泥和粉煤灰的最佳比例在2∶3。造孔劑摻量增加，多孔陶瓷制品的體積密度、抗折強(qiáng)度逐漸減小，顯氣孔率逐漸增大，淀粉作造孔劑比稻殼和木屑要好，當(dāng)?shù)矸蹞饺肓繛?0％時(shí)，性能最優(yōu)。碳酸鈣為高溫發(fā)泡劑時(shí)，隨著碳酸鈣添?yè)搅吭黾樱?/p>

3、孔陶瓷強(qiáng)度下降，總氣孔率上升，碳酸鈣作發(fā)泡劑時(shí)制備多孔陶瓷抗折強(qiáng)度要高于其他造孔劑。燒結(jié)溫度的提高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，制品的抗折強(qiáng)度升高和體積密度上升，顯氣孔率下降。膨潤(rùn)土的添加，坯體的塑性、強(qiáng)度都得到了提高，顯氣孔率卻下降。硅酸鈉的添加，能夠降低陶瓷制品的燒結(jié)溫度，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)。
　　XRD和SEM的分析結(jié)果表明，多孔陶瓷的物相組成都是富鋁紅柱石(Al2SiO5)、赤鐵礦(Fe2O3)、鈉鈉長(zhǎng)石（[Ca,Na][Al，Si]2Si

4、2O5）和少量的鈣鐵榴石([Ca2Fe2(SiO4)2])，多孔陶瓷的孔徑大小在幾微米到幾十微米之間，分布較為均勻。
　　研究結(jié)果表明:造孔劑摻量、膨潤(rùn)土摻量、燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間對(duì)多孔陶瓷性能影響較大，并依次減弱。綜合分析各方面因素影響，確定最佳的配方方案:CaCO3添量為30％、1150℃燒結(jié)、保溫30 min時(shí)，粉煤灰城市污泥配比為3∶2，膨潤(rùn)土為3％，硅酸鈉為1.5％，所制備的多孔陶瓷制品的抗折強(qiáng)度為11.51 MPa，總氣