鎂還原渣泡沫玻璃的制備工藝及性能研究.pdf

1、鎂還原渣是硅熱還原法煉鎂過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物。鎂還原渣的大量堆積，不但侵占了大面積的土地，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且危害環(huán)境，造成土壤鹽堿化，水源破壞，空氣污染等。隨著近年來(lái)全球資源短缺、能源危機(jī)及環(huán)境污染等問(wèn)題的日益嚴(yán)重，工業(yè)廢棄物的再利用已經(jīng)越來(lái)越得到國(guó)內(nèi)外科研工作者的關(guān)注。因此，解決鎂還原渣的再利用問(wèn)題不但符合我國(guó)建立資源節(jié)約型社會(huì)的基本要求，而且在保護(hù)環(huán)境以及維護(hù)生態(tài)平衡等方面均具有重大意義。
　　本文首先分析鎂還原渣的物

2、理化學(xué)特性，探討利用其制備泡沫玻璃的可行性；其次通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定工藝條件，利用燒結(jié)爐制備泡沫玻璃，并采用XRD、SEM等手段對(duì)其性能進(jìn)行分析；在此基礎(chǔ)上，對(duì)影響泡沫玻璃性能的因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果如下：
　　（1）鎂還原渣含有 CaO、SiO2和 MgO等成分，能滿足制備泡沫玻璃的基本要求。同時(shí)玻璃粉、助熔劑等可降低鎂還原渣的軟化溫度和堿度，達(dá)到制備所需的工藝條件。
　?。?）正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：影響鎂還原渣泡沫玻璃表觀密度

3、的因素從大到小依次為鎂還原渣摻量、發(fā)泡溫度、發(fā)泡時(shí)間，初步確定制備工藝條件為發(fā)泡溫度950℃，發(fā)泡時(shí)間30min。
　?。?）泡沫玻璃內(nèi)部均有微晶析出，其中最主要的是CaSiO3晶體，其次是Ca2SiO4晶體。隨著鎂還原渣摻量的增大，這些晶體的尺寸逐漸增大，當(dāng)鎂還原渣摻量大于35％時(shí)，泡沫玻璃內(nèi)部還出現(xiàn)Ca2Fe2O5及CaAl2Si2O3等晶體。
　　（4）鎂還原渣摻量較小時(shí)，泡沫玻璃的抗壓強(qiáng)度較低，吸水率較大，對(duì)實(shí)際工程

4、中的應(yīng)用造成限制；摻量較大時(shí)，表觀密度和吸水率過(guò)大，耐酸性差，不能滿足應(yīng)用要求；本實(shí)驗(yàn)中摻量為35%時(shí)泡沫玻璃性能最佳，其表觀密度為598 kg/m3、吸水率為0.43%、抗壓強(qiáng)度為5.34 MPa，孔隙率為73.78%，在酸液中質(zhì)量變化率為0.78%，在50~400℃的平均熱膨脹系數(shù)為9.5916×10-6/℃，且泡沫玻璃表面氣孔分布較為均勻，可滿足工業(yè)應(yīng)用需要。
　　（5）選泡沫玻璃性能最佳的一組工藝條件，改變不同添加劑的摻量

5、制備泡沫玻璃，結(jié)果表明：發(fā)泡劑摻量過(guò)小時(shí)，泡沫玻璃泡孔較小，表觀密度較大，摻量過(guò)大時(shí)出現(xiàn)連通孔，發(fā)泡不均勻，吸水率大；穩(wěn)泡劑摻量過(guò)小時(shí)，有狹長(zhǎng)的大泡形成，過(guò)大時(shí)會(huì)產(chǎn)生大氣泡，均造成發(fā)泡不均勻，導(dǎo)致泡沫玻璃吸水率較大；不加助熔劑或摻量過(guò)小時(shí)，泡沫玻璃燒結(jié)度低，會(huì)產(chǎn)生較多開(kāi)口孔，且表觀密度大，摻量過(guò)大時(shí)發(fā)泡不均勻，抗壓強(qiáng)度低且吸水率大。當(dāng)發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、助熔劑分別為2%、3%、2%時(shí)，泡沫玻璃綜合性能最好。
　?。?）改變溫度制度制備