矿渣废弃物制备建筑石材的成型机理研究

发布时间：2017-07-30 12:23

  本文关键词：矿渣废弃物制备建筑石材的成型机理研究

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【摘要】：微晶石材亦被称为玻璃陶瓷,综合了玻璃和陶瓷的优越性能,具有结构致密、机械强度高、耐磨、耐腐蚀等诸多优良性质,被广泛应用于建筑装饰和其它工业领域。矿渣与微晶石材的主要成分相同,在环境日益恶化、天然资源日益短缺的今天,如果能把矿渣废弃物转变成有用的建筑石材将是一个很有意义的研究课题。本论文通过对微晶石材成型机理的研究,制定了配方,并制备出微晶石材样品,对实验制成样品的显微结构、各项理化性能进行了测试和分析。研究成果如下:(1)在保证较高矿渣掺量情况下,制备性能优良的微晶建筑石材,确定熔体成分范围为:Si O_2:48.0~54%;Al_2O_3:8.0~11.5%;Ca O:21.0~24.0%;Mg O:3.0~4.0%;Na2O:4.5~6.5%。(2)以赤泥和高炉渣为主要原料制备微晶石材,代表配方S24:赤泥:60%,矿渣30%,硅砂8%,氧化铬2%。最佳热处理制度为核化730℃,保温2h,晶化870℃,保温2h,主晶相为尖晶石,试样莫氏硬度为4级、弯曲强度达96.7MPa、耐碱性为0.03%、耐酸性为0.90%。(3)以氟硫化物为晶核剂制备微晶石材,代表配方S28:矿渣:65%,Si O_2:20%,Na2SO4:5%,Na Si F6:5%,NH4H2PO4:3%,Zn O:2%。最佳热处理制度为核化750℃,保温2h,晶化950℃,保温2h,主晶相为钙长石,试样莫氏硬度为5级、弯曲强度达113.6 MPa、耐碱性为0.03%、耐酸性为0.30%。其中,随着熔制时间的延长,玻璃熔体中的氟硫含量逐渐降低,其中F含量变化较为明显,且受熔制气氛的影响较重。(4)以铬铁矿(FeO·Cr_2O_3)为晶核剂制备黑色微晶石材,代表配方S33:矿渣:66%,Si O_2:15%,Na_2CO_3:4%,铬铁矿:3%,Ti O_2:1%,Zn O:1%,热处理工艺为700℃/1.5h-0.5h-850℃/1h-0.5h-900℃/0.5h~(-1)h,主晶相为钙铝黄长石,试样莫氏硬度为4级、弯曲强度达86.5MPa、耐碱性为0.03%、耐酸性为0.50%。
【关键词】：矿渣 微晶石材 成型机理 性能
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.733
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 引言6-7
• 第一章 微晶石材概述7-17
• 1.1 微晶石材的发展简史7
• 1.2 微晶石材的基本定义7-8
• 1.3 微晶石材的成分与类别8-9
• 1.3.1 微晶石材的成分8
• 1.3.2 微晶石材的分类8-9
• 1.4 微晶石材的结构和性能9-12
• 1.4.1 微晶石材的结构9
• 1.4.2 微晶石材的性能9-12
• 1.4.2.1 力学特性10
• 1.4.2.2 热学特性10-11
• 1.4.2.3 电学特性11
• 1.4.2.4 铁电和铁磁特性11
• 1.4.2.5 生物特性11-12
• 1.5 微晶石材在国内外的研究现状12-15
• 1.6 微晶石材在建筑行业的应用15-17
• 第二章 矿渣微晶石材的成型机理研究17-34
• 2.1 微晶石材成型的基本原理17-21
• 2.1.1 粘度对微晶石材成型的作用18-20
• 2.1.1.1 微晶石材粘度与温度的关系18-19
• 2.1.1.2 微晶石材粘度与组成的关系19-20
• 2.1.2 表面张力对微晶石材成型的作用20-21
• 2.2 微晶石材成型的动力学研究21-26
• 2.2.1 微晶石材的温度热处理过程21-23
• 2.2.2 微晶石材的析晶动力学方程23-26
• 2.3 微晶石材成型的热力学研究26-34
• 2.3.1 相图的表示方法27-28
• 2.3.2 矿渣CaO- Al_2O_3- SiO_2系统相图28-30
• 2.3.3 实验产品的冷却析晶过程解析30-34
• 第三章 矿渣微晶石材的制备方法与生产工艺34-47
• 3.1 矿渣微晶石材的制备方法34-36
• 3.1.1 熔融法34-35
• 3.1.1.1 压延法34
• 3.1.1.2 浇铸法34-35
• 3.1.2 烧结法35
• 3.1.3 溶胶-凝胶法35-36
• 3.1.4 浮法36
• 3.2 矿渣微晶石材的生产工艺36-47
• 3.2.1 生产装备37-43
• 3.2.1.1 熔化与工作池窑38
• 3.2.1.2 辊道窑38-42
• 3.2.1.3 压延机42
• 3.2.1.4 主控系统42
• 3.2.1.5 其他设备42-43
• 3.2.2 生产工艺43-47
• 3.2.2.1 熔制工艺43-44
• 3.2.2.2 压延工艺44-45
• 3.2.2.3 热处理工艺45-47
• 第四章 矿渣微晶石材的制备实验及测试47-68
• 4.1 实验流程47
• 4.2 实验所用原料及药品47
• 4.3 实验所用的仪器和性能测试方法47-49
• 4.3.1 X射线衍射分析测试47-48
• 4.3.2 显微结构分析48
• 4.3.3 弯曲强度测试48
• 4.3.4 耐酸碱性测试48-49
• 4.3.5 莫氏硬度测试49
• 4.4 高炉矿渣原料制备微晶石材49-51
• 4.5 矿渣微晶石材不同组分的配方设计与研究51-67
• 4.5.1 矿渣微晶石材熔体成分范围的确定51-55
• 4.5.2 矿渣-赤泥微晶石材的制备55-59
• 4.5.3 以氟硫化物为晶核剂的制备矿渣微晶石材59-64
• 4.5.4 以铬铁矿为晶核剂的制备黑色矿渣微晶石材64-67
• 4.6 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-75
• 攻读学位期间的研究成果75-76
• 致谢76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨涵崧;朱永长;李慕勤;;“双线法”在杠杆规则中的数学表达[J];实验室科学;2013年06期

2 郭兴忠;杨辉;杨广跃;周箭;;含复合晶核剂CaO MgO Al_2O_3 SiO_2微晶玻璃析晶与性能[J];硅酸盐学报;2013年04期

3 张生芹;;冶金渣系相图的研究现状[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2010年01期

4 肖家乐;冯有利;丁生祥;郝s，

本文编号：594251