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环境科学与资源利用
以铝型材厂污泥为原料合成莫来石/堇青石复相材料及其应用
莫来石/堇青石窑具是一种新型耐火窑具材料,广泛应用于各种陶瓷制品的生产。该窑具国内外现有制造方法:第一步以工业氧化铝为主原料,分别合成莫来石和堇青石材料,第二步用不同比例莫来石和堇青石合成料研制窑具材料。本研究是以铝型材厂工业污泥为主原料,一次性合成莫来石/堇青石复相材料,再以合成料研制窑具。因此本方法与现有方法相比,一方面具有原料、技术和工艺上的创新,另一方面具有重要的环保意义。 本研究采用XRD(philips.X′pert-MPD X射线衍射仪)和SEM法(philips.XL3DE SEM的扫描电镜)分析确定各试样的晶相结构和显微结构; 采用Rietveld Quantification法确定各试样的晶相含量; 用Philips X pert plus软件确定不同试样中各晶相结构与晶胞参数; 采用轻工部标准测定窑具的性能。 以德国莫来石/堇青石窑具材料的组成(莫来石含量和堇青石含量各占50%左右)为基础,配制不同合成料配方,探讨不同配方、不同合成温度和不同保温时间对各试样晶相结构和显微结构的影响,确定最佳合成料配方。探讨以最佳合成料研制窑具材料的性能,确定最佳窑具材料的配方和工艺控制条件。经XRD分析结果,不同配方合成料中最多形成三个晶相:莫来石、堇青石和镁铝尖晶石。分析确定最佳配方为D号(铝厂污泥48%、粘土36%、滑石16%),其合成料中莫来石含量和堇青石含量各占50%左右,达到德国窑具材料的组成; 最佳合成温度为1350℃,最佳保温时间为2小时。 增加配方中污泥含量(主要含Al2O3)和降低滑石含量(主要含MgO)的研究,目的是提高合成料中莫来石/堇青石两晶相的比值,从而提高窑具的使用温度。探讨不同配方、不同合成温度对合成料晶相结构的影响,XRD分析结果:1350℃合成料各试样形成四个晶相(莫来石、堇青石、镁铝尖晶石和α—Al2O3); 1370℃合成料各试样只形成两个晶相(莫来石和堇青石); 1390℃合成料各试样形成四个晶相(莫来石、堇青石、镁铝尖晶石和α—Al2O3); 1410℃合成料各试样形成五个晶相(莫来石、堇青石、镁铝尖晶石、α—Al2O3和SiO2)。分析结果确定1370℃合成料为最佳的合成料。以1370℃、1390℃和1410℃合成料为原料研制窑具材料,探讨不同配方和烧结温度对窑具材料性能的影响。分析结果确定1370℃合成料研制窑具材料最佳配方为3#,最佳烧结温度为1370℃; 1390℃合成料研制窑具材料最佳配方为1#,最佳烧结温度为1370℃; 1410℃合成料研制窑具材料最佳配方为1#,最佳烧结温度为1390℃; 添加CaO矿化剂和长石,目的是促进窑具的烧结,提高窑具的强度。分析结果确定最佳CaO添加为1.0%和最佳长石含量为2.0%。
硕士论文
《福州大学》 2006年硕士论文

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