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高铝粉煤灰物性调控制备高品质烧结莫来石研究; Preparation of High Performance Sintered Mullite From High-aluminum Fly Ash by Properties Modulating
林滨
学位类型工程硕士
导师李会泉 ; 李少鹏 ; 侯新娟
2015-04
学位授予单位中国科学院研究生院
学位专业化学工程
关键词高铝粉煤灰 莫来石 稀碱预脱硅 稀酸活化 烧结
摘要高铝粉煤灰是产生于内蒙古鄂尔多斯等地的一种特色工业固体废弃物,排放量大、综合利用率低,同时含有约50%的A12O3,是宝贵的含铝二次资源。莫来石是一种优质的耐火材料原材料,随着我国铝土矿资源日益枯竭,国内耐火材料行业面临巨大的高铝原料供应压力。以高铝粉煤灰为原料制备优质莫来石意义重大。 基于高铝粉煤灰的物性特点,本文提出了稀碱预脱硅-稀酸活化、高温烧结固相反应两段耦合调控的技术思路。首先采用稀碱预脱硅-稀酸活化手段对高铝粉煤灰进行预处理,系统分析了预处理前后物料的结构与烧结性能变化规律,验证了预处理方法的可行性。其次,采用预处理得到的优质高铝粉煤灰粉料作为唯一铝源,详细研究了不同工艺条件对烧结莫来石性能的影响,分析了烧结过程的物相转变与晶体生长规律。再次,基于烧结莫来石向陶瓷等领域拓展的需求,系统研究了铁、钛、钠等不同杂质对高铝粉煤灰烧结莫来石性能的影响。最后,在前期实验的研究基础上,开展了莫来石骨料产品的中试放大。取得主要成果如下: (1)经20 wt% NaOH、120 °C、2 h和15 wt% HCl、60 °C、1.5 h的条件处理后,高铝粉煤灰中Al2O3含量可由47.58 wt%提高至65.35 wt%,非晶态SiO2得到有效脱除,各杂质含量得到有效控制。 (2)在原料平均粒径为2.89 μm,烧结温度1600 °C,恒温时间2 h的条件下,以预处理后的高铝粉煤灰作为唯一原料,制备得到了莫来石含量高达88.33%,抗压强度为170 MPa,以长棒状莫来石为主要晶型的莫来石材料。明确了原料粒度、烧结温度对莫来石材料性能的主要影响作用。 (3)添加少量的碱金属氧化物K2O、Na2O可有效降低莫来石的烧结温度,碱土金属氧化物CaO对莫来石的分解作用最强,过渡金属氧化物Fe2O3、TiO2对烧结莫来石的相关性能影响最小。 (4)成功进行了莫来石骨料产品的中试放大,得到了满足行业需求的耐火材料用M60烧结莫来石骨料,产品性能指标优越,经济效益显著。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/20355
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
林滨. 高铝粉煤灰物性调控制备高品质烧结莫来石研究, Preparation of High Performance Sintered Mullite From High-aluminum Fly Ash by Properties Modulating[D]. 中国科学院研究生院,2015.
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