利用建筑废弃物制备多孔陶瓷的研究

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建筑废弃物是指建设单位在新建、拆除、扩建和改建等过程中所产生的固体废弃物,目前我国的建筑废弃物具有数量巨大和资源化利用率低等特点,堆积和填埋的传统处理方式已经给社会带来了严重的环境问题。本论文以建筑废弃物资源化利用和多孔陶瓷的制备为研究目的,制备出性能良好的多孔陶瓷,为建筑废弃物的资源化利用提供一种新途径,具有重要的社会价值和经济价值。论文对建筑废弃物进行了分析测试,结果表明:建筑废弃物的主要矿物是石英相、方解石相和烧赭石,存在着一定量的有机物、碳酸盐和大量的石英,而有机物、碳酸钙和氧化铁在高温度下会发生化学反应生成气体。论文研究了建筑废弃物里面的有机物、碳酸钙和氧化铁对陶瓷发泡的影响,并确定建筑废弃物高温烧成中产生气泡的主要原因是氧化铁的化学反应,而不是有机物的燃烧和碳酸钙的分解。并详细研究了碳酸钙、氧化钙和氧化镁等物质对氧化铁高温发泡的影响,结果表明:碳酸钙对氧化铁的发泡影响主要是来自碳酸钙分解后的氧化钙;氧化钙对氧化铁发泡的影响主要是由于氧化钙降低了高温液相的粘度和在陶瓷烧结过程中发生反应生成了钙长石;氧化镁对氧化铁发泡的影响主要是由于氧化镁降低了高温液相的粘度,影响了气泡的胀大过程,2wt%MgO添加量所带来的高温液相是比较适合气泡的胀大又不会让气泡挥发出来,从而相比于其它MgO含量的陶瓷达到体积密度最小。利用建筑垃圾、球土、钾砂和超白砂来制备多孔陶瓷,经过大量的探索性实验,最终确定实验的基础配方是球土20wt%,建筑废弃物30wt%,超白砂10wt%,钾砂40wt%和添加剂SiC0.4wt%。并详细探讨了四大原料因素和四大工艺参数因素对多孔陶瓷的吸水率和体积密度的影响规律,同时给出了合理的解释。通过正交优化实验得到最优化工艺参数是烧成温度为1215℃,成型压力为10Mpa,球磨时间36min,烧成保温时间1min。在这些条件下制备了多孔陶瓷,其吸水率1.81%,体积密度0.78g/cm3,抗压强度13.44Mpa,导热系数0.42W/m K。
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