粉煤灰陶瓷復合材料的制備工藝研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、粉煤灰(Flyash)是燃煤電廠排出的主要固體廢棄物,也是目前霧霾天氣的罪魁禍首,對人類生存環(huán)境造成嚴重威脅。然而粉煤灰的化學組成決定其可以作為再生資源循環(huán)利用,粉煤灰的回收利用具有顯著的社會效益和經濟效益。
  本課題通過優(yōu)化材料體系的組成及原料預處理制度,并采用不同的燒結方式,研究利用粉煤灰制備陶瓷復合材料的新方法、新技術、新工藝。實驗過程采用球磨-預燒-二次球磨的工藝,進行粉體預燒處理。預燒制備的粉體經過干壓成型再次燒成,分

2、別采用常壓燒結和真空燒結,在燒成溫度850℃~950℃范圍內,得到粉煤灰陶瓷復合材料。通過測試樣品的吸水率、體積密度、硬度等性能,利用XRD、SEM來測定材料的物相組成及微觀結構,分析不同的預燒溫度、燒結溫度及燒結氣氛對陶瓷性能的影響,獲得最佳的燒結制度。研究結果表明:
  (1)采用常壓一次燒成,在燒結助劑K2CO3的作用下,當粉煤灰與K2CO3的原料用量為60∶40(wt%)時,制備得到結構及性能穩(wěn)定的陶瓷材料。XRD分析結果

3、顯示,粉煤灰中的硅鋁氧化物主要存在于玻璃體和結晶礦物中,添加K2CO3煅燒可以促使粉煤灰物相轉變,生成柱狀晶體白榴石(KAlS2O6)和鋁硅酸鉀(KAlSiO4)。由于反應燒結釋放大量氣體、產生液相等因素的影響,一次燒成制備的粉煤灰陶瓷復合材料致密程度不高。
  (2)選取原料的最佳配比,通過常壓兩步燒結法制備粉煤灰陶瓷復合材料,XRD和SEM分析結果顯示:原料經過730℃預燒、850℃~950℃燒結后產物晶相均為鋁硅酸鉀;隨燒結

4、溫度升高,材料結晶程度增大,低共熔液相增多,致密程度逐漸增加,到925℃達到最大值。當溫度增加到950℃,材料宏觀表現為過燒,性能下降。預燒處理能夠有效地排除結晶水、反應氣體以及完成多晶轉化,提高材料的致密度。
  (3)二次燒成時利用真空燒結制備粉煤灰陶瓷復合材料,XRD、SEM分析結果表明:真空燒結過程中低共熔液相隨溫度升高而大量增加,最終形成的材料呈玻璃質。通過觀察腐蝕表面的顯微形貌,所得陶瓷材料的晶粒細小且分布均勻,尺寸0

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