工业废渣磷石膏与赤泥在陶瓷中的综合利用

摘要

磷石膏是指在磷酸生产中产生的固体废渣，其主要成份是硫酸钙，呈酸性。赤泥则是氧化铝生产中的废弃物，其组成与粘土相似，呈碱性。二者每年排放数量巨大，而废弃物的长期堆积将严重污染环境。本论文利用酸性磷石膏与碱性赤泥混合时产生的中和反应，将磷石膏和赤泥、与高岭土、瓷土等原料按一定比例进行配料，采用现有的陶瓷生产工艺，制备了具一定性能的陶瓷试样，实现了陶瓷制品的低温快烧，为磷石膏与赤泥在陶瓷工业的应用提供了有益的依据，对促进我国循环经济的发展都具有重要的意义。
　　 实验初步探讨了磷石膏分散性能及其影响因素(包括磷石膏与赤泥的比例，分散剂种类及其含量，瘠性料的种类及其含量)。实验表明：赤泥的加入可改善浆料的流动性，在磷石膏和赤泥两种原料时，赤泥的加入量为70％时，料浆的流动时间达26s；分散剂六偏磷酸钠对浆料的流动度有显著的影响，当其加入量为0.3％时，浆料的流变性能最佳，并制备出了固相含量为53.3％，粘度低于1Pa·s的陶瓷浆料；加入瘠性料能对改善浆料的触变性，当瘠性料粉煤灰加入量为6％时，浆料的触变性能最佳，在30min内未出现触凝现象。
　　 将磷石膏和赤泥两种原料与传统的陶瓷原料按一定比例混合并烧结，实验表明：磷石膏的加入量对试样的体积密度和力学性能有很大的影响，在磷石膏与赤泥加入量占30％(其中磷石膏量：赤泥量=3:7)，其它陶瓷原料占70％，在烧成温度1150℃、保温时间为120min条件下烧制的试样吸水率达1～5％，气孔率达1～10％，体积密度达2～2.4g/cm-3，抗折强度达到37MPa，耐酸碱性可达97％以上。烧结后陶瓷内部形成了以Ca2Al2SiO7、SiO2和Ca0.88S0.12Al1.77Si2.23O8为主的晶相，陶瓷性能指标达到传统陶瓷原料生产出的制品要求水平。
　　 烧制试样的烧失量为12.68％，主要是磷石膏高温分解产生的二氧化硫和三氧化硫气体、粉煤灰及其原料中所含的有机物等共同产生的。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 磷石膏的产生及危害

1.3 磷石膏的特性

1.3.1 磷石膏的晶型

1.3.2 磷石膏的杂质

1.3.3 磷石膏杂质的影响

1.4 综合利用磷石膏的现状

1.4.1 磷石膏应用于建筑行业

1.4.2 磷石膏应用于水泥行业

1.4.3 磷石膏应用于化工工业

1.4.4 磷石膏应用于农业

1.4.5 磷石膏在陶瓷行业中的应用

1.4.6 磷石膏综合利用存在的问题

1.5 赤泥的产生

1.6 赤泥的特性

1.7 赤泥的综合应用现状

1.8 赤泥综合利用存在的问题

1.9 研究意义目标和内容

1.9.1 研究目标

1.9.2 研究意义

1.9.3 研究内容

第2章 实验原料及方法

2.1 实验原料

2.1.1 磷石膏的化学成分

2.1.2 赤泥的化学成分

2.1.3 其他传统陶瓷原料的化学成分

2.2 实验仪器

2.3 实验工艺流程

2.4 实验过程

2.4.1 浆料的制备

2.4.2 触变性

2.4.3 坯体的制备

2.4.4 试样的烧成

2.4.5 检测与分析方法

第3章 实验结果与讨论

3.1 磷石膏晶体形貌分析

3.2 浆料性能的研究

3.2.1 磷石膏与赤泥比例的影响

3.2.2 分散剂的影响

3.2.3 固相含量对浆料流变性的影响

3.3 触变性

3.4 试样的制备

3.4.1 烧成温度制度的确定

3.4.2 实验部分

3.5 陶瓷试样的性能测试及微观结构分析

3.5.1 陶瓷试样的性能测试

3.5.2 陶瓷试样的微观结构测试

第4章 结 论

参考文献

致谢