利用粉煤灰漂珠制备轻质高强隔热材料的研究

摘要

当前国家对资源节约利用以及节能环保的重视程度越来越高。在保温隔热材料领域，利用电厂的废弃物——粉煤灰漂珠作为主要原料代替传统原料制备轻质隔热材料已有应用，但用量大多在60-80％左右，并且在低体积密度下的抗压强度都不高。本文采用高掺量粉煤灰漂珠（80-95%）引入孔隙、添加部分膨润土和镁质粘土为结合剂、少量PVA溶液为增塑剂，通过工艺配方优化，以传统的挤压成型工艺，创新地制备出了一种轻质高强的保温隔热材料。在配方中大量引入粉煤灰漂珠不仅为制备轻质隔热材料所需的天然原料找到了替代品，而且为粉煤灰的资源化利用探索出了一条新的途径。
　　研究结果表明：在1200℃～1300℃烧成温度下的坯体性能为：体积密度0.433～0.619 g/cm3，抗压强度5.35～15.8MPa；在外加5%镁质粘土后，体积密度为0.75 g/cm3时，抗压强度达到24.3MPa（1300℃）；并且在超轻体积密度0.38 g/cm3时，抗压强度仍然有3.2MPa（1150℃）。控制不同粒径范围的粉煤灰漂珠对样品的各项性能有较大的影响，当漂珠含量95%时，体积密度和抗压强度随着漂珠粒径的减小而变化幅度不明显；当漂珠含量80%时，体积密度和抗压强度随着漂珠粒径的减小有较大变化，为先增大后逐渐减小的趋势，当漂珠的粒度在120-160目之间时，样品的体积密度和抗压强度都达到最大值，其在1200℃～1300℃烧成温度下性能可达到体积密度为0.601～1.038 g/cm3，抗压强度为10.65～39.5 MPa。在控制漂珠粒径的实验研究中还发现，随着漂珠粒径的减小，样品的导热性能呈现先减小后增大的趋势，在160-200目的漂珠粒径时，样品的导热性能λ′最小，保温隔热性能最好；当烧成温度从1200℃升至1300℃时，不同漂珠粒径样品的导热性能都显著上升。随着样品中外加镁质粘土含量的增加，样品的烧成收缩率，体积密度和抗压强度与不外加镁质粘土的原有配方相比都有一定程度的增大；随着样品中膨润土含量的增加，外加5%镁质粘土对样品抗压强度的提高也越发明显。镁质粘土的引入能促进石英的熔解以及莫来石的生成，起到了很好的助熔降温和提高坯体力学强度的作用。不同含量的 PVA溶液对样品的生坯强度，体积密度和抗压强度都有较大的影响，随着PVA溶液含量的增大，样品的生坯强度基本呈上升的趋势，体积密度呈下降的趋势。

目录

声明

1 前 言

2 文献综述

2.1 粉煤灰漂珠的概述

2.1.1 粉煤灰漂珠的来源

2.1.2 粉煤灰漂珠的产生过程

2.1.3 粉煤灰漂珠的分选工艺

2.1.4 粉煤灰漂珠的化学和物理性质

2.1.5 粉煤灰漂珠的矿物组成

2.1.6 粉煤灰漂珠的特性

2.1.7 粉煤灰漂珠的优异性能和主要用途

2.1.8 粉煤灰漂珠隔热材料的国内外相关研究动态

2.2 轻质隔热材料的概述

2.2.1 轻质隔热材料的定义

2.2.2 轻质隔热材料的分类

2.2.3 轻质隔热材料的主要特点

2.2.4 轻质隔热材料的制备方法

2.2.5 轻质隔热材料的隔热原理

2.2.6 轻质隔热材料的种类、性能及用途

2.3 本课题的提出

2.3.1本课题的研究内容

2.3.2本课题的研究目的与意义

3 实验部分

3.1 实验所用原料、仪器以及制备工艺

3.1.1 实验所用原料

3.1.2实验所用仪器

3.1.3 坯料的制备工艺流程

3.2 实验内容

3.2.1粉煤灰漂珠的物相与形貌分析

3.2.2 探索不同配方对制品性能的影响

3.2.3 探索外加不同含量的镁质粘土对制品性能的影响

3.2.4 探索不同配方外加镁质粘土对制品性能的影响

3.2.5 探索不同含量的PVA溶液对制品性能的影响

3.2.6 探索不同粒径的粉煤灰漂珠对制品性能的影响

3.3 结构与性能表征

3.3.1 扫描电子显微镜结构测试

3.3.2 X射线衍射结构测试

3.3.3 材料抗压强度的测定

3.3.4 材料体积密度的测定

3.3.5 材料烧成线收缩率的测定

3.3.6 材料导热性能的测定

4 实验结果分析与讨论

4.1粉煤灰漂珠物相与形貌的结果分析与讨论

4.1.1 粉煤灰漂珠的物相组成分析

4.1.2 粉煤灰漂珠的SEM分析

4.2 探索不同配方实验的结果分析与讨论

4.2.1 不同配方及烧成温度对样品烧成收缩率、体积密度和抗压强度的影响

4.2.2 不同配方及烧成温度对样品物相的影响

4.2.3 不同配方及烧成温度对样品形貌结构的影响

4.2.4 不同配方及烧成温度对样品导热性能的影响

4.3 探索外加不同含量的镁质粘土实验的结果分析与讨论

4.3.1 A-1配方外加不同含量的镁质粘土及烧成温度对样品烧成收缩率、体积密度和抗压强度的影响

4.3.2 A-1配方外加不同含量的镁质粘土对样品物相的影响

4.4 探索不同配方外加镁质粘土实验的结果分析与讨论

4.5 探索不同含量的PVA溶液实验的结果分析与讨论

4.5.1 不同含量的PVA溶液对样品烧成收缩率、体积密度、抗压强度以及生坯强度的影响

4.5.2 不同含量的PVA溶液对样品形貌结构的影响

4.6 探索不同粒径的粉煤灰漂珠实验的结果分析与讨论

4.6.1 不同粒径的粉煤灰漂珠对样品烧成收缩率、体积密度和抗压强度的影响

4.6.2 不同粒径的粉煤灰漂珠对样品物相的影响

4.6.3 不同粒径的粉煤灰漂珠对样品形貌结构的影响

4.6.4 不同粒径的粉煤灰漂珠对样品导热性能的影响

5 结 论

致谢

参考文献