利用赤泥制备仿玄武岩纤维的研究

摘要

赤泥是一种制铝工业的污染性废料，我国作为制铝工业大国，大量赤泥的堆积引起各种环境污染问题，因此拓宽赤泥的利用方式、提高赤泥的利用率迫在眉睫。本课题利用赤泥所含主要组分，如SiO2, Fe2O3, Al2O3, Na2O等氧化物，通过加入原料白云石、叶腊石、石英粉、萤石、工业Al2O3制备成仿玄武岩纤维。本课题原料除赤泥外，其它均采用工业级原料，所以能够更好地应用到工业生产。本课题制备的仿玄武岩纤维是基于铝硅酸盐系统玻璃，其主要性能是通过试样的化学稳定性及热稳定性等方面进行研究，且各主要组分范围均在玄武岩纤维成分范围内。
　　本文首先研究析晶对赤泥制备仿玄武岩纤维的影响，发现当铁氧化物与 TiO2等成分的共同作用，会导致试样析晶现象的出现，且析出晶体晶相为磁铁矿石（γ-Fe2O3），对拉制该仿玄武岩纤维会产生不利影响。在性能方面，随着析晶量的减少，试样的特征温度值是呈现逐渐升高的变化，耐水性也在不断增强。试样的耐酸性呈现先降低后增强的变化，而耐碱性是逐渐降低的。在结构方面，随着析晶量的不断减小，试样整体的网络聚合度不断增大，密度也是不断地增大。择优选择该部分实验未析晶的试样，为后续实验做准备；
　　其次研究铁氧化物对该仿玄武岩纤维的影响，通过网络形成体 SiO2取代铁氧化物（FeO、Fe2O3）对赤泥制备该仿玄武岩纤维的影响，试样的玻璃化转变温度、析晶峰温度呈现先减小后增大的变化，随着引入 SiO2成分量的增多，试样的热稳定性也有明显提高；铁氧化物中 Fe离子价态随组分的变化而变化，使得试样整体耐水性增强，而由于铁氧化物的特殊性使得组分耐酸性呈浮动变化的状态，耐碱性也呈现不规律的变化。通过主要性能的总结与比较，该部分制备的仿玄武岩纤维的综合性能接近或优于E-玻璃、AR-玻璃，其中SF组和AF组中综合性能最优组分的耐酸及耐碱性优于国产玄武岩纤维，该组分的密度随着 Si/Fe比的增加而逐渐减小；通过玻璃网络中间体 Al2O3取代铁氧化物（FeO、Fe2O3），试样耐水性和耐碱性随 Al/Fe比的增加而提高，而耐酸性是逐渐降低的。在结构上，随着Al/Fe比的增加玻璃网络的聚合度下降，使得连接玻璃网络的桥氧数量减少，而试样密度上下浮动。
　　最后研究网络中间体对制备该仿玄武岩纤维的影响，主要是通过中间体氧化物Al2O3取代碱土金属氧化物（CaO、MgO）对该玄武岩纤维性能的影响。该部分试样的玻璃化转变温度与析晶峰温度随着Al/(Ca+Mg)比增大而降低，而熔融温度是增大的。试样的耐水性与耐碱性是呈现先增大后减小的变化，而耐碱性是增大的，综合性能最优组分的耐酸性与耐碱性明显优于国产玄武岩纤维。在结构上，试样整体网络聚合度的降低及平均离子半径的减小使试样密度逐渐减小。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 赤泥及玄武岩纤维的应用现状

1.3 铝硅酸盐系统玻璃的研究背景

1.4 赤泥制备仿玄武岩纤维的的可行性分析

1.5 本课题的研究意义和研究目的

1.6 本课题的研究内容

第二章 实验流程与表征检测手段

2.1 实验原料的准备

2.2 实验设备及仪器

2.3实验流程

2.4 结构表征与性能检测

第三章析晶对赤泥制备仿玄武岩纤维的影响

3.1实验方案设计

3.2析晶对赤泥制备仿玄武岩纤维性能影响的研究

3.3析晶对赤泥制备仿玄武岩纤维结构影响的研究

3.4本章小结

第四章铁氧化物对赤泥制备仿玄武岩纤维的影响

4.1实验方案设计

4.2铁氧化物对赤泥制备仿玄武岩纤维性能影响的研究

4.3铁氧化物对赤泥制备仿玄武岩纤维结构影响的研究

4.4 本章小结

第五章中间体氧化物对赤泥制备仿玄武岩纤维的影响

5.1实验方案设计

5.2中间体氧化物对赤泥制备仿玄武岩纤维性能的影响

5.3中间体氧化物对赤泥制备仿玄武岩纤维结构的影响

5.4 本章小结

第六章结论与展望

参考文献

致谢

附录