n(Al2O3)∶n(SiO2)对气化飞灰制备的莫来石陶瓷结构及性能的影响

摘要

为了综合利用气化飞灰,以煅烧除杂后的气化飞灰为硅源、氧化铝粉为铝源、氮化硅粉为发泡剂,通过反应烧结掺有不同量氧化铝的气化飞灰试样制备了莫来石陶瓷,研究了n(Al2O3)∶n(SiO2)对陶瓷样品的相组成、显微结构、宏观形貌和物理性能的影响.结果 表明,n(Al2O3)∶n(SiO2)对陶瓷样品的相组成、显微结构、宏观形貌和物理性能具有很大影响.XRD分析表明,莫来石在所有样品中均为主导晶相;样品中主要出现了三种微观结构——玻璃区域、棒状莫来石结构和块状莫来石结构.随着原料中n(Al2O3)∶n(SiO2)的升高,玻璃区域和棒状莫来石结构逐渐减少而块状莫来石结构逐渐增加;由于非晶态玻璃相的减少、莫来石相的增加及赤铁矿的出现,样品的颜色随着n(Al2O3)∶n(SiO2)的增加逐渐由浅棕色变化为淡粉色.同时,样品由于反应产物的种类与含量的不同发生了不同程度的膨胀与收缩;随着n(Al2O3)∶n(SiO2)由0.6增加到1.8,样品的显气孔率(最大值为68.81％)和吸水率(最小值为19.08％)不断降低并在n2(Al2O3)∶n(SiO2)为1.5时趋于平缓,样品体积密度的变化趋势(最小值为0.96 g/cm3)则与显气孔率和吸水率的变化趋势相反,而抗折强度呈现随n(Al2O3)∶n(SiO2)的增加先增大后减小的趋势,并在n(Al2O3)∶n(SiO2)为1.5时达到最大值(89.21 MPa).