赤泥质保温陶瓷砖的制备及其性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要赤泥是氧化铝冶炼工业生产过程中排出的固体废弃物。随着氧化铝生产规模的日益扩大，赤泥已成为一种主要的环境污染源，它的处理变得越来越重要。本研究以烧结法赤泥和拜尔法赤泥为主要原料，以页岩等为主要辅助原料，并加入一些改善材料成型及烧成性能的添加剂，分别采用半干压成型和挤出成型两种技术，制备了性能优良的赤泥保温陶瓷砖，并在此基础上成功进行了中试试验，实现了赤泥的资源化及综合利用。烧结法赤泥组成中Si02和A1203含量低而CaO含量高，拜尔法赤泥CaO含量低，A1203含量高，二

2、者都不满足单独作为主要原料制备烧结砖的化学组成要求，利用其性能互补将二者复合使用，可以获得较为可靠的制备陶瓷保温砖的原料。采用TG．DTA、SEM、XRD和EPMA等测试方法，对赤泥质保温陶瓷砖样品的性能和微观结构进行了测试分析，分析了坯体烧成过程中的反应机理及它的保温机理。结果表明，典型配方A4中烧结法赤泥添加量为30％，拜尔法赤泥含量为30％，在1060℃下烧成样品的吸水率为24．18％，气孔率为42．68％，体积密度为1．779／era3，烧成抗折强度为19．78MPa，烧成抗压强度为45．7

3、6MPa，热导率为0．88xW·m"I．K一，抗冻融性为36．74MPa；其主晶相为Si02、Fe203、Ca3Fe2Si3012和Ca2MgSi207。在挤出成型实验中，主要讨论了泥料的可塑性、坯体干燥制度、烧成制度、影响空心砖保温性能的因素等。实验发现，增塑剂木质素磺酸钠能显著提高坯料的可塑性指标；原料越细可塑性越好；赤泥掺量越高、页岩掺量越少，可塑性越差；最佳的陈腐时间为2d。典型配方J．1中烧结法赤泥含量为20％，拜尔法赤泥含量为30％；其在1060"(2烧成样品吸水率为25．36％，气孔率

4、为41．89，体积密度为1．689·em-3，抗压强度23．87MPa，抗冻融性为21．70MPa，热导率为0．58W．m-1．K1。进行了赤泥质保温陶瓷砖的中试试验，并成功解决了在中试过程中出现的问题，为赤泥质陶瓷保温砖投入大生产奠定了基础。关键词：赤泥，保温陶瓷砖，性能和微观结构，反应机理，中试试验及研究武汉理工大学硕士学位论文AbstractRedmudisasolidwastegeneratedduringaluminumproductionfrombauxite．Withtheincrea

5、singofaluminaompm，redmudcausesanumberofenvironmentproblemsanditsdisposalbecomesmoreandmoreimportant．Inordertoutilizethisindustrialsolidwaste，thehighperformancesthermalinsulationbricksbasedredmudhavebeenmadefromredmud，poorclayshaleandsomeadditivesasrawm

6、aterialsinthispaper．Especially,twokindsofmakingtechniquessemi·drypressingandextrusionwereusedinthisstudy．Andthepre—productionhasbeenperformed．Theresultsindicatedthatthesinterredmudandbayerredmudarenotsuitforbrickspreparationindividuallybecauseofitscomp

7、osition．Buttheirmixturecallbepreparedsimplebricks．Bythetestofperformancesandmicrostructureoftheinsulationthermalceramicbricksamples，thereactionmechanismandtheinsulationthermalmechanismwereinvestigated．TheperformancesofthesamplesweremeasuredbyTG-DTA、SEM

8、、XRDandEPMA．Theresultsshowedthatthesamplescouldbepreparedw他11i曲performanceswhentheadditionofredmudismorethan50％，andshowedthattheinsulationthermalceramicbricks、)l，itllthebestperformancesandmicrostructure(waterabsorption(Wa)ofA-4is24．18％，