粉煤灰为原料的堇青石多孔陶瓷的烧结过程研究

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1、第42卷第13期广州化工Vol.42No.132014年7月GuangzhouChemicalIndustryJul.2014粉煤灰为原料的堇青石多孔陶瓷的烧结过程研究12马捷，张学斌(1常州宝菱重工机械有限公司，江苏常州213019;2合肥工业大学材料科学与学院，安徽合肥230009)摘要:以粉煤灰和碱式碳酸镁为主要原料，在高于1150℃温度下合成α－堇青石。优化的条件下，材料的弯曲强度高达65MPa，虽然本身是多孔材料，但是其强度仅略低于工程陶瓷的致密化堇青石的强度标准(70MPa)，远远高于作为低密度堇青石－6的强度(13MPa)，热膨胀系数仅为4.21×10℃，可以满足苛刻的高温

2、环境下的高强度应用。关键词:粉煤灰，堇青石;多孔陶瓷中图分类号:TQ11文献标志码:A文章编号:1001－9677(2014)013－0102－03InvestigationontheSinteringofPorousCordieriteCeramicsfromFlyAsh12MAJie，ZHANGXue－bin(1ChangzhouBao－LingHeavy＆IndustrialMachineryCo.，Ltd.，JiangsuChangzhou213019;2SchoolofMaterialsScienceandEngineering，HefeiUniversityofTechnol

3、ogy，AnhuiHefei230009，China)Abstract:Porouscordieriteceramicwasfabricatedfromflyashwithbasicmagnesiumcarbonateasadditionagent.Theα－cordieritecouldbegotsinteredhigherthan1150℃.Itsflexuralstrengthwas65MPainoptimizedconditions，whichwasclosetothevalueofthecompactcordieriteengineeringceramics(70MPa)，an

4、dmuchhigherthanthatoflow－6densitycordierite(13MPa).Itscoefficientofthermalexpansionwas4.21×10℃.Sothisporouscordieriteceramichadthepotentialitytobeusedinhightemperatureandstrengthcondition.Keywords:flyash;cordierite;porousceramics堇青石具有密度小、介电常数和热膨胀系数低、抗热震性表1粉煤灰的主要化学成份能好、力学强度高、电绝缘性能良好、化学热稳定性能优良和Tabl

5、e1Chemicalcomponentofflyash红外辐射率高等优点，广泛应用于耐火材料、催化剂载体、电种类粉煤灰/wt%力电子工业领域和红外辐射材料等方面。人们多采用高岭石、MgO1.52滑石等矿物原料和工业氧化铝来合成。粉煤灰为火力发电厂排Al2O332.99放的固体废弃物，占用耕地、污染空气，是世界各国亟待解决［1－5］SiO247.66的环境问题。如何合理开发利用粉煤灰资源，变废为宝，是需要深入研究的重要课题。目前已有报道，利用粉煤灰来合CaO2.65成玻璃或者玻璃陶瓷［1，3，6－8］。但是以粉煤灰为原料制作多孔陶Fe2O33.89瓷(膜)的报道很少见到。图1是粉煤灰的SE

6、M照片，可以看出，粉煤灰的颗粒的形本章采用粉煤灰为原料，加入合适的碱式碳酸镁，分别以状近似球形，粒径的单位为微米级。模压法和挤出法成型，在较低的烧成温度下，制备出堇青石和堇青石陶瓷分离膜管。研究探讨了其反应烧结机理及烧成制度对样品结构和性能的影响。1实验部分1.1粉煤灰原料粉煤灰取自安徽省合肥市第二热电厂，燃煤由安徽省新集煤矿提供。粉煤灰的主要化学成如表1所示，其中以Al2O3和SiO2为主要成分，两者的摩尔比为2∶4.91，接近2∶5，因此存在这种可能:在杂质存在的情况下(导致堇青石的成相范围扩大)，通过添加合适的原料，引入2组分的MgO，在适当的温度下烧结就会制得堇青石材料。图1原始

7、粉煤灰的微观形貌Fig.1SEMmicrographoftheas－receivedflyash第42卷第13期马捷，等:粉煤灰为原料的堇青石多孔陶瓷的烧结过程研究1031.2制备过程时，堇青石的颗粒有所长大。温度继续升高至1200℃时，已经看不出颗粒的形貌，由于液相烧结的出现，烧结体连接成有将上述粉煤灰中加入一定量的碱式碳酸镁，引入MgO的量机的统一体，其中分布的许多孔洞，这些孔洞较1200℃之前与粉煤灰中Al2O3的摩尔比满足1