论文题目: 煤矸石瓷质砖显微结构及其力学性能研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 环境工程
作者: 梁启斌
导师: 王焰新
关键词: 煤矸石,瓷质砖,显微结构,力学性能
文献来源: 中国地质大学
发表年度: 2005
论文摘要: 固体废弃物的资源化利用是当今社会可持续发展的重大课题。煤矸石是煤工业排放的主要固体废弃物，也是我国年排放量和累计堆放量最大的工业废弃物，不仅侵占了大量土地，还污染水、土、大气环境，成为一大公害。因此，将煤矸石用于制备瓷质砖不仅消除污染，还能节约普通瓷质砖生产所需的优质粘土资源。 煤矸石瓷质砖是以煤矸石为主要原料制备的瓷质墙地砖。论文实验用煤矸石样品采自河北省邯郸市峰峰矿区，其高岭石矿物含量高达64％、伊利石20％、石英12％、绿泥石和方解石各2％。通过实验研究，瓷质砖中的煤矸石掺加量可高达80％，在1220℃烧成的瓷坯抗折强度大于35MPa。而煤矸石掺量为60％的配方在1190℃烧成的瓷坯的抗折强度可高达68.4MPa，且吸水率为0.21％，是实验系列配方中最优配方。 用x-射线衍射分析（XRD）对煤矸石瓷质砖的相组成进行分析后发现，它与传统的粘土瓷质砖的基本一致，均由石英、莫来石两种晶相及大量非晶相组成。但煤矸石瓷质砖的石英含量较传统瓷质砖的少，而莫来石含量则较多。 通过扫描电子显微镜（SEM）观察，煤矸石瓷质砖的玻璃相中分布着大量气孔，气孔分两类：一是微气孔，其孔径很小，在2～10μm之间，呈圆形均匀分布，是由煤矸石中混合均匀的铁、碳在高温时反应产生的气体所致，煤矸石瓷质砖中的微气孔相较传统瓷质砖的多；另一类气孔的孔径大于10μm，形状极为不规则，由原料颗粒的不均匀堆积、团聚产生的，这是煤矸石瓷质砖显微结构的主要缺陷之一。煤矸石瓷质砖中的主晶相石英的形态各异、粒径不均、无固定取向，粒径在2～30μm之间，绝大部分石英颗粒是原料配方中残余下来的。瓷坯中的一次莫来石近似于球状，粒径在0.2μm左右，排列紧密，主要由长石的熔融和高岭土颗粒加热分解产生；二次莫来石呈针状，其长度在0.5～3μm之间，分布在一次莫来石下方，多为一次莫来石转变而来，也有部分是从长石融解物中析出，或由粘土分解的Al2O3和石英熔融物接触反应而生成。 通过对煤矸石瓷质砖烧成过程中不同温度（480℃、630℃、820℃、950℃和1150℃）取样进行x-射线衍射物相分析和显微形貌的观察发现，煤矸石瓷质砖的烧结属液相烧结，烧结时的传质过程主要是流动传质，同时伴有部分扩散传质。其烧成过程中的变化与传统的粘士瓷质砖相似，也可分为低温阶段、氧化分解阶段、高温阶段和冷却阶段。 煤矸石掺量和烧结温度是影响瓷坯显微结构最主要的工艺参数。在同一烧成温度下，随着邯郸煤矸石含量的增加，瓷坯中形成的液相量越少，尚未完全填充坯体中的大空洞，
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 煤矸石概述
1.1.1 煤矸石的概念
1.1.2 煤矸石的矿物特征
1.1.3 煤矸石带来的环境问题
1.1.4 煤矸石的综合利用
1.2 研究现状
1.2.1 无机材料显微结构分析发展简史
1.2.2 瓷质砖显微结构的研究现状
1.2.3 瓷质砖力学性能的研究现状
1.3 本研究的意义与主要工作
1.3.1 煤矸石制备瓷质砖的意义
1.3.2 煤矸石瓷质砖显微结构及其力学性能的研究意义
1.3.3 研究思路、方法及主要工作
第二章 煤矸石瓷质砖的制备及其性能测试实验
2.1 煤矸石瓷质砖的制备实验
2.1.1 煤矸石的特性
2.1.2 煤矸石瓷质砖的配方设计原理
2.1.3 利用邯郸煤矸石制备瓷质砖
2.2 实验仪器设备及测试方法
2.2.1 煤矸石瓷质砖制备实验仪器设备
2.2.2 煤矸石瓷质砖性能测试仪器
2.2.3 测试方法
2.3 实验结果
第二章 煤矸石瓷质砖的显微结构特征及影响因素分析
3.1 煤矸石瓷质砖的显微结构
3.1.1 显微结构的定义
3.1.2 邯郸煤矸石瓷质砖的显微结构
3.2 煤矸石瓷质砖显微结构形成过程的观察
3.2.1 不同温度点取样的X-射线衍射分析
3.2.2 不同温度点取样的扫描电镜观察
3.2.3 煤矸石瓷质砖显微结构的形成过程
3.3 制备工艺对煤矸石瓷质砖显微结构的影响
3.3.1 原料及煤矸石掺量的影响
3.3.2 烧成温度对瓷坯的影响
3.4 小结
第四章 煤矸石瓷质砖的力学性能
4.1 陶瓷力学性能概述
4.1.1 陶瓷材料的弹、塑性
4.1.2 陶瓷材料的强度
4.1.3 陶瓷材料的断裂
4.2 煤矸石瓷质砖显微结构对其力学性能的影响
4.2.1 晶相的影响
4.2.2 气孔及微裂纹的影响
4.2.3 玻璃相的影响
4.3 小结
第五章 结论
致谢
参考文献
发布时间: 2007-01-12
参考文献
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