微波辐照煤矸石陶瓷砖应用基础研究

论文摘要

煤矸石为采煤工业中排出的废渣,据调查和测算,到目前为止,全国的煤矸石累计堆积量在25.00亿吨以上。大量煤矸石的堆放,不仅占用大量的耕地,而且由于风吹雨淋,严重污染环境和水源,已成为一大社会公害。 截止2000年底,云南省煤炭保有储量为240.60亿吨,居全国第八位,南方14省区市的第二位。云南省煤矸石排放量每年为500～600万吨,为云南省固体废弃物排放量之首。因此,如何利用高新技术生产高附加值煤矸石产品,使煤矸石无害化资源化,已成为云南省煤炭工业可持续发展中不可忽视的问题。 目前国内外煤矸石主要用在1、生产普通建筑材料;2、生产高档建筑陶瓷砖;3、生产涂料和填料;4、生产高附加值产品;5、用于道路工程中的填方等方面。 建筑墙地砖自古以来就是建筑物的装饰材料之一,其所用原料为高岭质粘土。据不完全统计,2002年我国墙地砖年产量17.15亿平方米,占世界产量的2/5。随着科技进步和管理水平的提高,我国墙地砖产品质量和档次有了质的飞跃。但由于墙地砖所用原料增加农田损失,结合我国国情,寻找新原料已迫在眉睫。 为了节约耕地和保护环境,本论文对云南省滇东地区煤矿的煤矸石进行抽样分析,发现该地区的煤矸石所含矿物成分与粘土的矿物组成极为相似。如宣威市来宾煤矿的煤矸石和峨山煤矿的煤矸石,它们的主要矿物成分为高岭石、蒙脱石、石英砂、硅酸盐矿物、碳酸盐矿物、少量铁钛矿及碳质,且高岭土含量分别达68.70%以上,其化学成分与粘土的主要化学成分也非常相似。 建筑墙地砖坯一般由酸性氧化物SiO2,中性氧化物Al2O3,碱金属氧化物K2O、Na2O、CaO和MgO等组成,同时也夹带了少量Fe、Ti等杂质氧化物。为了满足墙地砖使用性能的要求,通常坯体的化学组成控制范围是:SiO245.00～60.00%、Al2O3 18.00～35.00%、CaO+MgO 0.50～2.00%、K2O+Na2O3.00～6.00%、Fe2O3+TiO<1.00%和烧失量<15.00%。研究表明:来宾煤矸石和峨山煤矸石在化学成分上是满足制砖要求的,并两地煤矸石均为高岭质高铝煤矸石。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 煤矸石利用现状及研究意义
• 1.1.2 利用煤矸石研制陶瓷砖的前景
• 1.1.3 利用微波技术研制煤矸石陶瓷砖的意义和目的
• 1.2 本论文的研究方法和技术路线
• 1.2.1 研究方法
• 1.2.2 技术路线
• 1.3 课题背景及本论文主要工作
• 1.3.1 课题背景
• 1.3.2 本论文主要工作
• 1.3.3 本论文研究工作主要创新点
• 第二章 云南高岭质高铝煤矸石基本性质及其工艺性
• 2.1 煤矸石的种类及主要成分
• 2.1.1 煤矸石的种类
• 2.1.2 煤矸石的主要成分
• 2.2 煤矸石中相关矿物基本概念
• 2.2.1 高岭石
• 2.2.2 蒙脱石
• 2.2.3 伊利石
• 2.2.4 煤矸石中主要伴生杂质成分及赋存状态
• 2.3 煤矸石的结构类型及特征
• 2.3.1 结构的定义及分类依据
• 2.3.2 结构类型及特征
• 2.4 煤矸石的工艺技术性能
• 2.4.1 粒度
• 2.4.2 硬度
• 2.4.3 含碳量
• 2.4.4 可塑性
• 2.4.5 粘结性
• 2.4.6 泥浆性能
• 2.4.7 干燥性能
• 2.4.8 烧结性
• 2.5 本章小结
• 第三章 云南高岭质高铝煤矸石的烧结行为及控制
• 3.1 煤矸石中高岭石和杂质在烧结过程中的行为
• 3.1.1 煤矸石中高岭石在烧结过程中的行为
• 3.1.2 煤矸石中杂质在烧结过程中的行为
• 3.2 煤矸石脱羟反应和煤燃烧反应
• 3.2.1 煤矸石脱羟反应
• 3.2.2 煤燃烧反应
• 3.3 煤矸石烧结行为
• 3.3.1 煤矸石烧结性
• 3.3.2 煤矸石总反应热与烧结温度
• 3.4 影响煤矸石陶瓷砖烧结质量的因素及其控制
• 3.4.1 粒度的影响及控制
• 3.4.2 升温速度及恒温时间
• 3.4.3 煤矸石在不同燃烧时间内燃尽度对燃烧特性的影响
• 3.4.4 煤矸石在不同温度下的燃尽度对燃烧特性的影响
• 3.4.5 添加剂的选择和烧结气氛的控制
• 3.5 本章小结
• 第四章 云南高岭质高铝煤矸石陶瓷砖的研制
• 4.1 陶瓷砖的分类与制品
• 4.1.1 陶瓷砖分类
• 4.1.2 陶瓷砖制品
• 4.2 煤矸石陶瓷砖研制
• 4.2.1 煤矸石陶瓷砖坯体及釉原料
• 4.2.2 煤矸石陶瓷砖的生产工艺
• 2O-Al₂O₃-SiO₂相图配制煤矸石陶瓷砖坯料'>4.2.3 利用K₂O-Al₂O₃-SiO₂相图配制煤矸石陶瓷砖坯料
• 4.2.4 利用正交设计技术确定煤矸石陶瓷砖烧结方案
• 4.3 本章小结
• 第五章 微波辐照在研制云南高岭质高铝煤矸石陶瓷砖中的应用
• 5.1 微波辐照相关知识
• 5.1.1 微波辐照基本概念
• 5.1.2 微波辐照特点
• 5.1.3 微波炉
• 5.2 微波辐照煤矸石研究
• 5.2.1 微波辐照对煤矸石显微结构的影响
• 5.2.2 煤矸石在微波场中的行为
• 5.3 微波辐照在煤矸石陶瓷砖研制中的应用
• 5.3.1 微波预破碎煤矸石原料
• 5.3.2 微波预烧煤矸石陶瓷砖原料
• 5.3.3 微波干燥煤矸石陶瓷砖坯体
• 5.3.4 微波烧结煤矸石陶瓷砖
• 5.4 本章小结
• 第六章 展望与讨论
• 6.1 本论文主要结论
• 6.2 本论文留待解决的问题
• 6.3 对研究成果的展望
• 致谢
• 主要参考资料
• 附录A 攻读博士学位期间发表和完成的学术论文目录
• 附录B 攻读博士学位期间主持和参加的科研工作