粉煤灰质高红外辐射率卫生陶瓷的研制

论文摘要

本论文创新地在卫生陶瓷坯、釉配方中较大量采用工业废料粉煤灰为主要原料,并在坯中通过引入镁质粘土、高岭土、长石、石英等原料,在釉中引入工业废料粉煤灰、长石和石英等原料并且加入硅酸锆,氧化锌进行乳浊,采用正交试验法,单因素法以及浓度三角形进行优化实验,制备了一种在常温下高红外辐射率的粉煤灰质的卫生陶瓷,技术指标达到:红外辐射率0.91 ~0.93,抗折强度在89~98MPa,烧成范围为1150℃～1180℃,吸水率<0.5%,白度41.47,光泽度54.3,色调自然。通过XRD、红外辐射率测量仪(IR)及其它常规测试等手段分析,结果表明:显微结构中有较多石英、莫来石(粉煤灰引入和反应生成)主晶相,它们晶胞的膨胀,晶格畸变及粉煤灰引入较多高红外辐射率的Fe2O3、TiO2等是导致红外辐射率高的因素;在烧成温度范围内,随烧成温度升高,红外辐射率会有所减小,主要原因是温度升高使得主晶相晶体结晶完成、晶体缺陷少,以及致密度高、表面积减小;镁质粘土取代常规煅烧滑石原料,对注浆成型性能、降低热膨胀系数、提高强度及红外辐射率都是有帮助的,但它的用量不能超过27%;通过对解凝剂的优化实验,泥浆的解凝剂用水玻璃为好,用量为0.4%。粉煤灰质卫生陶瓷具有功能化的高红外辐射率,对人们的健康非常有利;较大量地在坯、釉中使用粉煤灰,开辟了废物利用的新途径,对环境保护和工业废物的资源化利用有积极意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 2 文献综述
• 2.1 粉煤灰的概述
• 2.1.1 粉煤灰的定义
• 2.1.2 粉煤灰的物理化学性质
• 2.1.3 粉煤灰的矿物组成及其特征
• 2.1.4 粉煤灰的排放及危害
• 2.1.5 粉煤灰的国内外应用状况
• 2.1.5.1 粉煤灰的国外应用状况
• 2.1.5.2 粉煤灰的国内应用状况
• 2.1.6 粉煤灰的用途
• 2.1.6.1 用于建材制品中
• 2.1.6.2 在污水处理和烟气脱硫中的应用
• 2.1.6.3 在高分子制品中的应用
• 2.1.6.4 粉煤灰在陶瓷领域的应用
• 2.2 红外辐射陶瓷材料的概述
• 2.2.1 红外辐射陶瓷材料的定义
• 2.2.2 红外辐射陶瓷材料的基本规律
• 2.2.2.1 反射比、吸收比与透射比
• 2.2.2.2 基尔霍夫定律
• 2.2.2.3 普朗克（Planck）辐射定律
• 2.2.2.4 维恩位移定律
• 2.2.2.5 斯蒂芬－波尔兹曼定律
• 2.2.3 红外光谱的形成条件
• 2.2.4 材料红外辐射的发射机理
• 2.2.5 红外辐射陶瓷分类及其制备
• 2.2.5.1 红外辐射陶瓷分类
• 2.2.5.2 红外辐射陶瓷制备
• 2.2.6 红外辐射陶瓷的应用
• 2.2.6.1 陶瓷釉
• 2.2.6.2 陶瓷纤维
• 2.2.6.3 新型陶瓷涂层
• 2.2.6.4 陶瓷微粒
• 2.2.7 改善陶瓷材料红外辐射的方法
• 2.3 本研究总体思路和研究内容
• 3 实验部分
• 3.1 红外原料及制备工艺
• 3.1.1 实验主要原料
• 3.1.2 坯料的制备工艺流程
• 3.2 实验内容
• 3.2.1 坯体的正交实验
• 3.2.2 泥浆解凝剂的确定
• 3.2.3 探索镁质粘土和黑滑石代替滑石的影响
• 3.2.4 配方优化探索浓度三角形实验
• 3.2.5 釉料的制备
• 3.2.5.1 釉料的初步制备
• 3.2.5.2 优化配方的釉料制备
• 3.2.5.3 釉料配方的调整
• 3.2.5.4 釉料的制备工艺的影响
• 3.2.5.5 釉面色调调整实验
• 3.2.6 结构与性能表征
• 3.2.6.1 坯料的可塑性测定
• 3.2.6.2 泥浆的流动性，触变性的测定
• 3.2.6.3 材料吸水率、显气孔率、体积密度的测定
• 3.2.6.4 热膨胀系数的测试
• 3.2.6.5 X 射线衍射结构测试
• 3.2.6.6 X 荧光光谱测试
• 3.2.6.7 SEM 扫描电子显微镜结构测试
• 3.2.6.8 材料红外性能测试
• 3.2.6.9 抗折强度的测定
• 3.2.6.10 釉面白度、光泽度的测试
• 4 实验结果分析与讨论
• 4.1 坯体部分
• 4.1.1 坯料基础配方实验结果分析与讨论
• 4.1.2 泥浆解凝剂的确定
• 4.1.3 镁质粘土和黑滑石替代烧滑石对坯体性能的影响
• 4.1.3.1 镁质粘土和黑滑石替代烧滑石对坯体烧结性能及热膨胀系数的影响
• 4.1.3.2 镁质粘土和黑滑石替代烧滑石对坯体常温远红外性能的影响
• 4.1.4 浓度三角形的配方优化实验
• 4.1.4.1 制品理化性能各项指标
• 4.1.4.2 粉煤灰含量的影响
• 4.1.4.2.1 粉煤灰对泥浆性能的影响
• 4.1.4.2.2 粉煤灰对制品性能的影响
• 4.1.4.2.3 镁质粘土的影响
• 4.1.4.2.4 最终配方的确定
• 4.2 釉料部分
• 4.2.1 釉料的初步制备
• 4.2.2 优化配方的釉料制备
• 4.2.3 釉料配方的调整
• 4.2.4 釉料的制备工艺的影响
• 4.2.4.1 釉料细度的影响
• 4.2.4.2 釉层厚度的影响
• 4.2.5 釉面色调调整实验
• 5 结论
• 6 致谢
• 参考文献