利用黄磷渣制备微晶玻璃的试验研究

论文摘要

随着生产力的迅速发展,大量的固体废弃物被排放到环境当中。而黄磷渣是一种排放量比较大的固体废弃物,同时也是宝贵的可再生资源。目前,从黄磷渣的利用现状看,尽管其应用途径广泛,但总的利用率不高,主要应用在水泥和混凝土行业当中,附加值较低,不能完全满足节能减排、节约资源的要求。本文以昆明某黄磷企业的黄磷渣及废玻璃为主要原料,从废弃物利用以及降低生产成本的角度出发,加入形核剂TiO2,烧结剂ZnO,采用一次烧结法制备了CaO-Al2O3-SiO2系磷渣微晶玻璃。运用DSC和XRD等现代检测方法对黄磷渣微晶玻璃的核化、晶化温度和物相组成进行了分析,通过对微晶玻璃样品的XRD图谱分析可得：微晶玻璃（黄磷渣：废玻璃为45wt%：55 wt%）试样的主晶相为硅灰石（Ca3Si3O9）,副晶相为钙长石（CaAl2Si2O8）,同时还含有一定量的磷石英（Si02在870～1470℃之间的稳定相）及少量的钙铝石（Cal2Al14033）。微晶玻璃（黄磷渣：废玻璃为55wt%：45 wt%）试样的主晶相为钙长石（CaAl2Si2O8）,副晶相为硅灰石（Ca3Si3O9）,同时还含有一定量的磷石英（SiO2）和少量的钙铝硅酸盐（Ca-Al-Si-O）。同时还探讨了试样的成型压力以及热处理工艺制度对微晶玻璃基本性能和晶相组成的影响。试样的成型压力对微晶玻璃的制备有一定的影响。经过研究讨论,选取压力范围在100～140MPa之间变动,随着成型压力的增大,微晶玻璃各项性能都得到改善。但是成型压力在100～120MPa范围时内单位压力对微晶玻璃性能的贡献率比在120-140MPa范围内的要大,综合考虑各方面因素,选取成型压力为120MPa。本文优化后的热处理工艺参数为：核化温度790℃,保温2h；晶化温度1080℃,保温1.5h；升温速率为：5～10℃/min。在制成磷渣微晶玻璃的基础上,加入造孔剂聚乙烯醇,采用一次烧结三步热处理方法制成多孔磷渣微晶玻璃。分析了其光学形貌,SEM形貌,重点分析了多孔磷渣微晶玻璃的透水性能的影响因素。实验得出：多孔微晶玻璃孔洞的直径约为5至20微米左右的一种多孔材料,具有比较好的透水性能。可以通过调节造孔剂颗粒的大小及数量百分比来控制多孔磷渣微晶玻璃空洞的大小和数量。多孔磷渣微晶玻璃与其他微晶玻璃及天然石材相比具有优良的机械性能、耐酸碱性、及密度小等特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 黄磷渣的产生、危害及治理
• 1.3 微晶玻璃简介
• 1.3.1 微晶玻璃的结构
• 1.3.2 影响微晶玻璃性能的主要因素
• 1.3.3 微晶玻璃的性能
• 1.3.4 微晶玻璃的用途
• 1.4 微晶玻璃的制备方法
• 1.4.1 熔融法
• 1.4.2 烧结法
• 1.4.3 溶胶—凝胶法
• 1.4.4 碎粒压延法
• 1.5 微晶玻璃的研究进展及现状
• 1.5.1 微晶玻璃的国内外研究现状
• 1.5.2 多孔微晶玻璃的研究进展及应用
• 1.6 研究内容
• 第二章 黄磷渣微晶玻璃制备的试验研究
• 2.1 黄磷渣微晶玻璃的制备工艺及分析
• 2.1.1 工艺流程
• 2.1.2 热处理原理分析
• 2.2 实验所用的仪器设备及性能测试
• 2.2.1 实验所用的仪器设备
• 2.2.2 组成、结构分析及性能检测
• 2.3 实验原材料及其预处理
• 2.3.1 实验原材料
• 2.3.2 原料的预处理
• 2.4 基础玻璃的配方设计
• 2.5 配料和压制成型工艺
• 2.6 微晶玻璃的热处理工艺
• 2.7 本章小结
• 第三章 黄磷渣加入量对微晶玻璃晶相组成及性能的影响
• 3.1 黄磷渣加入量对晶相组成的影响
• 3.2 黄磷渣加入量对微晶玻璃性能的影响
• 3.2.1 黄磷渣加入量与机械性能的关系
• 3.2.2 黄磷渣加入量与密度、收缩率的关系
• 3.2.3 黄磷渣加入量与抗化学腐蚀性能的关系
• 3.3 本章小结
• 第四章 成型压力对微晶玻璃性能的影响
• 4.1 成型压力对机械性能的影响
• 4.2 成型压力对密度、收缩率的影响
• 4.3 成型压力对抗化学腐蚀性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 黄磷渣微晶玻璃的热处理工艺
• 5.1 核化工艺参数的分析与选择
• 5.1.1 核化温度的确定
• 5.1.2 核化时间的选择
• 5.2 晶化工艺参数的分析与选择
• 5.2.1 晶化温度的的确定
• 5.2.2 晶化时间的选择
• 5.3 热处理工艺及参数的确定
• 5.4 本章小结
• 第六章 多孔磷渣微晶玻璃制备的试验研究
• 6.1 工艺流程及制备方法
• 6.1.1 工艺流程
• 6.1.2 多孔磷渣微晶玻璃的制备
• 6.2 形貌分析
• 6.2.1 光学形貌分析
• 6.2.3 SEM形貌分析
• 6.3 透水性能分析
• 6.3.1 造孔剂对透水性能的影响
• 6.3.2 成型压力对透水性能的影响
• 6.3.3 烧结对透水性能的影响
• 6.3.4 多孔微晶玻璃与微晶玻璃透水性能的比较
• 6.5 多孔磷渣微晶玻璃与磷渣微晶玻璃性能的比较
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A （攻读硕士学位期间发表的学术论文）