高硅铁尾矿制备轻质闭孔泡沫陶瓷研究

以辽宁抚顺铁尾矿为主要原料,黏土、高岭土、钾长石和钠长石作为辅助原料,SiC为发泡剂制备保温泡沫陶瓷。实验采用控制变量法和外加法,研究铁尾矿、助熔剂、发泡剂等原料配方和烧成温度对泡沫陶瓷体积密度、吸水率和抗压强度的影响。研究结果表明,在掺量分别为铁尾矿55%、高岭土18%、黏土18%、钠长石1.8%、钾长石7.2%时,外加剂碳化硅0.4%,烧成温度为1160℃时,获得了以闭口气孔为主的泡沫陶瓷试样。该陶瓷样品的孔径分布均匀,体积密度为0.600 g/cm3,吸水率为3.95%,抗压强度为7.65 MPa。     

烧成温度和发泡剂对粉煤灰泡沫陶瓷的性能影响

以粉煤灰、废陶瓷和山皮土为主要原料,SiC为发泡剂,采用原位发泡法制备泡沫陶瓷,考察了SiC掺量、烧成温度对材料孔隙率、体密度和抗压强度的影响。结果表明,当烧成温度为1300～1400℃,发泡剂SiC掺量以4～6wt%时,可制备出孔隙率高、体密度低、孔径均匀的泡沫陶瓷。     

发泡剂对钼尾矿多孔陶瓷性能的影响

采用高温熔融直接发泡制备钼尾矿多孔陶瓷,通过研究不同发泡剂对钼尾矿多孔陶瓷材料性能的影响,确定最合理的发泡剂,研究了最合适的发泡剂对多孔陶瓷气孔率以及抗折抗压强度的影响。结果表明,SiC在体系中发泡性能最好,随着SiC含量的变化,钼尾矿多孔陶瓷气孔率和抗折强度均发生变化,当SiC含量为0.1wt%时,气孔率为81%,体积密度为0.4g/cm~3。显微结构表明孔结构基本上不连通分布均匀,为闭孔材料。     

以铜尾矿制备发泡陶瓷墙板的研究

以山西某地铜尾矿作为主要原料制备轻质、高强度发泡陶瓷墙板,并采用抗压强度测试仪、XRD测试仪作为主要检测手段,研究铜尾矿加入量、烧成制度以及发泡剂对发泡陶瓷墙板物理性能的影响。研究结果表明:铜尾矿加入量控制在85%左右,SiC微粉0.25%,烧成温度1170℃保温40min,可以试制出适合发泡陶瓷隔墙板性能的产品。通过规模化生产中试,产品密度437.52kg/m^3,抗压强度9.77MPa,产品外观孔径0.5-1.5mm,满足实际应用要求。     

利用煤粉炉渣制备微晶泡沫玻璃的研究

以煤粉炉渣为主要原料,以碳酸钙作为发泡剂,磷酸钠作为稳泡剂,再加入其他辅助原料制备了微晶泡沫玻璃,研究了碳酸钙和磷酸钠的掺入量、发泡温度、保温时间对微晶泡沫玻璃性能的影响,并且采用XRD分析其物相组成,结果表明,当发泡剂和稳泡剂的掺量分别为4.5%和5%,发泡温度为1000℃,发泡时间为20min时,试样已经完全转化为微晶泡沫玻璃,主晶相为硅灰石,次晶相为钙长石和辉石,平均泡径达2.03mm,表观密度为938 kg/m3,气孔率达52.6%,抗压强度达17.95MPa,抗弯强度达12.51 Mpa,热膨胀系数达5.67×10-6/℃,导热系数达0.20 W/(m.K)。     

发泡剂含量和发泡温度对无碱玻璃纤维废丝制备泡沫玻璃的性能影响

以无碱玻璃纤维废丝为主要原料,SiC为发泡剂,用烧结发泡法制备了高强度低密度保温泡沫玻璃。研究了发泡剂含量及发泡温度对泡沫玻璃气孔率、孔结构、表观密度、抗压强度和导热率的影响。研究结果表明,随着发泡剂含量的增加,孔径逐渐增大,表观密度和抗压强度降低,过多的发泡剂会导致大气孔的出现;随着发泡温度的提高,泡沫玻璃的气孔逐渐增大,表观密度呈现下降趋势,当发泡温度过高会导致大孔和连通孔的出现;当发泡剂含量为3wt%,发泡温度为950℃,保温时间为30min时制得的泡沫玻璃综合性能最佳,表观密度为0.216g/cm~3,抗压强度为8MPa,抗折强度为4MPa,吸水率为0.28%,导热系数为0.061W/(m·k)。     

热处理温度对利用电解锰渣和页岩制备发泡陶瓷的影响

以贵州铜仁某厂电解锰渣和铜仁页岩为主要原料,SiC为高温发泡剂制备高温发泡陶瓷,研究了热处理温度对发泡陶瓷的膨胀率、体积密度、吸水率、气孔率及物相的影响。实验结果表明:电解锰渣的添加量为60%,页岩为20%,热处理温度为1170℃样品性能最佳,体积密度为0.33 g/cm~3,吸水率222.79%,气孔率为73.52%,厚度发泡率为118.15%,主晶相为辉石。研究发现配方中氧化铝和氧化硅的含量对发泡陶瓷的膨胀率和体积密度影响显著,氧化铝和氧化硅含量较低时能在较低温度下制得发泡陶瓷。研究为电解锰渣的资源化综合利用探索了一条新途径。     

氧化铁和发泡剂对煤矸石闭孔发泡陶瓷的性能影响

以固体废弃物煤矸石为主要原料,采用粉料坯体发泡法制备闭孔发泡陶瓷,探讨了氧化铁和发泡剂掺量对发泡陶瓷性能的影响。结果表明:氧化铁掺量对发泡陶瓷容重、抗压强度和导热系数影响较大;发泡剂掺量对发泡陶瓷孔径大小、孔的均一性具有显著影响。在外加6 wt%氧化铁的前提下,发泡剂掺量为1.8~2.0 wt%时,可烧制出容重较低,孔径大小适中,保温隔热性能较好的发泡陶瓷。最终以煤矸石掺量为60 wt%的坯料烧结出容重为170~270 kg/m3,抗压强度为1.24~3.71 MPa,导热系数为0.06~0.09 W/(m·k)的发泡陶瓷。     

花岗岩锯泥和大理石废石粉制备发泡陶瓷

为实现“双碳”目标，推动大宗固废的资源化利用，开发探究多种固废协同制备发泡陶瓷材料的方法理论，以花岗岩锯泥和大理石废石粉为主要原料，SiC为发泡剂，通过高温烧结制备高闭气孔率的发泡陶瓷，研究原材料配比、烧结温度以及发泡剂掺量对发泡陶瓷的孔结构及性能的影响。结果表明，大理石废石粉中的CaCO₃在高温下分解出的CaO是有效的助熔剂，能够破坏Si—O键，降低液相的黏度，促进发泡。同时CaO能够与SiO₂反应生成硅灰石，提高材料的机械强度。在烧结温度为1 130℃、大理石废石粉质量掺量为10%、SiC质量掺量为1.0%时，制备的发泡陶瓷孔结构均匀，综合性能最佳，闭口气孔率为79.16%,体积密度为583.42 kg/m³,抗压强度为3.86 MPa,吸水率为0.40%。本研究为花岗岩锯泥和大理石废石粉回收利用制备发泡陶瓷提供了理论基础。     

以硼砂为助熔剂使用含钛高炉渣制备发泡陶瓷

以紫色页岩、含钛高炉渣为原料,硼砂为助熔剂,碳化硅为发泡剂制备发泡陶瓷,通过对气孔率、闭孔率、孔径分布、表观密度、抗压强度、导热系数进行测量,研究了原料配比和硼砂添加量对发泡陶瓷气孔结构和物理性能的影响。结果显示:当原料中含钛高炉渣比例增加时,试样的平均孔径增加,气孔均匀性下降;硼砂的加入会使试样抗压强度降低,孔隙率增大,导热系数变小。当发泡陶瓷原料配比(质量分数)为高炉渣30%,页岩70%,添加4%的硼砂和0.2%的碳化硅时,制备出的发泡陶瓷的表观密度为0.374 g·cm^-3,导热系数为0.121 W·m^-1·K^-1,抗压强度为2.59 MPa,满足建筑外墙保温发泡陶瓷的要求。发泡陶瓷主要晶相为斜长石,同时伴有部分透辉石、石英和少量的铁板钛矿。     

粉煤灰制备泡沫陶瓷工艺参数优化

以粉煤灰为原料,钾长石、硼砂、白云石为助熔剂,外掺适量碳酸钙、炭黑、碳化硅为发泡剂,用粉末烧结法制备泡沫陶瓷.针对碳酸钙、炭黑、碳化硅掺量以及发泡温度四个因素设计安排正交实验,对烧结样品的表观密度、孔隙率、抗压强度进行测定,采用极差分析法对实验数据进行处理分析.实验结果表明,碳酸钙掺加量为6％,炭黑掺加量为2％,碳化硅掺加量为3％,发泡温度为1080℃时,制品的综合性能最佳:表观密度为599.8 kg/m3,孔隙率为77.19％,抗压强度为2.23 MPa.     

SiO2-Al2O3-R2O-Fe2O3系统发泡陶瓷及其孔结构研究

采用SiO2-Al2O3-R2O-Fe2O3原料系统,SiC为发泡剂制备发泡陶瓷,研究了发泡温度、保温时间及SiC添加量对发泡陶瓷体积密度、孔结构及非晶相含量的影响,探讨了非晶相的产生与孔结构形成的关系.研究表明,发泡温度升高,保温时间延长及SiC添加量增大,均利于非晶相的形成.加热过程中,发泡温度从1 190℃升至1 250℃,非晶相含量增加18.7％,发泡陶瓷孔径增大,体积密度降低;延长保温时间或增大SiC添加量,非晶相占比提高.SiC添加量每增加0.1wt％,非晶相占比提高2.3％.保温时间和SiC添加量的增大引起发泡陶瓷孔径进一步增大,泡孔均匀性降低,体积密度先降低后升高.     

油茶粕绿色发泡剂制备泡沫混凝土的试验研究

以天然植物组织油茶粕为原料，通过水提法制备绿色发泡剂，并采用物理发泡方式制备泡沫混凝土，研究混泡时间、水胶比和泡沫掺量对泡沫混凝土干密度、抗压强度及孔结构的影响。结果表明：绿色发泡剂泡沫稳定性高，可用于制备低密度泡沫混凝土，是一种优质的新型绿色发泡剂；当泡沫掺量为750 mL、混泡时间为180 s、水胶比为0.45时，所制备的A05密度等级泡沫混凝土的吸水率为45%,抗压强度为1.52 MPa,并且绿色发泡剂制备的泡沫混凝土孔径分布均匀，孔径小(最大气孔孔径d_max<0.6 mm),气孔形态完整。     

煤矸石基泡沫陶瓷的制备及性能研究

以煤矸石和废玻璃为主要原料制备泡沫陶瓷，研究了煅烧温度和Na₃PO₄添加量对泡沫陶瓷的物相结构、显气孔率、抗压强度及表观密度等的影响。结果表明：陶瓷样品的线性膨胀率随煅烧温度的升高而逐渐增加，表观密度随煅烧温度的升高而逐渐降低；提高煅烧温度或Na₃PO₄添加量使泡沫陶瓷的平均孔径、显气孔率逐渐增加，抗压强度下降，表观密度呈不同的变化趋势，但未明显影响晶体结构。通过优化制备条件发现，当Na₃PO₄添加量为3%(质量分数)、煅烧温度为1 140℃时，样品孔径均匀，平均孔径为0.92 mm,抗压强度达到4.72 MPa,表观密度为0.69 g/cm³。本研究的煤矸石基泡沫陶瓷制备工艺简单，成本低，为煤矸石资源化利用提供了一条可行途径。     

利用废岩棉制备高性能泡沫玻璃陶瓷的实验研究

以工业垃圾废岩棉和废玻璃为原料，以CaCO₃为发泡剂制备出高强度泡沫玻璃陶瓷。研究了废岩棉和废玻璃的添加量及烧结温度对泡沫玻璃陶瓷材料性能的影响。结果表明：随着废岩棉添加量的增加和烧结温度的提高，熔体黏度会降低，不利于气泡结构的稳定；在废岩棉添加量为40%、750℃烧结温度下得到的样品容重为0.54 g/cm³、孔隙率为62.5%、抗压强度为4.76 MPa；样品主晶相为亚硅酸钙和石英晶相，加入TiO₂作为晶核剂后主晶相改变为榍石；TiO₂掺量为10%时，在750℃烧结20 min更经济，所得样品容重为0.82 g/cm³、孔隙率为50%、抗压强度为7.76 MPa。     

建筑和石材尾料制备轻质发泡陶瓷板及其性能研究

建筑和石材尾料均属于硅铝质工业固体废弃物，若处置不当会污染环境。因此，本文开展了以建筑渣土、花岗岩石粉以及建筑陶瓷废料作为主材、绿硅（SiC）微粉作为发泡剂制备建筑用轻质发泡陶瓷板的研究，通过体积密度、抗压强度、抗折强度、导热系数和物相组成等方面的对比分析，寻找最优配方体系以及与之匹配的烧成制度。研究结果表明，建筑渣土、花岗岩石粉和建筑陶瓷废料重量占比分别为30%、45%和25%、绿硅加入量为0.19%、锰矿粉加入量为0.2%、烧成温度为1196℃/1180℃、烧成周期为15.75 h的条件下，能够制备出符合GB/T23451-2009标准要求的轻质条板。     

烧结工艺和粘结剂对SiC泡沫陶瓷网络结构的影响

主要阐述了SiC基泡沫陶瓷的结构、性能、制造工艺和应用前景。使用了有机前驱体浸渍法制备SiC基泡沫陶瓷,通过比较在不同条件下(不同粘结剂含量和烧成温度保温时间)试样的常温耐压强度、热震稳定性、容重和孔隙率等性能参数,并用扫描电镜(SEM)对泡沫陶瓷显微结构进行了形貌分析,系统的分析实验条件对试样的影响。实验结果表明:SiC基泡沫陶瓷在1 450℃时的烧结保温3 h比保温2 h和4 h的热震次数多和抗压强度高;粘结剂的加入能够有效提高坯体的挂浆效果,较高温度烧结会导致烧结体产生大量玻璃相,降低其耐火度和高温强度。在1 450℃保温3 h粘结剂加入量为8%的SiC基泡沫陶瓷抗压强度为0.632 MPa,900℃加热、20℃水急冷其热震次数高达16次。烧结温度为1 450℃时制备的SiC基泡沫陶瓷过滤器具有较好的综合性能。     

用熔融法固化生活垃圾焚烧灰渣并制备泡沫玻璃

以质量分数为70%的生活垃圾焚烧灰渣为原料,通过添加少量其他玻璃成分调节组成,采用熔融法固化并粉碎得到玻璃态垃圾灰渣。然后以CaCO3为发泡剂,用烧结发泡法制备了性能良好的泡沫玻璃,研究了发泡温度和发泡剂含量对泡沫玻璃气孔结构、表观密度和抗压强度的影响。结果表明:发泡温度和发泡剂含量对该组成泡沫玻璃的气孔结构影响较大;随着温度升高,泡沫玻璃的气孔结构变得均匀,表观密度减小,但过高的温度会导致气体逸出,气孔收缩;在920℃发泡得到的泡沫玻璃具有低的表观密度(0.269g/cm3)和相对较高的抗压强度(2.60MPa);随着发泡剂含量从0.5%增加到2.5%,泡沫玻璃的孔径逐渐增大,表观密度减小,其抗压强度的变化趋势与气孔结构、表观密度是相一致的。     

泡沫铝发泡效率与泡体均匀性研究

研究了用TiH2作为发泡剂制备泡沫铝过程中发泡剂加入量、发泡温度、搅拌时间、搅拌速度和保温时间对泡沫铝孔隙率、发泡效率和结构均匀性的影响。研究结果表明,随着发泡剂加入量的增加,泡沫铝的孔隙率逐渐上升;随着发泡温度的升高,发泡效率和均匀度逐渐减小;随着保温时间的增加,泡沫铝样品的孔隙率上升、发泡效率降低、均匀度减小;在5个因素中,搅拌时间和搅拌速度属于次要因素。当发泡剂的加入量为1.1%～1.3%、发泡温度在620～640℃之间、搅拌时间2.5～5.0 m in、搅拌速度1 500～2 500 rpm和保温时间3.0～5.0 m in时可以制备出孔隙率75%～85%、发泡效率80%以上、均匀性80以上、平均孔径1～4 mm的泡沫铝样品。     

钙基复合AC发泡剂在N-PCB/PVC复合材料中的应用

以钙基复合物、发泡剂AC、Pb-Ba稳定剂、E-44和N-PCB为原料,通过共混制备了钙基复合发泡剂,并将其与N-PCB/PVC复合材料进行共混挤出,制备了复合发泡材料。研究了配方及工艺等因素对复合发泡材料的密度、泡孔形貌及力学性能的影响。结果表明:当E-44、CPE及N-PCB用量分别为6、20及100份时,高填充的N-PCB/PVC复合材料的综合性能最佳;当m(钙基复合物)∶m(发泡剂AC)∶m(Pb-Ba稳定剂)∶m(E-44)∶m(N-PCB)=15:1:1:0.1:1时,钙基复合发泡剂分解时吸收与放出的热量基本达到平衡;制备的复合发泡材料,将密度由1.4 g/cm~3降低到0.9 g/cm~3,为大量回收利用N-PCB提供了一条有效的新途径。