锰、镍冶金渣制备多孔陶瓷及性能研究

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1、西南科技大学研究生学位论文锰、镍冶金渣制备多孔陶瓷及性能研究年级2015姓名完么东智申请学位级别硕士专业材料科学与工程指导教师李玉香教授ClassifiedIndex：TQ174.9U.D.C：620SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisThestudyonthesynthesisandpropertiesofelectrolyticmanganeseresidueandferronickelslagporousceramicsGrade：2015Candidate：W

2、anmedongzhiAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeSpeciality：MaterialsScienceandEngineeringSupervisor：Prof.LiYuxiangMay28,2018西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要电解锰渣是电解法生产金属锰过程中产生的一种工业废渣，大量的电解锰渣不仅占用土地，而且污染环境，已成为电解锰行业和环保领域面临的一大难题。镍铁渣是红土镍矿火法冶炼镍铁过程中产生的废渣，其排放量大，综合利用率低，已逐渐成为冶金渣处理处置的一大难题。对电解锰渣和镍铁渣的资

3、源化利用，一方面可以减少对环境的污染，另一方面也可以实现材料的回收再利用，符合可持续发展的要求。本文分别利用两种工业废渣-电解锰渣和镍铁渣为主要原料，添加偏高岭土和废玻璃，以碳酸钙、锯末和碳粉为造孔剂，分别制备出多孔陶瓷，作为外墙保温材料。通过配方设计获得了多孔陶瓷的最优配方，结果表明：利用电解锰渣和镍铁渣制备多孔陶瓷是可行的，电解锰渣基多孔陶瓷的最优配方为20%电解锰渣，70%废玻璃和10%偏高岭土，随着电解锰渣掺量的增加，烧结体更加致密，无法形成多孔结构；镍铁渣基多孔陶瓷的最优配方为30%镍铁渣和70%废玻璃，随着镍铁渣掺量的增加，烧结体更加致

4、密，无法形成多孔结构。采用X射线衍射（XRD）、综合热分析仪（TG-DSC）、场发射扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）等分析测试手段，利用单因素变量法系统研究了烧结温度、保温时间等因素对多孔陶瓷体积密度、抗压强度、气孔率及物相的影响。在最佳制备条件下，研究了多孔陶瓷的显微结构、导热性能及抗压强度-热导率-体积密度关系，结果表明：烧结温度和保温时间对多孔陶瓷性能有显著影响。烧结温度较低时，多孔陶瓷的孔径小，分布不均匀，体积密度和抗压强度较高，气孔率较小，随着烧结温度的提高，孔径逐渐增加，分布更均匀，体积密度和抗压强度减小，气孔率增加。电解锰渣基多孔陶

5、瓷的最佳制备条件为烧结温度1020℃，保温时间45min，锯末掺量5%，成型压力5MPa，在此条件下多孔陶瓷的体积密度为600kg/m3，抗压强度为3.9MPa，气孔率为77.2%。锯末为造孔剂时镍铁渣基多孔陶瓷的最佳工艺条件为：烧结温度1060℃，保温时间60min，锯末掺量1%，成型压力5MPa，体积密度、抗压强度和气孔率分别为740kg/m3、3.01MPa和74%；碳粉为造孔剂时的最佳工艺条件为：烧结温度1060℃，保温时间45min，碳粉掺量1%，成型压力5MPa，体积密度、抗压强度和气孔率分别为830kg/m3、4.48MPa和71.7

6、%。西南科技大学硕士研究生学位论文第II页XRD结果表明多孔陶瓷的主要物相为透辉石和辉石，其余为玻璃相。SEM结果表明多孔陶瓷内部存在很多片状晶体，EDS结果表明该晶体是透辉石，是多孔陶瓷强度的来源。电解锰渣基多孔陶瓷的热导率为0.052Wm-1k-1，镍铁渣基多孔陶瓷的热导率为0.119Wm-1k-1。随着体积密度的增加，多孔陶瓷的孔径逐渐减小，抗压强度和热导率均呈上升趋势。拟合曲线均满足表达式y=?+???0?，符合指数关系，相关性好。0关键词：电解锰渣镍铁渣多孔陶瓷抗压强度热导率西南科技大学硕士研究生学位论文第III页AbstractElec

7、trolyticmanganeseresidue(EMR)isakindofindustrialwasteproducedduringtheelectrolysisofmanganesemetal.ThelargeamountofEMRnotonlyoccupiesland,butalsopollutestheenvironment,whichhasbecomeamajorproblemforelectrolyticmanganeseindustryandenvironmentalprotection.Theferronickelslag(FNS)

8、isalsoakindofindustrialsolidwasteproducedfromthepyrometallurg