用黄河泥沙制备高档陶瓷清水砖及性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要黄河淤积泥沙是一种大自然废料，量大面广，危害极大。沉积的泥沙不仅占压、沙化大量农田，同时造成当地风沙环境，污染严重，给农业生产及人们的生活带来巨大危害，对黄泥泥沙的综合整治刻不容缓。本研究以黄河泥沙为主要原料，以粉煤灰、煤矸石和页岩等为主要辅助原料，采用挤出成型技术生产高档陶瓷清水砖。由此实现了对多种固体废弃物的综合利用，改善生态环境。利用TG-DTA、SEM、XRD和XRF等测试手段，分析了黄河泥沙、页岩、粉煤灰及煤矸石等原料的特性、微观形貌和物相组成。结果表明：用黄河泥沙制备新型墙体材料陶瓷

2、清水砖可行，且其可塑性满足挤出成型的要求。从化学组成上看粉煤灰、煤矸石和页岩满足制砖的要求。本研究设计了Ca-砧．Si系统的H系列样品和K(Na)．Ca．．甜．Si系统的K系列样品的配方组成，制备这两个系列的陶瓷清水砖，并采用TG-DTA、SEM、XRD和EPMA等测试方法对样品的性能和微观结构进行了测试分析，分析了各种性能的影响因素以及探讨了坯体烧成过程中的反应机理。结果表明：H系列中典型配方H．3和H-10配方的黄河泥沙掺量为60％。配方1-I-3经1120℃烧成，Wra为11．52％，Pa为23．36％，D为2．03

3、9·em-3，烧成抗折强度为41．04MPa，抗压强度为45．3MPa，冻融后抗压强度为39．2MPa；配方H．10经1120℃烧成，Wa为7．32％，Pa为16．20％，D为2．219·cm-3，烧成抗折强度为39．31MPa，抗压强度为46．9MPa，冻融后抗压强度为40．8MPa。K系列中典型配方K-3经1120℃烧成，Wa为8．76％，Pa为18．64％，D为2．139-cm-3，烧成抗折强度为34．90MPa，抗压强度为50．8MPa，冻融后抗压强度为45．5MPa。几个典型配方的各项性能均大大超过了GBl354

4、4．2000《烧结多孔砖》标准。坯体在烧成过程中的反应机理是：烧成温度达900---1000℃左右，熔剂K20、Na20、CaO及MgO与Si02形成低共熔物，温度继续升高，脱水产物偏高岭石分子重排生成蓝晶石(A12Si05)，CaO与A1202、Si02反应生成钙长石(CaAl2Si209)，坯体中的杂质铁与MgO、Si02反应生成辉石(MgFeSi206)，多余的Si晚在冷却的过程中生成n．石英。本研究还制备出了与黄河泥沙质陶瓷清水砖相适应的～次烧成的低温生料釉。最佳配方A4．5的烧成温度为1120℃，釉面硬度为718

5、．8MPa，白度为59．3，武汉理工大学硕士学位论文在以配方A．4．5为基釉的基础上制备的色釉不仅遮盖了坯体的颜色，且具有较好的发色及乳浊效果，坯釉结合性好。在小试的基础上，选取H．3配方进行了中试和大试投产，均取得了成功。在工厂的大试投产生产的陶瓷清水砖产品经980℃烧成，其吸水率为15．54％，饱和系数为0．78；冻融前后的抗压强度分别为25．4MPa、22．5MPa；产品的尺寸偏差达到优等品的要求；无石爆现象；有轻微泛霜现象。检测结果表明，大试投产生产的产品的各项指标达到GBl3544．2000《烧结多孔砖》要求。此

6、外，探讨了在大试成型、干燥、烧成中出现的生产工艺问题，提出了解决方法和途径。关键词：黄河泥沙；陶瓷清水砖；低温一次烧成；生料釉；结构与性能；烧成反应机理Ⅱ武汉理工大学硕士学位论文AbstractYellowRiversiltisakindofnaturalwaste．Ithasalargeamountanddistributedwidely,dogreatharmtotheenvironment．Depositsiltnotonlyoccupiesfieldandmakesitdesertifieation,butalso

7、createsthelocalsandstormenvironment,bringstheverybigharmfortheagriculturalproduction．ThedisposalofYellowRiversiltbecomesmoreandmoreimportant．Inthispaper,thehi．ghperformancesceramicfacingbricksbasedYellowRiversilthavebeenmadefromshale，gangueandflyashwithextrusionte

8、chnology．Theproperties，microstmctureandcrystalphasesofthelawsolidwasteshavebeentestedbyTG-DTA,SEM，XRDandⅪmTheresultsindicatedthatusingYellowRiversilttop