黄金尾矿多孔保温材料显微结构调控与性能研究

来源 :山东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenxiaoyi1988
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我国黄金尾矿储量巨大,侵占土地、资源浪费、环境污染等问题已引起人们的广泛关注。将黄金尾矿应用于建筑材料行业已成为解决其储量问题的有效方式之一。研究发现,黄金尾矿中主要成分是硅铝氧化物,占比大于75%,可作为多种建材制品的原料,具有较高的应用价值。因此,本课题采用黄金尾矿制备多孔保温材料,通过研究微观气孔结构的改变,达到调控材料性能的目的。主要研究内容及结果如下:(1)采用XRD、XRF、SEM、激光粒度仪、TG、DSC的测试方法,研究黄金尾矿的材料属性。黄金尾矿主要矿物成分为石英和长石,颗粒形状不规范且结构疏松,粒度分布主要集中在44~150μm之间,420~1023℃之间高温烧结失重率约为2.2%。采用重金属溶出量、放射性、酸碱度的测试方法,研究黄金尾矿的环境属性。30 d重金属溶出含量小于地表水Ⅲ类水限值;放射性内外照射指数IRa=0.1、Iγ=0.4,均小于国家限制标准。p H值在7.53~8.41之间,属于弱碱性,无腐蚀性。(2)以黄金尾矿、珍珠岩、玻璃粉为主要原料,Si C为发泡剂制备多孔陶瓷。研究了烧结温度、原料含量、粒径尺寸、发泡剂含量对材料的微观结构、气孔率、容重、孔径大小、抗压强度以及导热系数的影响。研究了材料的强韧化处理,通过提高基质中莫来石含量增大材料的抗压强度。在烧成温度1050℃,黄金尾矿添加量50%,发泡剂添加量0.1%,黄金尾矿平均粒度D50=5.6μm,Si C平均粒度D50=3.0μm的条件下制备出性能良好的多孔陶瓷,强韧化处理后材料强度提高了30%。采用湿法球磨制粉工艺,研究了球磨时间、干燥时间、球磨方式对发泡剂氧化程度的影响。球磨时间60min,干燥时间30min对发泡剂的氧化影响最小,相比干法球磨制粉工艺,湿法球磨对发泡剂的氧化影响程度更大。(3)研究了黄金尾矿多孔陶瓷材料的使用性能,包括耐火极限、润湿性能和抗冻性。气孔形貌和孔壁厚度对材料耐火极限的影响较大,孔壁厚度越大耐火时间越长,孔径小,分布均匀的多孔陶瓷耐火性能较好。陶瓷的多孔结构有利于材料的润湿,孔径越大,润湿角越小,润湿程度越高,同时吸水率也随之提高。多孔陶瓷材料经抗冻性实验后,抗压强度损失较小,强度损失率在2.9%~6.5%之间。用黄金尾矿制备多孔陶瓷材料,实现了固废资源的二次利用,扩展了黄金尾矿的综合利用途径,提高了尾矿资源的高附加值,为解决其储量问题提供了新的思路和办法,对保护生态环境安全具有重要意义。
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