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摘 要：随着我国工业水平的不断提高，其对废弃物的利用水平也在不断提升，特别是针对煤炭固体废弃物，其应用于金属热加工行业，主要应用到以下几个工艺，比如：复合材料、铸造材料、渗硼保护层等等，取得了良好的效果，并且简要介绍其制备工艺，以及性能特点，而且这种该项工艺具有良好的发展前景。但由于地域的差异，粉煤灰以及煤矸石，这两种物质的化学成分有所差异，如何按照化学成分的不同，采用不同的技术用于热加工，这是一个值得深思的问题，如运用得当可以更好的利用煤炭废弃物。文章着重介绍了一些煤炭废弃物，如：粉煤灰、煤矸石等，其在金属热加工行业应用情况并进行深入分析，提出具有发展性的建议，进一步促进其在金属热加工领域得到良好的运用。
关键词：煤炭固体废弃物 金属材料加工领域 应用 分析
中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0200-02
就我国现状而言，其煤炭资源较为丰富，并且开采历史悠久，其在长期开采、加工以及使用中，产生了较多的固体废弃物。而这些物质在一定程度上，占用了大片土地，并且造成了污染环境，因此亟需对这些资源进行废物再利用。该文针对煤炭废弃物的资源再利用问题进行阐述，并就其在金属热加工行业的应用情况进行重点分析，促进其资源再利用得以有效实施。
1 应用现状分析
近年来，针对煤炭固体废弃物，其应用价值已经开始研究，尤其是在材料制备和提取上，取得了一定的成效，并且有一部分成果，其被用于工业生产领域，并得到大力推广。对于硅铝合金而言，其轻而坚韧，高温强度好，具有一定的耐磨性，并且耐蚀性也极佳。而传统硅铝合金，其生产工艺主要借助以下方式冶炼而成，如将单质硅与单质铝两者进行熔炼掺杂，或是选取高品味的铝土，将其进行提炼制备。俄罗斯相关专家进行研究显示，粉煤灰可以在一定程度上制备出含有77%铝以及23%的硅，进而制成硅铝合金。这在一定程度上能够促进硅铝的回收率的提高。
金属材料在人们的生活中极为常见，并且其在工程材料的运用也较为广泛。就目前而言，粉煤灰与煤矸石，以这两者为代表的固体废弃物正在被应用于金属热加工行业，并且已经取得了一定的成效。因此，文章将对这部分内容做进一步的阐述，进一步促进煤炭废弃物在金属热加工中的应用范围不断扩大。
2 复合材料
2.1 搅拌铸造法
对于搅拌铸造法，其在工业生产中是最为常见的一种方法，它是通过制备颗粒，加大铝基复合材料。而其实质是借助一定的方法，即机械搅拌，或是电磁搅拌，使其铝基材料增强并且充分弥散，从而进入一定状态下的金属合金，即熔融状态，然后进行浇注，或是挤压成形。该种方法存在一定的优势，比如工艺相对简单，并且其对设备要求相对较低，而且其颗粒种类和尺寸，适应范围较广，其更适合进行批量生产。有部分研究学者采用该种方法，通过粉煤灰对增强铝基复合材料做出了一定的贡献，其耐磨性得到了极大的提高，相较于基体增强了20倍。针对粉煤灰颗粒，其产生的团聚及气孔会在一定程度上导致其抗压强度低下，而针对此类问题，其他学者展开研究并在方法上有所改进，其采用半固态形式，进行搅拌铸造法，制备出新的铝基复合材料，即空心微珠。并且其在复合材料内，分布较为均匀，并无团聚现象出现，复合材料在一定程度上，致密性好，抗拉强度提高。此外，其他学者还对以下两种物质进行研究，如针对粉煤灰，其微珠含量，以及工艺参数，观察其对铝基复合材料，在性能方面的影响，经研究发现，当熔体温度达到700 ℃，而粉煤灰中，微珠含量13%，当搅拌速度为1200 r/min，复合材料密度是2.2 g/cm3，而抗拉强度已经达到89 MPa。
2.2 粉末冶金法
粉末冶金法在工业生产过程中应用范围较广，其主要借助两种物质，即增强颗粒、基体粉末，将两者进行均匀混合，然后经过一系列的工序，如：压制、烧结，还包含后期处理，最后制取复合材料。采用该种方法，可以制备出在某些物理化学特性较好的金属复合材料，并且不受下列因素的影响，即基体合金种类，增强体类型等等。一部分学者在研究过程中，将粉煤灰中的一种颗粒作为增强相，研制出了铝基复合材料。针对液态粉末冶金，原位反应生成Al2O3，其在一定程度上能够增强体均匀，并且使其分散在基体合金中，促进粉煤灰中的一种颗粒，即飞灰颗粒，这种物质实现均匀分布，并且解决了其与铝基合金存在的润湿问题。此外，还有一位学者也针对此方法进行了研究，他采取酸溶法针对粉煤灰表面进行了相关地处理，而且研究成型温度，其对复合材料某一方面的具体影响，如性能。根据研究结果表明，当成型温度达到650 ℃时，粉煤灰在基体中能够分散较为均匀，并且复合材料在一定程度上硬度值可以达到最高。
2.3 悬浮铸造法
悬浮铸造法很容易理解，即在浇注过程中，让增强相可以匀称分布，并且使其处于液态金属中，可以起到一定的作用，即显微激冷功效，同时可以使液体金属尽快冷却，进一步改善铸件性能。有相关学者做了如下研究，其通过制作粉煤灰漂珠，进而增强铝基复合材料，在这个研究过程中，当加热温度在800 ℃，加入悬浮剂3%，其硬度与耐磨性，相对基体而言，分别提高了13.1%和20.1%。
3 铸造涂料
该小段将对消失模铸造方法作详细描述，对于消失模铸造，这种方法铸造过程相对简单。即针对铸件，将与其在形状尺寸都相像的另外一种物质，即发泡塑料模型，与之进行粘合，然后刷涂耐火材料，并且进行烘干。随后将其埋在石英砂中，最后形成振动模型，并在一定条件下即负压下，最终浇注成形。该方法在使用过程中，具有一定优势，比如：尺寸精度高、表面光洁度好、生产效率高，以及加工余量小。消失模注型过程中，其自身具有的良好性能，在一定程度上，保障了获得铸件的质量。有位学者在相关研究中，将以下物质当作耐火粉料，主要包括粉煤灰、高铝矾土、滑石粉，并通过添加其它物质，如黏结剂，并将其作为涂料，通过一定的比例分配进行混合，将会制备出质量较好的涂料。 针对普通砂型铸造进行具体说明，对于传统铸造材料而言，如皓英粉等涂料，它们在工业铸造过程中资源相对短缺，并因此价格增长速度飞快，而且该种涂料在开采过程中，将不可避免的造成环境污染，而且后果很严重。因而粉煤灰资源被引入铸造涂料，其在某些方面具有一定优势，比如：成本较低、来源广泛，由于粉煤灰的这种优势特点，所以其被广泛用于铸造涂料，并且使用其作为工业铸造涂料具有一定的现实意义。有相关学者从以下几个方面对粉煤灰进行分析，主要针对其化学成分、理化性质、矿物组成进行重点研究，经过相关研究，他们认为粉煤灰就上述方面分析结果显示，其作为铸造材料切实可行，并将其与高铝矾土一起用作涂料，进而配制成铸铁涂料，并且这种涂料性能较好。此外，其他学者逐渐加深相关内容的探究，而其主要调整相关物质的调配比例，即粉煤灰、高铝矾土，这两者的比例有所调整，而配比率调整是在一定的条件下，即保证涂料的如下性能不受影响，主要包含悬浮性、条件粘度、曝热抗裂性、抗黏砂性等，在这些性能不受影响的前提下，在涂料中增加50%左右的粉煤灰，这样的比例调配最适宜。
4 渗硼保护层
热处理方式可以使金属材料性能在一定程度上发生改变，这是一项十分重要的工艺，化学热处理可以使零件表面发生质的改变，获得较好的耐磨耐蚀性。膏剂渗透技术，它是通过黏结剂实现某种功能，而这是通过将以下三种物质进行调和而实现的，这三种物质分别是供硼剂、活化剂以及填充剂，将其调成糊状，并涂覆在金属表面，然后再经过一系列的工艺，如密封、装箱、加热、保温，最后获取渗硼层。这种技术在使用过程中工艺相对简单，并且成本低廉，对于不同形状工件都可以适用。
为了获得新型膏剂渗硼涂层，相关方面的专家进行了研究实验，其将以下两种物质作为主要成分，如：粉煤灰、煤矸石，制备保护膏剂，抽取20种钢试样，进行渗硼试验。而这种渗硼保护层，具有极高的强度，并且能够产生熔融现象以及致密性较好的玻璃相。在一定程度上会阻隔外界空气，进而发挥出极好的保护作用。而相关研究表明，对于粉煤灰以及煤矸石，这两种物质的掺入量必须有所控制，前者掺入量要控制在20%，而后者掺入量则要控制为10%，才能达到良好的渗硼效果。总结分析，其原因在于这两种物质如果掺入过量，就会致使保护层中的某些物质受损，如碳颗粒氧化，并在一定程度上令释放气体增多，而且形成数目相同的气孔，这在一定程度上将对保护层的气密性起到一定的破坏，而最终的结果可想而知，即渗硼效果被削弱。
5 结语
综上所述，随着我国经济发展水平的不断提高，促进了我国工业水平的不断提升，特别是针对固体废弃物的资源再利用，也取得了一定的效果，并且进一步促进了我国资源得以合理利用，而其在金属热行业领域的应用，在效果上呈现出了良好的发展前景。文章针对这一相关内容进行阐述，并且列举了固体废弃物中的部分物质在金属热行业中的应用情况，进而希望能够有效提高煤炭固体废弃物的资源利用率。
参考文献
[1] 马壮，陶莹，董世知，等.煤炭固体废弃物在金属材料热加工领域的应用[J].煤炭学报，2014（1）：32-39.
[2] 马思遥.煤炭固体废弃物在金属材料热加工领域的应用[J].科技创新导报，2015（9）：80.
[3] 郝洪顺，徐利华，翟玮，等.硅铝系固体废弃物合成Sialon材料的研究进展[J].无机材料学报，2010（11）：1121-1127.
[4] 杨梅，邱克辉，龙剑平，等.利用煤炭固体废物制备微晶玻璃[J].实验室研究与探索，2011（5）：42-45.
[5] 戴永东，张浩.煤炭废弃物制备微晶玻璃研究及成分优化[J].煤炭技术，2013（12）：183-184.
关键词：煤炭固体废弃物 金属材料加工领域 应用 分析
中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0200-02
就我国现状而言，其煤炭资源较为丰富，并且开采历史悠久，其在长期开采、加工以及使用中，产生了较多的固体废弃物。而这些物质在一定程度上，占用了大片土地，并且造成了污染环境，因此亟需对这些资源进行废物再利用。该文针对煤炭废弃物的资源再利用问题进行阐述，并就其在金属热加工行业的应用情况进行重点分析，促进其资源再利用得以有效实施。
1 应用现状分析
近年来，针对煤炭固体废弃物，其应用价值已经开始研究，尤其是在材料制备和提取上，取得了一定的成效，并且有一部分成果，其被用于工业生产领域，并得到大力推广。对于硅铝合金而言，其轻而坚韧，高温强度好，具有一定的耐磨性，并且耐蚀性也极佳。而传统硅铝合金，其生产工艺主要借助以下方式冶炼而成，如将单质硅与单质铝两者进行熔炼掺杂，或是选取高品味的铝土，将其进行提炼制备。俄罗斯相关专家进行研究显示，粉煤灰可以在一定程度上制备出含有77%铝以及23%的硅，进而制成硅铝合金。这在一定程度上能够促进硅铝的回收率的提高。
金属材料在人们的生活中极为常见，并且其在工程材料的运用也较为广泛。就目前而言，粉煤灰与煤矸石，以这两者为代表的固体废弃物正在被应用于金属热加工行业，并且已经取得了一定的成效。因此，文章将对这部分内容做进一步的阐述，进一步促进煤炭废弃物在金属热加工中的应用范围不断扩大。
2 复合材料
2.1 搅拌铸造法
对于搅拌铸造法，其在工业生产中是最为常见的一种方法，它是通过制备颗粒，加大铝基复合材料。而其实质是借助一定的方法，即机械搅拌，或是电磁搅拌，使其铝基材料增强并且充分弥散，从而进入一定状态下的金属合金，即熔融状态，然后进行浇注，或是挤压成形。该种方法存在一定的优势，比如工艺相对简单，并且其对设备要求相对较低，而且其颗粒种类和尺寸，适应范围较广，其更适合进行批量生产。有部分研究学者采用该种方法，通过粉煤灰对增强铝基复合材料做出了一定的贡献，其耐磨性得到了极大的提高，相较于基体增强了20倍。针对粉煤灰颗粒，其产生的团聚及气孔会在一定程度上导致其抗压强度低下，而针对此类问题，其他学者展开研究并在方法上有所改进，其采用半固态形式，进行搅拌铸造法，制备出新的铝基复合材料，即空心微珠。并且其在复合材料内，分布较为均匀，并无团聚现象出现，复合材料在一定程度上，致密性好，抗拉强度提高。此外，其他学者还对以下两种物质进行研究，如针对粉煤灰，其微珠含量，以及工艺参数，观察其对铝基复合材料，在性能方面的影响，经研究发现，当熔体温度达到700 ℃，而粉煤灰中，微珠含量13%，当搅拌速度为1200 r/min，复合材料密度是2.2 g/cm3，而抗拉强度已经达到89 MPa。
2.2 粉末冶金法
粉末冶金法在工业生产过程中应用范围较广，其主要借助两种物质，即增强颗粒、基体粉末，将两者进行均匀混合，然后经过一系列的工序，如：压制、烧结，还包含后期处理，最后制取复合材料。采用该种方法，可以制备出在某些物理化学特性较好的金属复合材料，并且不受下列因素的影响，即基体合金种类，增强体类型等等。一部分学者在研究过程中，将粉煤灰中的一种颗粒作为增强相，研制出了铝基复合材料。针对液态粉末冶金，原位反应生成Al2O3，其在一定程度上能够增强体均匀，并且使其分散在基体合金中，促进粉煤灰中的一种颗粒，即飞灰颗粒，这种物质实现均匀分布，并且解决了其与铝基合金存在的润湿问题。此外，还有一位学者也针对此方法进行了研究，他采取酸溶法针对粉煤灰表面进行了相关地处理，而且研究成型温度，其对复合材料某一方面的具体影响，如性能。根据研究结果表明，当成型温度达到650 ℃时，粉煤灰在基体中能够分散较为均匀，并且复合材料在一定程度上硬度值可以达到最高。
2.3 悬浮铸造法
悬浮铸造法很容易理解，即在浇注过程中，让增强相可以匀称分布，并且使其处于液态金属中，可以起到一定的作用，即显微激冷功效，同时可以使液体金属尽快冷却，进一步改善铸件性能。有相关学者做了如下研究，其通过制作粉煤灰漂珠，进而增强铝基复合材料，在这个研究过程中，当加热温度在800 ℃，加入悬浮剂3%，其硬度与耐磨性，相对基体而言，分别提高了13.1%和20.1%。
3 铸造涂料
该小段将对消失模铸造方法作详细描述，对于消失模铸造，这种方法铸造过程相对简单。即针对铸件，将与其在形状尺寸都相像的另外一种物质，即发泡塑料模型，与之进行粘合，然后刷涂耐火材料，并且进行烘干。随后将其埋在石英砂中，最后形成振动模型，并在一定条件下即负压下，最终浇注成形。该方法在使用过程中，具有一定优势，比如：尺寸精度高、表面光洁度好、生产效率高，以及加工余量小。消失模注型过程中，其自身具有的良好性能，在一定程度上，保障了获得铸件的质量。有位学者在相关研究中，将以下物质当作耐火粉料，主要包括粉煤灰、高铝矾土、滑石粉，并通过添加其它物质，如黏结剂，并将其作为涂料，通过一定的比例分配进行混合，将会制备出质量较好的涂料。 针对普通砂型铸造进行具体说明，对于传统铸造材料而言，如皓英粉等涂料，它们在工业铸造过程中资源相对短缺，并因此价格增长速度飞快，而且该种涂料在开采过程中，将不可避免的造成环境污染，而且后果很严重。因而粉煤灰资源被引入铸造涂料，其在某些方面具有一定优势，比如：成本较低、来源广泛，由于粉煤灰的这种优势特点，所以其被广泛用于铸造涂料，并且使用其作为工业铸造涂料具有一定的现实意义。有相关学者从以下几个方面对粉煤灰进行分析，主要针对其化学成分、理化性质、矿物组成进行重点研究，经过相关研究，他们认为粉煤灰就上述方面分析结果显示，其作为铸造材料切实可行，并将其与高铝矾土一起用作涂料，进而配制成铸铁涂料，并且这种涂料性能较好。此外，其他学者逐渐加深相关内容的探究，而其主要调整相关物质的调配比例，即粉煤灰、高铝矾土，这两者的比例有所调整，而配比率调整是在一定的条件下，即保证涂料的如下性能不受影响，主要包含悬浮性、条件粘度、曝热抗裂性、抗黏砂性等，在这些性能不受影响的前提下，在涂料中增加50%左右的粉煤灰，这样的比例调配最适宜。
4 渗硼保护层
热处理方式可以使金属材料性能在一定程度上发生改变，这是一项十分重要的工艺，化学热处理可以使零件表面发生质的改变，获得较好的耐磨耐蚀性。膏剂渗透技术，它是通过黏结剂实现某种功能，而这是通过将以下三种物质进行调和而实现的，这三种物质分别是供硼剂、活化剂以及填充剂，将其调成糊状，并涂覆在金属表面，然后再经过一系列的工艺，如密封、装箱、加热、保温，最后获取渗硼层。这种技术在使用过程中工艺相对简单，并且成本低廉，对于不同形状工件都可以适用。
为了获得新型膏剂渗硼涂层，相关方面的专家进行了研究实验，其将以下两种物质作为主要成分，如：粉煤灰、煤矸石，制备保护膏剂，抽取20种钢试样，进行渗硼试验。而这种渗硼保护层，具有极高的强度，并且能够产生熔融现象以及致密性较好的玻璃相。在一定程度上会阻隔外界空气，进而发挥出极好的保护作用。而相关研究表明，对于粉煤灰以及煤矸石，这两种物质的掺入量必须有所控制，前者掺入量要控制在20%，而后者掺入量则要控制为10%，才能达到良好的渗硼效果。总结分析，其原因在于这两种物质如果掺入过量，就会致使保护层中的某些物质受损，如碳颗粒氧化，并在一定程度上令释放气体增多，而且形成数目相同的气孔，这在一定程度上将对保护层的气密性起到一定的破坏，而最终的结果可想而知，即渗硼效果被削弱。
5 结语
综上所述，随着我国经济发展水平的不断提高，促进了我国工业水平的不断提升，特别是针对固体废弃物的资源再利用，也取得了一定的效果，并且进一步促进了我国资源得以合理利用，而其在金属热行业领域的应用，在效果上呈现出了良好的发展前景。文章针对这一相关内容进行阐述，并且列举了固体废弃物中的部分物质在金属热行业中的应用情况，进而希望能够有效提高煤炭固体废弃物的资源利用率。
参考文献
[1] 马壮，陶莹，董世知，等.煤炭固体废弃物在金属材料热加工领域的应用[J].煤炭学报，2014（1）：32-39.
[2] 马思遥.煤炭固体废弃物在金属材料热加工领域的应用[J].科技创新导报，2015（9）：80.
[3] 郝洪顺，徐利华，翟玮，等.硅铝系固体废弃物合成Sialon材料的研究进展[J].无机材料学报，2010（11）：1121-1127.
[4] 杨梅，邱克辉，龙剑平，等.利用煤炭固体废物制备微晶玻璃[J].实验室研究与探索，2011（5）：42-45.
[5] 戴永东，张浩.煤炭废弃物制备微晶玻璃研究及成分优化[J].煤炭技术，2013（12）：183-184.