利用固废陶粒砂替代铝源制备支撑剂的研究

来源 :太原科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Water_E
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铝矾土是制备陶粒支撑剂的主要材料,而现阶段高品位铝土矿资源匮乏,致使价格上涨,所以寻求高品位铝矾土的替代品至关重要。固废陶粒砂是经过炉窑高温煅烧后产生的结块料以及过筛后粒径不符合规格的废弃陶粒,其化学组成中的Al2O3含量较高,收缩性小易于烧结,但未得到合理处理被废弃掉,既造成了铝资源浪费,又占用了大量土地资源。为了合理利用固废陶粒砂,本实验利用两种固废陶粒砂替代铝源,与低品位铝矾土和钾长石作为混合原料制备陶粒支撑剂,通过运用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对支撑剂物相组成和显微结构进行表征,同时检测陶粒半成品和支撑剂性能指标,探究了烧结温度和固废陶粒砂添加量对支撑剂结构及性能的影响,并结合陶粒成球难易程度和脱粉程度选择出最适固废陶粒砂添加量;在上述实验基础上,针对引入固废陶粒砂引起的难成球、易脱粉等问题,利用羧甲基纤维素钠(CMC)作为粘结剂,研究CMC添加量对陶粒成球工艺、结构和性能的影响,选择出最佳的CMC添加量。主要研究结果如下:(1)研究了不同烧结温度对陶粒支撑剂结构和性能的影响,最终选择烧结温度为1260℃,此温度下制备出的陶粒支撑剂内部致密化程度较高,抗破碎性能良好。(2)结合固废陶粒砂的添加对支撑剂成球工艺的影响,并研究了固废陶粒砂添加量对支撑剂结构和性能的影响,在烧结温度为1260℃时,高铝固废陶粒砂的最适添加量为20 wt.%,脱粉率为14.16%,体积密度为1.37 g·cm-3,视密度为2.70 g·cm-3,满足35 MPa和42 MPa闭合压力下使用要求;类似的,低铝固废陶粒砂的最适添加量为30wt.%,脱粉率为9.42%,体积密度为1.45 g·cm-3,视密度为2.70 g·cm-3,满足35 MPa、42 MPa和52 MPa闭合压力下使用要求,均符合30/50目粒径下低密高强支撑剂行业标准要求。(3)针对固废陶粒砂难造粒、易脱粉的问题,添加粘结剂CMC改善陶粒成球过程,并研究了CMC添加量对支撑剂结构和性能的影响,当添加0.2 wt.%的CMC时,在烧结温度为1260℃时制备的支撑剂性能最优,陶粒断面气孔较少,体积密度为1.46g·cm-3,视密度为2.68 g·cm-3,满足35 MPa、42 MPa和52 MPa闭合压力下使用要求,符合低密高强支撑剂行业要求标准。
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