影响烧制石煤渣陶粒的几个因素探讨
- 格式:pdf
- 大小:238.54 KB
- 文档页数:3
Table 5
表5冷却方式对烧结性能的影响 The influence of different cooling methods on the
sintering properties
本实验的冷却方式为炉中冷却、炉中空冷、炉外空冷和 炉外快冷,反映的是降低温度的快慢不同,从炉中冷却、炉中 空冷、炉外空冷到炉外快冷,温度依次降低变快。表5表明 随着冷却速率的增大,陶粒的吸水率有所上升,但炉中冷却、 炉中空冷、炉外空冷3种冷却方式的吸水率相差不大;表观 密度只有炉中空冷比较小,其它的都较大,且相差不大。此 种情况下,由于冷却太快陶粒内外的温差较大,陶粒表面遇 冷迅速收缩,但是内部收缩较小,就会在表面形成裂纹。由 于这些裂缝中都会使水能很好地停留,故吸水率增加。冷却 太慢,由于其内外温度始终保持相差不大,陶粒体积收缩就
组成Si02 A1203 C Fe S K20 Na20 CaO损耗 含量/%71.16 6.02 7.5 1.182.17 1.82 0.614 0.491 21.11
含量/%52.35 29.41 6.32 0.51 0.86 0.72 7.59
图1为石煤提钒浸出渣的XRD图。由图l可以看出, 石煤渣中主要含有SiO:,且以石英形式存在。根据《陶粒生 产实用手册》说明,石煤渣中含大量si02和Alz03符合生产 硅酸盐材料的要求,即Si02 53%~79%,A12 03 10%"-'23%, 因为粘土的主要元素也是Si02和Al。03,且粘土中的Alzoa 含量偏高,所以加入粘土的目的是调整原料比例,降低烧结 温度,并满足石煤渣硅酸盐陶粒的配方范围:石煤渣65%~ 80%,粘土15%~25%,粘结剂3%"--'5%,高温发泡剂3%~ 5No引。 1.2制备工艺
同样是在石煤渣:粘土=5.2:1的配比下加入3%的 粘结剂,并于105℃烘干至恒重,1220℃保温不同时间,炉中 空冷得到的陶粒。保温时间为16min时,陶粒严重变形,并 有相当一部分粘结在电炉内壁,不能应用于实际中,故应作 废。保温8rain的陶粒浸泡lh后内部变渣状,强度明显下 降——软化系数太大,不符合要求。
1 实验
1.1原料及配方 烧制陶粒的原料包括石煤渣、普通粘土、粘结剂和高温
发泡剂,其中石煤渣是采用本课题组实验室提钒浸出后的产
生的,其化学成分分析见表1,粘土化学成分分析见表2。
Table 1
表l石煤渣的化学成分 The chemical composition of stone coal cinder
(College of Metallurgical and Energy Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093)
Abstract
Ceramic iS fired with stone eoal cinder as the main raw material。ceramic dry-bulb iS fired when the
温时间为14rain,冷却方式为炉中空冷。
关键词
石煤渣 陶粒发泡剂有机钠盐冷却方式保温时间
中图分类号:TD926
文献标识码:A
The Discussion of Effects Factors of Fired Ceramics with Stone Coal Residue WEI Chang,SHI Liang,FAN Gang,HEI Jinlong,LI Wei
p
s皂
蓄
s鬟
谍
图4保温时间对烧结性能的影响 Fig.4 Influence of different holding time OR the
sintering properties
2.3冷却方式对烧结性能的影响 在石煤渣:枯土一5.2:1的配比下加入3%的粘结剂
于105。C烘干至恒重,1220。C保温12min,用不同冷却方式得 到的陶粒性能见表5。
万方数据
·106·
材料导报:研究篇
2010年5月(下)第24卷第5期
5000
4000 3000 2000
1000 ■L。—lJ~ L.L L J.I.I.^...… 0
Fig.1
It-.
。.
.
L….-.‘ .^.1一II
…t
10
20
30
40
50
60
70
80
90
20/(。)
图l石煤提钒浸出渣的ⅪtD图
ratio of the stone coal cinder 2 clay is 5.2:1。and drying to constant weight at 105℃,the effect of the blowing agent
selection and dosage,holding time and cooling methods on the performance of fired ceramic stone cinder are analyzed,
根据文献[7]可知,烧结陶粒锯末掺量范围为8%~ 12%、有机钠盐掺量范围为4%~6%较适宜,所以取锯末 10%、有机钠盐5%对烧结性能进行对比。
在石煤渣:粘土=5.2:l的配比下加入3%的粘结剂 于105℃烘干至恒重,并在1200℃保温12min,炉中空冷得到 的陶粒性能见表3,发泡剂种类对烧结性能的影响见图3。
X-ray diffraction pattern of the leaching residue of the vanadium extraction from stone coal
石煤渣
粘结荆水溶液
粘土
配料称量卜—一混合共磨卜—一混合成球
膨胀剂
l建筑轻骨料l·—一 烧结卜_—一 干燥 P■_____-_-_h。。__·_‘一‘____·_____’___--·。一
由表4可知,掺入有机钠盐作为发泡剂时,随着发泡剂 掺量的增加,陶粒的吸水率先下降,但下降到一定程度后突 然回升,表观密度随发泡剂的增加而下降,原因是加入有机 钠盐较少时,陶粒内部结构还保持着原有的结构,颗粒之间 存在一定的间隙,所以吸水率和表观密度都较大,空隙率较 小;当有机钠盐掺量增加时,内部发泡效果变明显,颗粒间的 空隙被气泡膨胀挤压至变密实,所以吸水率和表观密度变 小,颗粒整体变大即空隙率变大;随着有机钠盐掺量继续增 加到一定量时,由于产生的气体太多,一部分气体就会从陶 粒表面溢出,使陶粒表面变得不平整,所以吸水率会增大。 由于陶粒体积没有收缩,因而空隙率也不会下降,只是表观 密度稍有下降。综合来看,有机钠盐的掺量为5%时为最佳 掺入量,所得的陶粒性能较好。 2.2保温时间对烧结性能的影响
0
吸水率 表脱桁度
l●掺入锯末
36%
1.559/em’
l口掺人有机钠盐 16.5%
1.559/cm’
Fig.3
图3发泡剂种类对烧结性能的影响
Effect of blowing agents types on sintering properties
2.1.2有机钠盐掺量对石煤渣陶粒性能的影响 以下试验同上,均是在石煤渣:粘土=5.2:1的配比下
the optimal process parameters are determined:Foaming agent is 5%organic salt,holding time is 14min,cooling
method iS air-cooled fumace.
Key words
stone coal residue,ceramic,blowing agents,organic salt,cooling method,holding time
以石煤渣为主要原料制造陶粒的工艺流程如图2所示。
*国家高技术研究发展计划(863计划)(2006AA062130);云南省科技厅支持项目(2007GA010) 魏昶:男,1962年生,教授,博导,主要研究方向为湿法冶金Tel:0871—5188819 E-mail:weichan92008@sina.COIN时亮:通讯作
加入3%的粘结剂,以不同的有机钠盐掺量为变化条件 (2%~5%),于105℃烘干至恒重,1200℃保温12min,炉中 空冷得到的陶粒,结果见表4。
表4有机钠盐发泡剂对烧结性能的影响 Table 4 The influence of the organic salt blowing agents on
钒是一种重要的战略物资,石煤是我国独特的一种钒矿 资源。我国石煤资源中v2 05储量丰富,已探明的储量达 613亿t。当前,随着对钒需求量的日益增加,越来越多的企 业开始从事石煤提钒。提钒过程中会产生大量石煤废渣,如 果这些废渣处理得不彻底,就会对环境产生二次污染,因此 一直制约着石煤提钒工业的发展,成为社会普遍关注的一个 环境问题【1]。我国在石煤渣治理和综合利用方面已做了一些 工作,取得了很多的成果,如用石煤渣生产水泥口]和制备保 温材料[3]、取代部分相水泥制作混凝土[4]、作橡胶填料[51等, 但石煤渣数量巨大,其利用率目前还不到30%,因此,开辟新 的利用途径具有重要的现实意义。硅酸盐陶粒是目前在建 筑混凝土中普遍应用的一种轻骨料,具有体积密度小、耐压 强度高、性能稳定等特点。用石煤渣烧制陶粒不仅能实现废 渣处理,还可以制成应用广泛的陶粒,而且石煤渣中含的碳 还可以作为燃料以减少烧结陶粒时的能耗,所以,以石煤渣 为主要原料烧制成的陶粒是石煤渣综合利用的新尝试,利废 节能,具有很好的社会效益和经济效益。
表3发泡剂种类对烧结性能的影响 Table 3 The influence of the blowing agents types on
sintering properties 发泡剂种类吸水率/%空隙率/%表观密度/(g/cm3)强度
从表3和图3中可以看出,用锯末和有机钠盐作发泡剂 所制得的陶粒表观密度几乎相等,但锯末的吸水率比有机钠 盐的大得多。与有机钠盐相比,由于锯末的粒径较大,颗粒 间相互的粘结力较小,在烧结时陶粒的内部形成了较松散的 结构;方口入有机钠盐烧结的陶粒,其内部结构粘结较好,而且