本研究以铝型材厂工业污泥、粘土、发泡塑料球或废聚苯乙烯为原料,采用添加物烧烬法研制轻质隔热耐火材料。该研究属于双废的综合利用和变废为宝的项目,是具有原料和技术创新,且能建立自主知识产权的研究课题。实验过程采用XRD 法和 SEM 法表征各试样的晶相结构和显微结构;用 Rielveld quanlification法确定各晶相的含量;采用轻质耐火材料性能测试法确定各试样抗折强度,密度和收缩率。 工业污泥是铝型材表面去污,碱洗和阳极氧化过程产生的废渣,经沉淀过滤得到的数量很大的固体废渣,其主要成分是为 ?-AlOOH,其中部分是晶体,部分是无定形体。探讨污泥在不同温度下的晶相变化。实验结果表明:污泥中的 ?-AlOOH在 500-1050℃转化成 ?-Al2O3;?-Al2O3 在 1050-1200℃转化成 a-Al2O3;大于 1300℃时 ?-Al2O3 全部转化成 a-Al2O3,其稳定性好,收缩较小,可以作为研制轻质隔热耐火材料的原料。 本实验先对工业污泥进行煅烧,分析污泥晶相变化并选择适宜煅烧温度的污泥作为研究的基础原料。再应用两种方法合成莫来石,一种是利用污泥、粘土和发泡塑料球研制轻质隔热耐火材料,一种是利用污泥、粘土和废聚苯乙烯研制轻质隔热耐火材料。 在第一种方法中,主要探讨 Al2O3 与 SiO2 比值、发泡塑料球添加量、烧结温度和烧结时间对各晶相结构与性能的影响。实验结果:试样中主要形成三种晶相:莫来石固溶体 Al4[Si0.5Al1.5]O9.75 ,a-Al2O3 和 SiO2,其中 Al4[Si0.5Al1.5]O9.75 是主晶相。莫来石呈柱状和针状,a-Al2O3 呈片状晶体。分析结果确定最佳配方为 3#,其 Al2O3 与 SiO2的比值为 2.04,莫来石固溶体 Al4[Si0.5Al1.5]O9.75含量为75.0%,a-Al2O3 为 25.0%。分析结果确定最佳烧结温度 1380℃,其对应密度为 0.797g/cm3,收缩率为 5.70%,抗折强度为 2.25Mpa。分析结果确定最佳烧结时间 2h,最佳发泡塑料球添加量为 2%。 第二种方法主要探讨废聚苯乙烯添加量、烧结温度和烧结时间对材料结构与性能的影响。实验结果:确定最佳烧结温度 1400℃,莫来石固溶体 Al4[Si0.5Al1.5]O9.75含量为77.5%,a-Al2O3 为 22.5%,确定最佳废聚苯乙烯添加量为 4.0%,最佳烧结时间3h,其对应的密度为:0.868g/cm3,收缩率为:8.53%,抗折强度为 3.10 Mpa。