提钛尾渣的综合利用

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提钛尾渣,作为攀西地区一种大宗工业废弃物,由于目前没有经济环保的处理回收方法,人们只能将其随地堆积。这不仅影响当地的空气、水质以及人们身体健康,同时也造成了钛资源的浪费。所以找到经济有效的再利用途径是目前需要解决的一个大问题。由于提钛尾渣中主要成分是氧化物CaO、MgO、Al2O3和TiO2等氧化物。这些都是制备泡沫陶瓷玻璃和微晶玻璃的主要原料。所以本文就以提钛尾渣和废玻璃作为主要原料,分别采用烧结法制备泡沫陶瓷玻璃和微晶玻璃,并通过SEM、XRD、TEM等手段分析了产品的微观形貌、物相组成以及各项物理化学性能。(1)本文以提钛尾渣和废玻璃为主要原料,加入发泡剂Na2CO3和助熔剂B2O3,通过简单的粉末烧结法制备了泡沫陶瓷玻璃。通过SEM系统的研究了烧结温度(760-790oC)、烧结时间(10-40 min)、Na2CO3含量(0-3 wt.%)和B2O3(0-3 wt.%)对样品微观形貌的影响,通过XRD、电子万能试验机、热流法和热膨胀仪表征了结晶度、抗压强度、热导率和热膨胀系数。通过调节这些制备条件可以控制泡沫陶瓷玻璃的气孔尺寸、气孔率和气孔分布。结果表明:孔结构对表观密度、抗压强度、热导率和热膨胀系数起到了重要的作用。在最佳制备条件下获得的泡沫陶瓷玻璃有着小的表观密度0.30±0.01 g cm-3,抗压强度1.0±0.1 MPa,热导率0.060±0.002 W m-1oC-1,气孔率为88.0%,平均热膨胀系数5.27×10-6 m m-1oC-1,该泡沫陶瓷玻璃能够被广泛应用于建筑材料领域。最后,文中也讨论了泡沫陶瓷玻璃的形成机理。(2)以提钛尾渣和废玻璃为主要原料,研究提钛尾渣含量对泡沫陶瓷玻璃微观形貌、结构和理化性能的影响。当提钛尾渣的添加量达到30%,所有固体废弃物的利用率达到88%时,制备得到的泡沫陶瓷玻璃仍能达到国家标准。其表观密度为0.60±0.01 g cm-3,气孔率为76.0±0.4%,抗压强度高达3.8±0.2 MPa,吸水率为4.4±0.1%,热导率为0.103±0.003 W m-1oC-1,热膨胀系数为5.43±0.05×10-6 m m-1oC-1。(3)将提钛尾渣和废玻璃粉按照1:1的质量比进行配料制样,采用烧结法成功制备获得产品微晶玻璃。通过SEM、XRD以及各项性能的分析确定了样品的最佳制备条件:烧结温度950oC,烧结时间45 min。得到的样品中同时存在结晶相与玻璃相,晶相尺寸分布均匀,形状规则。样品的体积密度达到2.75±0.02 g cm-3,线收缩率为17.40±0.04%,吸水率为0.060±0.002%,硬度为21.3±0.2 GPa,耐酸失重率为0.0803%,耐碱失重率为0.036%。其各项性能优异,均符合国家相关标准。
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