离子型稀土尾砂制备陶瓷透水砖及性能研究

发布时间：2017-10-12 17:34

  本文关键词：离子型稀土尾砂制备陶瓷透水砖及性能研究

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【摘要】：我国稀土资源储量丰富,然而开采后产生的稀土尾砂给当地以及附近区域的生态环境以及经济建设带来了严重影响,也是对资源的一种浪费。陶瓷透水砖作为一种新型城市地面装饰材料,具有良好的透水性和保水性,能有效的缓解城市地表硬化带来的地下水位下降和城市“热岛”效应。本文以赣南离子型稀土尾砂提取高岭土后的二次尾砂为主要原料,添加适量高温粘结剂,采用压制成型法制备陶瓷透水砖。研究了稀土尾砂颗粒级配、高温粘结剂种类和配比以及稀土尾砂的用量对陶瓷透水砖的性能影响,并在此基础上通过对烧成温度、保温时间和成型压力制备工艺的改进,获得了具有高抗折强度、抗压强度,良好透水系数、保水性的陶瓷透水砖。为稀土尾砂的资源化利用提供一条新途径,在可持续发展和环境保护呼声日益高涨的今天,具有显著的社会效益和推广应用价值。本文采用颗粒堆积法制备陶瓷透水砖,其中颗粒级配的设计是获得为了获得透水系数高、保水性好的陶瓷透水砖的基础和关键。确定了最佳的颗粒搭配比例为：A砂19wt%,B砂45wt%,C砂24.3wt%,D砂11.7wt%,此时二次尾砂整体利用率为86.1%。通过调整高温粘结剂的种类和配比,以单因素实验分别对低温砂、黑滑石、石灰石三种高温添加剂对陶瓷透水砖性能的影响进行研究,采取正交实验法对三种高温粘结剂综合分析,确定了高温粘结剂最佳配比为：低温砂4wt%、黑滑石4.5wt%、石灰石10wt%。对稀土尾砂使用量研究发现,制备陶瓷透水砖的最大稀土尾砂使用量为79wt%。在此基础上,对制备工艺条件研究发现,陶瓷透水砖的透水系数主要由内部孔径大小决定的。试样烧成温度从1200℃提高到1260℃,抗折强度逐渐增大,虽然孔隙率逐渐减小,但在1240℃试样孔径最大约为0.8mm,表现出最大的透水系数。保温时间对其影响规律与烧成温度相似,当保温时间为30min时表现出最大透水系数。提高成型压力,会提升陶瓷透水砖的致密性,增大机械强度,同时孔径变小,导致透水系数降低。优化的制备工艺参数为：烧成温度1240℃、保温时间30min、成型压力12MPa。制得透水砖样品的抗折强度为5.5MPa,抗压强度45.5MPa,透水系数为3.0×10-2cm/s,保水性1.28g/cm2。
【关键词】：稀土尾砂 陶瓷透水砖 机械强度 透水系数 保水性
【学位授予单位】：景德镇陶瓷学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ174.76
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 引言8-9
• 2 文献综述9-29
• 2.1 选题背景9-17
• 2.1.1 尾矿资源形势9-11
• 2.1.2 国内外尾矿资源综合利用与研究现状11-15
• 2.1.3 稀土尾砂资源研究现状15-17
• 2.2 透水砖概述17-20
• 2.3 透水砖国内外研究现状20-23
• 2.3.1 透水砖国外研究现状20-21
• 2.3.2 透水砖国内研究现状21-23
• 2.4 陶瓷透水砖的结构控制23-28
• 2.4.1 添加造孔剂理论23-24
• 2.4.2 颗粒堆积理论24
• 2.4.3 陶瓷透水砖的强度24-26
• 2.4.4 陶瓷透水砖透水系数26-28
• 2.5 本课题的研究目的、意义和内容28-29
• 2.5.1 课题研究目的和意义28
• 2.5.2 研究内容28-29
• 3 实验过程29-38
• 3.1 实验原料29
• 3.2 实验仪器与设备29-30
• 3.3 实验主要工艺流程30-32
• 3.3.1 高岭土的提取30
• 3.3.2 添加造孔剂法30-31
• 3.3.3 颗粒堆积法31-32
• 3.4 性能测试及表征32-38
• 3.4.1 抗折强度测试32-33
• 3.4.2 抗压强度测试33
• 3.4.3 孔隙率测试33-34
• 3.4.4 透水系数测定34-36
• 3.4.5 保水性的测定36-37
• 3.4.6 松堆密度的测定37-38
• 4 离子型稀土尾砂基本性质的研究38-42
• 4.1 概述38
• 4.2 稀土尾砂粒径组成38-39
• 4.3 稀土尾砂的矿物组成39-41
• 4.4 小结41-42
• 5 陶瓷透水砖的制备及性能研究42-72
• 5.1 添加造孔剂法制备陶瓷透水砖的研究42-44
• 5.2 颗粒堆积法制备陶瓷透水砖的研究44-52
• 5.2.1 制备陶瓷透水砖的稀土尾砂颗粒研究44-46
• 5.2.2 稀土尾砂颗粒级配对陶瓷透水砖性能的影响46-50
• 5.2.3 制备陶瓷透水砖的稀土尾砂颗粒搭配比例初步确定50-51
• 5.2.4 小结51-52
• 5.3 高温粘结剂的种类和配比对陶瓷透水砖性能的影响52-61
• 5.3.1 低温砂对陶瓷透水砖性能的影响52-53
• 5.3.2 黑滑石对陶瓷透水砖性能的影响53-55
• 5.3.3 石灰石对陶瓷透水砖性能的影响55-57
• 5.3.4 最佳高温粘结剂配比的确定57-60
• 5.3.5 小结60-61
• 5.4 稀土尾砂使用量对陶瓷透水砖性能的影响61-65
• 5.4.1 二次尾砂用量对陶瓷透水砖性能的影响61-63
• 5.4.2 2#稀土尾砂用量对陶瓷透水砖性能的影响63-64
• 5.4.3 小结64-65
• 5.5 制备工艺条件对陶瓷透水砖性能的影响65-70
• 5.5.1 烧成温度对陶瓷透水砖的性能影响65-66
• 5.5.2 保温时间对陶瓷透水砖的性能影响66-68
• 5.5.3 成型压力对陶瓷透水砖的性能影响68-69
• 5.5.4 小结69-70
• 5.6 稀土尾砂整体利用率提高70-72
• 6 结论72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-77

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本文编号：1020027