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川南硫铁尾矿制备SiO_2-Al_2O_3体系耐火材料工艺研究

张军  
【摘要】:针对川南硫铁矿开采导致大量硫铁尾矿的废弃,造成大量的资源浪费和环境污染。本论文研究以川南硫铁尾矿为主要原料制备耐火材料,以实现废弃资源的再生利用,创造价值,减少环境污染。 本论文首先对取自宜宾市兴文县某矿场的硫铁尾矿样品进行了XRD、XRF、TG、DTA、可塑性测试分析,从理论上分析了硫铁尾矿制备SiO_2-Al_2O_3体系耐火材料的可能性,在此基础上添加石英砂和铝矾土,分别制备了粘土质耐火材料、半硅质耐火材料和高铝质耐火材料,测试了这些耐火材料的主要高温性能和常温性能,实验结果表明可以使用硫铁尾矿为主要原料制备SiO_2-Al_2O_3体系耐火材料,其性能符合相关耐火材料的标准要求。论文取得的主要认识和成果如下: (1)川南硫铁尾矿主要矿物组成为高岭石,可塑性指数I=14.6,属中等塑性。 (2)将所有原料粉碎后过80目筛,加入5~8wt%水在60MPa下成型,其胚体具有较好的强度,烧结后得到的制品色泽、气孔均匀。说明使用以该硫铁尾矿为原料制备耐火材料时,制坯过程中不必另外添加增塑剂。 (3)可以全部以硫铁尾矿为原料制备粘土质耐火材料,即以硫铁尾矿熟料为骨料,硫铁尾矿生料为结合粘土,当硫铁尾矿熟料≥70%时制备出的粘土耐火材料的常规性能满足粘土质耐火材料国家标准要求。显气孔率8.46~20.01%、吸水率3.8~10.1%6、体积密度1.97~2.23%、烧结体积变化率-0.36~3.15%及常温抗压强度34.2~51.2%。高温性能:耐火度1630~1640℃、0.2MPa下荷重软化温度1210~1300℃、1450℃2h重烧体积变化率-0.82~-3.01%。以硫铁尾矿为原料制备粘土质耐火材料烧成制度为1400±5℃,保温3h。 (4)为进一步提高粘土质耐火材料的高温性能,通过掺入石英砂或矾土熟料调节制品中的Al_2O_3百分含量为30%~48%制备出粘土质耐火材料,并测试了耐火试样的耐火度、荷重软化温度和重烧体积变化率等主要性能为:耐火度1640~1730℃,0.2MPa荷重软化温度1295~1420℃,1450℃2h重烧体积变化率-0.33~-0.82%,其性能能满足国家粘土质耐火材料的性能要求。 (5)以硫铁尾矿和石英砂为原料制备了半硅质耐火材料。制备的半硅质耐火制品的理化性能能够达到蜡石质耐火材料的理化标准,并且随着石英砂掺入量的增加,性能明显提高。所制备的半硅质耐火材料常温耐压强度:44.3~55.2MPa;耐火度:1650~1660℃;0.2MPa荷重软化温度:1295~1420℃;1450℃,2h重烧体积变化率:0.12~0.72%。制备半硅质耐火材料的烧成制度为1400±5℃保温3h。 (6)以硫铁尾矿和铝矾土为原料制备了高铝质耐火材料。制备的高铝质耐火材料常温耐压强度:44.3~55.2MPa;耐火度为1734~1760℃;0.2MPa荷重软化温度1400~1440℃,1450℃2h重烧体积变化率-0.62%~1.74%。


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