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基于铁尾矿制备烧结泡沫材料的研究

鹿晓斌  
【摘要】: 尾矿是矿石选别后的一种固体废弃物,它的大量排放不仅污染环境,危害人民的生命和财产安全,而且还占用大量的土地、浪费资源。因此,综合利用尾矿资源,使之变废为宝、变害为利,是实现矿产资源可持续发展的重要途径。本课题结合辽宁省的资源特点,提出以齐大山铁尾矿为初始原料,采用添加造孔剂发泡法和常温聚合发泡法制备烧结泡沫材料。首先以铁尾矿烧结体为研究对象,研究最佳的原料组成和烧结制度,然后在此基础上研究两种发泡工艺制备烧结泡沫材料的工艺过程,初步探索铁尾矿烧结玻面材料的制备,并对得到的制品进行性能检测和分析。具体研究内容和实验结果如下: (1)最佳原料组成和烧结制度的确定。以铁尾矿为主要原料制备烧结体,通过对试样进行XRD、SEM、抗压强度、吸水率的测试分析,最终得到铁尾矿烧结体的主要矿物相组成为:铁铝酸钙、石英、铁酸二钙、赤铁矿、硅灰石、玻璃相,并且玻璃相的产生对烧结体的性能起决定性作用,最佳的原料配比和烧结制度为:铁尾矿85%、玻璃粉10%,硼砂5%,烧结温度1000℃、保温时间2h。 (2)制备铁尾矿烧结玻面材料的初步探索。以铁尾矿为主要原料,利用返碱原理,成功制备出兼具承重、防水和装饰于一体的新型建筑材料——铁尾矿烧结玻面材料。实验得到最佳的返碱引发剂是碳酸钠,最佳用量是4%,最优的烧结温度是1000℃。 (3)采用添加造孔剂发泡法制备烧结泡沫材料的研究。采用最佳的原料组成和烧结制度,选择聚苯乙烯泡沫作为造孔剂,制备烧结泡沫材料。实验得到当聚苯乙烯加入体积比为0.5时可以制备出性能优异的烧结泡沫材料,满足国家标准GB13544-2000烧结多孔砖M10的要求。 (4)采用常温聚合发泡制备烧结泡沫材料的研究。以铁尾矿为主要原料,通过添加粉煤灰提高铁尾矿原料的活性和浆料中泡沫的稳定性,利用原位聚合原理固化成型,烧结得到性能优异的泡沫材料。实验得到最佳的工艺条件为:原料组成质量比m(铁尾矿):m(粉煤灰):m(激发剂):m(强化剂):m(助熔剂)=50:50:2:10:5,水灰比35%,自制泡沫加入量7%~17.5%,烧结温度1000℃,保温2h。


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