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泡沫玻璃的制备及性能研究

陈波  
【摘要】:粉煤灰作为一种大宗的工业废渣,对环境会产生很多危害。利用粉煤灰制备节能环保型泡沫玻璃材料是一种有效利用粉煤灰的方法,具有很大的经济价值和环境效益。一方面可以有效回收处理粉煤灰减轻或防止其对环境的污染,另一方面变废为宝可以制备得到具有一定经济价值的泡沫玻璃材料。泡沫玻璃具有质轻、耐酸碱腐蚀性强等特点,同时具有一定的机械强度能够满足实际使用要求,可以广泛应用在建筑、化工、国防等各种领域,具有良好的应用前景。 本课题以粉煤灰为主要原料,目的是制备出具有高含量粉煤灰的泡沫玻璃,使粉煤灰的利用率尽可能地达到最高。通过添加Na2B4O7作为助熔剂,水玻璃(Na2O·2.5SiO2)和CaCO3作为发泡剂,Na2HPO4作为稳泡剂,采用粉末烧结法成功地制备出粉煤灰含量高达70%的泡沫玻璃材料。实验研究了粉煤灰、助熔剂、发泡剂含量的变化,烧结温度及烧结时间对泡沫玻璃的制备、结构及性能的影响。运用X射线衍射分析仪对样品的物相进行了分析,利用环境扫描电子显微镜观察了样品中气孔的孔径大小、形状及分布情况。同时对样品的体积密度、气孔率、吸水率、机械强度及化学稳定性进行了测试分析。 实验结果表明,对于以水玻璃(Na2O2.5SiO2)为发泡剂的样品,采用烧结温度为800℃、烧结时间为60min时,粉煤灰含量为70%、Na2B4O7含量为20%、水玻璃含量为10%、外加Na2HPO4含量为5%的样品其综合性能表现最好。体积密度为0.542g/cm3,气孔率为68.85%,耐酸度为99.86%,抗弯强度和抗压强度分别为4.59MPa和3.44MPa。对于以CaCO3作为发泡剂的样品,粉煤灰含量为60%、CaCO3含量为13.3%、Na2B4O7为26.7%的样品其综合性能最佳,其制备的最佳工艺制度为:烧结温度为775℃,烧结时间为60min。最终样品密度为0.488g/cm3,气孔率为72.3%,耐酸度为99.86%,抗弯强度为1.64MPa。


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