工業(yè)廢料制備莫來石晶須的研究.pdf

1、莫來石(3Al2O3·2SiO2)晶須是針狀結(jié)構(gòu)的單晶,不但具有莫來石材料的特點(diǎn),且力學(xué)性能、耐高溫性能、抗氧化性和抗熱震性等性能都優(yōu)于多晶莫來石。此外,莫來石晶須還具有熱膨脹系數(shù)小、高溫強(qiáng)度較大和剪切模量高等特點(diǎn)。因此,莫來石晶須作為陶瓷基復(fù)合材料中一種優(yōu)異的增韌補(bǔ)強(qiáng)劑,其開發(fā)和應(yīng)用必將會(huì)引起材料界的廣泛關(guān)注。
　　 粉煤灰和煤矸石是目前大量排放的工業(yè)固體廢料,主要化學(xué)成分為Al2O3和SiO2。其中,粉煤灰是燃煤電廠排出的主

2、要固體廢料,是從煤燃燒后的煙氣中捕集下來的細(xì)灰?，F(xiàn)階段粉煤灰的年排放量已達(dá)3000萬噸,并且排放量呈逐年增加的趨勢(shì)。大量的粉煤灰如不加以利用或處理,不但會(huì)引起環(huán)境污染問題,還會(huì)對(duì)人體和生物帶來危害。煤矸石是采煤和洗煤過程中排放的固體廢料。歷年來,我國已積存了約1000Mt的煤矸石,并且仍以每年約100Mt的速度繼續(xù)排放,大量堆積的煤矸石不僅占用耕地,而且還容易自燃污染空氣或引發(fā)火災(zāi)。因此,利用粉煤灰和煤矸石等工業(yè)廢料制備高性能的材料必將

3、引起材料科研工作者的廣泛關(guān)注。
　　 目前,莫來石晶須的制備方法主要有粉末燒結(jié)法、凝膠-凝膠法、礦物分解法、氧化物摻雜法、原位生長(zhǎng)法、熔鹽法等。其中,溶膠-凝膠法制備過程復(fù)雜不利于工業(yè)化,粉末煅燒法、礦物分解法合成溫度高、生產(chǎn)成本高,而熔鹽法是一種簡(jiǎn)單、適用、成本低的合成方法。不僅如此,熔鹽法制備莫來石晶須還結(jié)合了溶液合成法和固相合成法的優(yōu)勢(shì),熔鹽在熔融狀態(tài)下粘度小,有利于晶須的成核和生長(zhǎng),且對(duì)特殊形貌的產(chǎn)物具有一定的可控性。<

4、br>　　 本課題以粉煤灰或煤矸石為主要原料,硫酸鋁為Al2O3的補(bǔ)充劑,分別采用Na2(SO4)、KCl或NaCl為熔鹽,在低溫下成功制備出了微觀形貌較好的的莫來石晶須。運(yùn)用差熱分析(DSC)、X-射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡分析(SEM)等測(cè)試手段詳細(xì)地研究了制備工藝條件對(duì)產(chǎn)物的熱效應(yīng)、物相、微觀形貌等的影響,并進(jìn)一步探討了制備莫來石晶須的反應(yīng)機(jī)理。
　　 利用工業(yè)廢料制備莫來石晶須的工藝研究結(jié)果表明:以粉煤灰為