用中低品位铝矾土和菱镁矿制备轻质耐高温材料研究

【摘要】本研究以中低品位资源的综合利用和节能环保为背景，针对我国优质铝矾土矿产资源大量消耗，大量固体粉煤灰废弃物排放、堆积以及工业窑炉用炉衬材料更新换代的需求的现状，提出以中低品位铝矾土、菱镁矿矿粉和粉煤灰为原料合成铝硅镁系的复相材料。讨论了不同菱镁矿添加量、反应温度、保温时间对合成材料的物相、显微形貌和常温物理性能的影响。采用中低品位铝矾土、菱镁矿矿粉和粉煤灰为原料，加入合适的造孔剂制备耐火材料的轻质骨料，探讨了造孔剂加入量对合成的轻质骨料性能的影响。以合成的耐火材料轻质骨料和粉料为原料，添加适量的结合剂和耐火材料粉料，制备喷涂型的轻质耐火材料。探讨了骨料和粉料的配比、结合剂的种类和加入量、耐火材料粉料蓝晶石、红柱石和粉煤灰的加入量对轻质耐火材料性能的影响。结果表明：以中低品位铝矾土、菱镁矿矿粉为原料，经高温处理后的产物物相主要为刚玉相和莫来石相，当菱镁矿矿粉添加量≥6.2wt.%时，合成的材料中开始有尖晶石物相的生成，当原料中菱镁矿含量为8.95wt.%，试样经1450°C×4h处理后的抗折强度为163.05MPa。使用粉煤灰代替原料中的部分铝矾土可以促进试样的烧结，当菱镁矿添加量为5.84wt.%，处理条件为1350°C×4h时，试样的抗折强度为159.10MPa。以低品位铝矾土为主要原料，添加8.95wt.%的菱镁矿矿粉，加入5wt.%的锯末和2.5wt.%的聚苯乙烯球为造孔剂，可以得到体积密度最低为0.98g/cm3，抗压强度为12.47MPa的轻质骨料。不同的颗粒级配对试样的性能有较大影响，当轻质骨料的添加量为40wt.%时，试样经1300°C保温2h处理后的抗压强度最高。添加12wt.%的磷酸二氢铝的试样在经过1300°C保温2h的条件处理后体积密度为1.50g/cm3，抗压强度为10.63MPa；在铝酸盐水泥添加量为10wt.%时，试样经1300°C保温2h处理之后体积密度为1.40g/cm3，抗压强度为4.85MPa。在使用蓝晶石细粉和红柱石细粉替代部分的工业氧化铝细粉和轻质骨料细粉之后，制备得到的轻质耐火材料试样在干燥后和高温处理后的抗压强度均得到了提升。在试样中红柱石含量25wt.%时，经过1300°C保温2h的条件处理后可得到体积密度为为1.46g/cm3，抗压强度达10.23MPa的轻质耐火材料试样。
【作者】陈树森；
【导师】黄朝晖；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），材料工程，2014，硕士
【关键词】中低品位铝矾土；菱镁矿；物相调控；造孔剂；轻质耐火材料；

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