用粉煤灰制备磷酸盐基废弃物复合材料及其泡沫化工艺研究

摘要

粉煤灰是燃煤电厂排放的一种工业固体废弃物,世界上每年都有约十亿吨的粉煤灰产生,其中排来用水达50亿吨,贮灰占地达1百多万亩,严重污染环境.如何很好地处理和利用粉煤灰已经成为新世纪所面临的一大课题.该文探讨了用粉煤灰为主要原料来制取磷酸盐泡沫复合材料,开创了粉煤灰综合利用的新思路,制成了性能优良的新型复合材料.该文采用两步骤来制取磷酸盐泡沫复合材料:第一步是用粉煤灰制务磷酸盐本体复合材料,在这一过程中,考察了磷酸用量、添加剂用量以及不同烧结制度对材料性能的影响,研究结果表明磷酸、助熔剂用量对本体材料力学性能的影响较大,但当助熔剂的用量较高时,材料的外观质量较差,容易出现裂纹及变形,促凝剂用量对本体材料力学性能的影响较小;第二步是在本体材料的基础上通过物理与化学发泡的方法制成泡沫复合材料,通过不同发泡方法的实验,得出在考察范围内,化学发泡(加入碳酸盐)的方法对材料的密度影响较大,但此方法不易控制而且发泡不均匀,物理发泡方法对材料的密度影响较大,泡沫均匀,而且力学性能较好.最后材料用力学性能、物理性能、物质组成进行分析.研究结果表明:影响材料性能的主要因素是粉煤灰的粒度及用量、泡沫剂量、助熔剂、磷酸浓度和比例以及烧结工艺.并得出在实验条件下的优化工艺参数为:粉煤灰100份;助熔剂2.75份;磷酸(64.7％)50份;最高烧结温度为1050℃,最终的材料性能为密度为0.796g/cm<'3>,抗折强度为2.5MPa,抗压强度为15.20MPa.这种磷酸盐复合材料可在耐火保温材料、建筑材料、隔绝材料领域获得广泛应用,在资源节约和环境保护方面具有积极意义.

目录

文摘

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前言

昆明理工大学学位论文原创性声明

第一章绪论

1.1粉煤灰的概况

1.1.1粉煤灰的产生及危害

1.1.2粉煤灰的基本性质

1.1.3粉煤灰的开发及利用情况

1.1.4粉煤灰研究与应用的思考及展望

1.2磷酸盐复合材料的概况

1.2.1磷酸盐材料的特性

1.2.2影响磷酸盐材料质量的因素

1.2.3磷酸盐材料的应用及今后的发展趋势

1.3研究的目的和意义

第二章实验原理及研究方案

2.1粉煤灰磷酸盐复合材料的基本原理

2.1.1磷酸盐复合材料的形成机理

2.1.2磷酸盐复合材料的制备工艺

2.1.3 CAP复合材料生坯强度建立机制

2.1.4 CAP复合材料高温下的形成机制

2.2.1粉煤灰活化实验方案分析

2.2.2有害杂质的处理的实验方案分析

2.2.3材料泡沫化实验方案分析

2.3实验方案确定

2.4材料制备实验

2.4.1实验仪器及设备

2.4.2实验原料

2.4.3复合材料制备实验步骤

2.4.4泡沫化材料制备实验步骤

2.5干燥实验

2.6材料性能的测试实验

2.6.1物理常数的测定

2.6.2力学性能的测定

第三章CAP复合材料的制备研究

3.1引言

3.2各因素对材料性能的影响分析

3.2.1初步探索性实验及结果分析

3.2.2正交实验

3.3各因素的优化实验

3.4小结

3.5 CAP复合材料的X射线衍射分析

4.1引言

4.2各因素对材料泡沫化的影响分析

4.2.1初步探索性实验及结果分析

4.2.2正交实验

4.3各因素的优化实验

4.3.1粗粉煤灰含量对CAP复合材料泡沫化的影响

4.3.3液灰比对CAP复合材料泡沫化的影响

4.4小结

4.5 CAP泡沫复合材料的X射线衍射分析

第五章经济分析与市场前景

5.1生产概况

5.2基础投资

5.3成本分析

5.4利润分析

5.5投资回收期

5.6风险估计平衡点

5.7市场前景

第六章环境影响评价

第七章结论

参考文献

致谢