粉煤灰-城市污泥制備多孔陶瓷材料及其性能研究.pdf

1、隨著自然資源的日益短缺和可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，鋁硅質(zhì)廢棄物的研究利用具有重要意義。粉煤灰是火力發(fā)電站排出的廢棄物，城市污泥是污水處理產(chǎn)生的廢棄物，是可利用廢棄物資源。粉煤灰和城市污泥的組成以SiO2、Al2O3、CaO為主，能夠用以制備多孔陶瓷。
　　本課題采用粉煤灰和城市污泥為原料，使用淀粉、稻殼、木屑為造孔劑，碳酸鈣為高溫發(fā)泡劑。研究了粉煤灰和城市污泥的配比、造孔劑、發(fā)泡劑摻加量、燒結溫度、保溫時間、膨潤土摻加量和硅酸鈉摻加量對多

2、孔陶瓷性能、物相組成和微觀結構的影響。
　　配比中隨城市污泥配比的提高，多孔陶瓷制品的顯氣孔率和吸水率上升，抗折強度和體積密度略有下降。但當城市污泥過高時，雖利于陶瓷的致密化，但不利于顯氣孔率和收縮率，綜合考慮，城市污泥和粉煤灰的最佳比例在2∶3。造孔劑摻量增加，多孔陶瓷制品的體積密度、抗折強度逐漸減小，顯氣孔率逐漸增大，淀粉作造孔劑比稻殼和木屑要好，當?shù)矸蹞饺肓繛?0％時，性能最優(yōu)。碳酸鈣為高溫發(fā)泡劑時，隨著碳酸鈣添摻量增加，多

3、孔陶瓷強度下降，總氣孔率上升，碳酸鈣作發(fā)泡劑時制備多孔陶瓷抗折強度要高于其他造孔劑。燒結溫度的提高和保溫時間的延長，制品的抗折強度升高和體積密度上升，顯氣孔率下降。膨潤土的添加，坯體的塑性、強度都得到了提高，顯氣孔率卻下降。硅酸鈉的添加，能夠降低陶瓷制品的燒結溫度，實現(xiàn)低溫燒結。
　　XRD和SEM的分析結果表明，多孔陶瓷的物相組成都是富鋁紅柱石(Al2SiO5)、赤鐵礦(Fe2O3)、鈉鈉長石（[Ca,Na][Al，Si]2Si

4、2O5）和少量的鈣鐵榴石([Ca2Fe2(SiO4)2])，多孔陶瓷的孔徑大小在幾微米到幾十微米之間，分布較為均勻。
　　研究結果表明:造孔劑摻量、膨潤土摻量、燒結溫度、保溫時間對多孔陶瓷性能影響較大，并依次減弱。綜合分析各方面因素影響，確定最佳的配方方案:CaCO3添量為30％、1150℃燒結、保溫30 min時，粉煤灰城市污泥配比為3∶2，膨潤土為3％，硅酸鈉為1.5％，所制備的多孔陶瓷制品的抗折強度為11.51 MPa，總氣