ISSN 1008-5548

CN 37-1316/TU

2023年29卷  第2期
<返回第2期

以磷石膏为发泡剂制备的粉煤灰基多孔陶瓷及其性能

Preparation and properties of fly ash-based porous ceramics with phosphogypsum as foaming agent

蔺万鹏,王丽阁,龚 伟,杨凯理

(西南科技大学 材料与化学学院,四川 绵阳 621000)


DOI:10.13732/j.issn.1008-5548.2023.02.012

收稿日期:2022-07-28,修回日期:2022-11-17,在线出版时间:2023-01-11 11:27。

基金项目:四川省科技厅重点研发项目,编号:2021YFH0089。

第一作者简介:蔺万鹏(1997—),男,硕士研究生,研究方向为多孔陶瓷材料。E-mail:1572331704@qq.com。

通信作者简介:王丽阁(1980—),女,讲师,博士,硕士生导师,研究方向为功能陶瓷材料及金属基复合材料。E-mail:4971159@qq.com。


摘要:以粉煤灰、钾长石粉和钠长石粉为原料,磷石膏为发泡剂,采用高温烧结法制备多孔陶瓷;实验研究烧成温度、粉煤灰和磷石膏的用量对多孔陶瓷结构与性能的影响。结果表明:随着烧成温度和粉煤灰用量的增加,多孔陶瓷的密度和抗压强度减小,吸水率和孔隙率增加,增加磷石膏的用量会使样品的导热系数和抗压强度先减小后增大;当粉煤灰的质量分数为35%,磷石膏的质量分数为9%,烧成温度为1 250 ℃时,可以制备出综合性能良好的多孔陶瓷,密度为1.05 g/cm3,质量吸水率为5.84%,导热系数为0.517 W/(m·K),抗压强度为12.76 MPa,孔隙率为54.8%。

关键词:多孔陶瓷;粉煤灰;磷石膏;导热系数

Abstract:Porous ceramics were prepared by high temperature sintering method with fly ash, potassium feldspar powder and albite powder as raw materials and phosphogypsum as foaming agent.The effects of firing temperature, the amount of fly ash and phosphogypsum on the structure and properties of porous ceramics were investigated.The results show that the density and compressive strength of porous ceramics decrease with the increasing of firing temperature and the amount of fly ash, while the water absorption and porosity increase.The thermal conductivity and compressive strength of the sample decrease first and then increase with the increasing of the amount of phosphogypsum.When the mass fraction of fly ash is 35%, the mass fraction of phosphogypsum is 9%, and the firing temperature is 1 250 ℃, the porous ceramics with good comprehensive performance can be prepared.The density is 1.05 g/cm3, the mass water absorption is 5.84%, the thermal conductivity is 0.517 W/(m·K), the compressive strength is 12.76 MPa, and the porosity is 54.8%.

Keywords:porous ceramics; fly ash; phosphogypsum; thermal conductivity


参考文献(References):

[1]张迪.球磨钙基粉煤灰修复水/土环境中铅隔铜效果研究[D].淮南: 安徽理工大学, 2022.

[2]汤倩.粉煤灰利用研究现状及其在环境保护中的应用[J].中国资源综合利用, 2020, 38(5): 41-43.

[3]董玉萍, 张玉佩.高钙粉煤灰水泥土早期强度试验[J].硅酸盐通报, 2019, 38(10): 3248-3252.

[4]牛永红, 康旭峰, 李义科, 等.粉煤灰/废砖基多孔建筑材料及其性能[J].非金属矿, 2021, 44(4): 4-7.

[5]李立涛, 高谦, 肖柏林, 等.工业固废开发充填胶凝材料概述与应用展望[J].矿业研究与开发, 2020, 40(2): 19-25.

[6]宗炜, 张厚记, 林小玉, 等.磷石膏在公路建设中的循环利用研究现状[J].建材世界, 2022, 43(1): 10-12.

[7]HUANG Y, QIAN J, KANG X, et al.Belite-calcium sulfoaluminate cement prepared with phosphogypsum, influence of P2O5 and F on the clinker formation and cement performances.Construction and Building Material, 2019, 203: 432-442.

[8]席向东, 陈迁好, 蒋正武, 等.非煅烧磷石膏基复合胶凝材料耐水性研究[J].新型建筑材料, 2021, 48(10): 1-5.

[9]陶松, 苏亚兰, 李杰, 等.稳定剂对磷石膏作为道路填料性能的影响[J].交通科技, 2012(3): 107-110.

[10]徐鹏.粉煤灰-城市污泥制备多孔陶瓷材料及其性能研究[D].镇江: 江苏大学, 2015.

[11]艾琦.工业废渣磷石膏与赤泥在陶瓷中的综合应用[D].武汉: 武汉理工大学, 2011.

[12]中国国家标准化管理委员会.无机硬质绝热制品实验方法: GB/T5486—2008[S].北京: 中国标准出版社, 2008.

[13]申思月, 丁威, 黄阳, 等.稀土尾矿制备多孔陶瓷及其性能[J].非金属矿, 2021, 44(3): 1-4.

[14]刘琦, 敖先权, 陈前林, 等.磷石膏高温还原分解体系研究进展[J].磷肥与复肥, 2021, 36(6): 25-29.

[15]曾小州, 陈福东, 李安林, 等.长石发泡陶瓷的制备及性能[J].中国陶瓷, 2019, 55(8): 1-6.

[16]李嘉昊, 梁宗宇, 杨合, 等.以硼砂为助熔剂使用含钛高炉渣制备发泡陶瓷[J].硅酸盐通报, 2021, 40(12): 4077-4083,4101.

[17]TANG Z H, ZHANG M X, ZHANG X F, et al.Effect of SiC content on viscosity and thermal properties of foam ceramic prepared from molybdenum tailings[J].Journal of Non-crystalline Solids, 2019, 513: 15-23.