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珍珠巖具有表觀密度輕、導(dǎo)熱系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性好、吸濕能力小、無毒無味諸多優(yōu)良性能,廣泛應(yīng)用于鑄造、保溫材料和建筑等多個(gè)領(lǐng)域。珍珠巖在鑄造生產(chǎn)時(shí)可用作集渣劑或覆蓋劑,在建筑行業(yè)可制成保溫隔熱吸音板,上述應(yīng)用主要基于珍珠巖具有較好的高溫膨脹性能。珍珠巖膨脹的原因是其內(nèi)部含有的水分,只有含水量合適才可獲得較高膨脹倍數(shù),因此需要對(duì)珍珠巖原礦進(jìn)行加熱預(yù)處理。本文以天梯礦業(yè)某珍珠巖原礦為研究對(duì)象,開展了珍珠巖原礦加熱預(yù)處理工藝研究,研制了新型膨脹珍珠巖集渣劑和覆蓋劑,對(duì)珍珠巖的工業(yè)應(yīng)用具有重大的意義。以珍珠巖高溫膨脹性能為指標(biāo),開展了不同珍珠巖原礦普通加熱和微波加熱預(yù)處理工藝研究,綜合研究了不同預(yù)處理溫度和時(shí)間、膨脹溫度和時(shí)間、珍珠巖粒度和加熱預(yù)處理方式對(duì)珍珠巖的高溫膨脹性能的影響。結(jié)果表明:不同目數(shù)的珍珠巖在350℃下預(yù)熱10min后,在1100℃高溫下焙燒20s能達(dá)到膨脹效果,粗粒度珍珠巖的膨脹倍數(shù)較大;與普通加熱預(yù)處理珍珠巖相比,微波加熱預(yù)處理工藝可縮短珍珠巖預(yù)處理時(shí)間、但降低了珍珠巖的高溫膨脹性,針對(duì)不同使用要求可選擇不同的預(yù)處理工藝;基于上述研究結(jié)果,設(shè)計(jì)了珍珠巖預(yù)處理生產(chǎn)線。

隨著鑄件產(chǎn)量在我國(guó)的逐年上升,對(duì)于鑄造覆蓋劑的用量也大幅度提升,而珍珠巖覆蓋劑作為一種高效覆蓋劑被廣泛使用。在珍珠巖覆蓋劑的使用性能中,其膨脹性能占主導(dǎo)作用,因此對(duì)于珍珠巖覆蓋劑的膨脹性能的研究具有十分重要的意義。珍珠巖膨脹的內(nèi)在動(dòng)力是存在于其內(nèi)部的水,只有適當(dāng)?shù)暮坎庞欣谡渲閹r的膨脹,過多或過少均不利于其膨脹,而在珍珠巖原礦中存在過多的水,于是有必要通過預(yù)處理工藝除去珍珠巖原礦中多余的水。本文先通過正交實(shí)驗(yàn)探討了在預(yù)處理過程中預(yù)熱溫度、預(yù)熱時(shí)間和篩分粒度三個(gè)主要因素對(duì)于珍珠巖終膨脹倍數(shù)影響程度的大小,結(jié)果顯示篩分粒度和預(yù)熱溫度影響為顯著,預(yù)熱時(shí)間其次,三者之間的交互作用影響不大;通過單因素實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確定了本實(shí)驗(yàn)條件下的預(yù)處理工藝參數(shù):預(yù)熱溫度750℃,預(yù)熱時(shí)間10s,篩分粒度0.9mm～1.7mm。之后,進(jìn)一步從水的作用機(jī)制、微孔作用機(jī)制和粘度作用機(jī)制三個(gè)方面來說明珍珠巖膨化性能。其中,在水的作用機(jī)制中,用DTA差熱分析及付里葉紅外光譜FTIR的方法探討了珍珠巖原礦中水的存在形式,得出在珍珠巖中,含少量結(jié)晶水,可忽略。水主要存在形式是裂隙水和包裹在玻璃質(zhì)中的結(jié)構(gòu)水,結(jié)構(gòu)水

將工業(yè)廢棄物進(jìn)行二次綜合利用,開發(fā)高附加值產(chǎn)品的研究,是目前國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的前沿課題。本研究結(jié)合高爐渣和白云石尾礦的物理化學(xué)性質(zhì),進(jìn)行了利用此兩種工業(yè)廢棄物配制堿性中間包覆蓋劑的研究。本研究以Ca O-Si O2-Mg O-Al2O3相圖和熱力學(xué)等知識(shí)為基礎(chǔ),進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)室研究,對(duì)中間包覆蓋劑的各成分配比進(jìn)行優(yōu)化。確定的配比方案為:Mg O=15%、Ca O=38.18%、Si O2=31.82%,Al2O3和其他為15%(包括不低于5%的Ca F2),R=1.67。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了覆蓋劑的實(shí)際配料,原料選用了某鋼鐵企業(yè)的高爐渣和經(jīng)煅燒去除CO2的某礦山白云石尾礦為基料,輔料選用膨脹珍珠巖和螢石。配制得到的堿性中間包覆蓋劑兩種工業(yè)廢棄物的總占比高達(dá)89.61%。按照實(shí)際配料方案生產(chǎn)覆蓋劑,并對(duì)其保溫性能進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。與另一種成熟的堿性中間包覆蓋劑相比,使用工業(yè)廢棄物配置的覆蓋劑在中間包鋼水保溫性能上無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,可進(jìn)行實(shí)際工業(yè)應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)制品制備和生產(chǎn)成本要相對(duì)更加低廉,在性能相同的情況下比其他中間包覆蓋劑更有優(yōu)勢(shì)。

本文先通過正交實(shí)驗(yàn)探討了在預(yù)處理過程中預(yù)熱溫度、預(yù)熱時(shí)間和篩分粒度三個(gè)主要因素對(duì)于珍珠巖終膨脹倍數(shù)影響程度的大小,結(jié)果顯示篩分粒度和預(yù)熱溫度影響為顯著,預(yù)熱時(shí)間其次,三者之間的交互作用影響不大;通過單因素實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確定了本實(shí)驗(yàn)條件下的預(yù)處理工藝參數(shù):預(yù)熱溫度750℃,預(yù)熱時(shí)間10s,篩分粒度0.9mm～1.7mm。之后,進(jìn)一步從水的作用機(jī)制、微孔作用機(jī)制和粘度作用機(jī)制三個(gè)方面來說明珍珠巖膨化性能。其中,在水的作用機(jī)制中,用DTA差熱分析及付里葉紅外光譜FTIR的方法探討了珍珠巖原礦中水的存在形式,得出在珍珠巖中,含少量結(jié)晶水,可忽略。水主要存在形式是裂隙水和包裹在玻璃質(zhì)中的結(jié)構(gòu)水,結(jié)構(gòu)水