硼廢料對赤陶體燒制過程中相態(tài)和微觀組織發(fā)展的影響

【引言】

傳統(tǒng)陶瓷行業(yè)的制造商和客戶都像其他行業(yè)一樣，需要高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品。環(huán)境保護(hù)和節(jié)能也被認(rèn)為是重要的事情。因此，除了尋找替代原料外，可回收廢棄物作為一種可能的替代品近年來也引起了人們的關(guān)注。土耳其擁有世界硼總儲量的63%，為6.4億噸。Etibor K?rka硼砂公司是土耳其大的硼砂生產(chǎn)商。生產(chǎn)一噸硼砂，將產(chǎn)生500公斤脫水篩渣。由于所產(chǎn)生的廢料回收率較低，因此，它的處理目前是一個嚴(yán)重的問題。

【成果介紹】

S. Kurama等人使用不同數(shù)量的Etibor K?rka Borax公司的脫水篩渣，結(jié)合一種粘土以及當(dāng)?shù)匾患倚l(wèi)生潔具廠提供的長石廢棄物，開發(fā)了一種實(shí)驗(yàn)性的赤陶體地磚。在實(shí)驗(yàn)室條件下，采用干法壓制成型了幾種配方。所獲得的樣品在選定的高溫度（1050，1100和1150 °C）下燒制，以確定佳的燒制溫度。在此溫度下，通過增加脫水篩渣的摻量代替衛(wèi)生潔具的摻量，確定了產(chǎn)物的線性燒制收縮率、吸水率和斷裂強(qiáng)度等工藝性能。采用X射線衍射法測定了原料的相含量和燒制組分的相含量。在10 °C/min的升溫速率下，使用Linseis的同步熱分析儀L81對脫水篩渣進(jìn)行了熱分析。采用掃描電鏡對所選試樣的拋光表面進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，與標(biāo)準(zhǔn)的粘土和衛(wèi)生潔具廢料混合物相比，脫水篩渣作為一種共熔劑在實(shí)驗(yàn)陶體內(nèi)的存在大大加快了玻璃化過程。研究結(jié)果表明，利用脫水篩渣與粘土和衛(wèi)生潔具廢棄物混合作為生產(chǎn)赤陶地磚的原料具有廣闊的應(yīng)用前景。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1 脫水篩渣的同步DTA-TGA曲線

圖2 研究配方的物理性質(zhì)。（a）脫水篩渣含量對水吸附量的影響；（b）線性燒制收縮率隨脫水篩渣含量的變化；（c）燒制彎曲強(qiáng)度隨脫水篩渣含量的變化

圖3 脫水篩渣的X射線衍射光譜

圖4 所選配方在1100 °C下燒制的XRD衍射光譜

圖5 std配方在1100 °C下燒制的的背向散射掃描電鏡圖像

圖6 B40配方在1100 °C下燒制的的背向散射掃描電鏡圖像

【結(jié)論】

針對工業(yè)化前的研究結(jié)果，報(bào)道了脫水篩渣作為衛(wèi)生潔具廢渣的替代物后對幾種不同峰值溫度燒制的實(shí)驗(yàn)赤陶地磚配方的物理力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，在不同的燒成溫度下，脫水篩渣的加入均能改善玻璃化過程。雖然B20配方在1150 °C下燒制具有高的彎曲強(qiáng)度和低的水吸附(分別為436 kgf和0.1%)，但是對同一個配方來說在1100 °C下燒制的彎曲強(qiáng)度值380 kgf和水吸附值0.6%也可以被視為可接受的值。脫水篩渣中硼和高堿土氧化物的存在改善了其物理力學(xué)性能。這些氧化物在燒制溫度達(dá)到峰值時(shí)變?yōu)檎承暂^小的液相，促進(jìn)了玻璃化。根據(jù)XRD數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)莫來石是燒結(jié)過程中形成的主要晶相。雖然在脫水篩渣配方的結(jié)晶相含量之間沒有發(fā)現(xiàn)任何相當(dāng)大的差異，但是非晶態(tài)相的量隨著脫水篩渣摻入量的增加和燒成溫度的升高逐漸增加。