冶金硅渣氧化行為及其多孔材料的制備和性能研究.pdf

1、冶金硅渣作為晶體硅冶煉的固體殘?jiān)?，含有一定量的Si和SiO2，被用作鋪路和建筑填充材料。本文以冶金硅渣作為研究對(duì)象，開(kāi)展冶金硅渣的氧化動(dòng)力學(xué)及其多孔材料制備研究。采用XRD、TG-DTA-MS、SEM等手段，研究其氧化行為以及多孔材料的結(jié)構(gòu)和性能。本研究工作不僅提供了一種冶金硅渣利用的新途徑，而且能夠顯著降低多孔材料生產(chǎn)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。
　　冶金硅渣的氧化過(guò)程極其復(fù)雜，在升高氧化溫度和延長(zhǎng)氧化時(shí)間時(shí)，C、Si、Si

2、C均呈現(xiàn)逐漸減少趨勢(shì)。C在溫度高于1000℃時(shí)基本消失，方石英相與結(jié)晶度均隨溫度升高而減少。在1100℃保溫時(shí)方石英和鱗石英逐漸增多，結(jié)晶度在10 h前逐漸減少，超過(guò)10 h快速增加。利用Coats-Redfern積分法推導(dǎo)出冶金硅渣三個(gè)氧化階段的活化能E，晶體硅和碳化硅氧化增重階段（820~1200℃）E最大，混合氧化失重階段（420~820℃）E次之，碳氧化失重階段（100~420℃）E最小。
　　采用直接燒結(jié)法制備冶金硅渣多

3、孔材料，平均孔徑隨玻璃粉添加量增大和燒結(jié)溫度升高而增大，隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)和升溫速率增大而減小；表觀密度隨玻璃粉添加量增加和升溫速率增大而減小，隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)而增大，隨燒結(jié)溫度升高呈現(xiàn)先減小后增大的規(guī)律。氣孔率變化趨勢(shì)與之相反。燒結(jié)溫度升高時(shí)抗壓強(qiáng)度先增大后減小。直接燒結(jié)法制備冶金硅渣多孔材料的表觀密度為0.37~0.47 g/cm3，抗壓強(qiáng)度為0.67~1.60 MPa。
　　采用水淬-燒結(jié)法制備冶金硅渣多孔材料，平均孔徑隨燒結(jié)溫度

4、升高和保溫時(shí)間延長(zhǎng)而增大，隨升溫速率增大呈現(xiàn)先增大后減小的變化。表觀密度隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)逐漸增大；隨燒結(jié)溫度升高和升溫速率增大，呈現(xiàn)出先減小后增大的規(guī)律。氣孔率變化趨勢(shì)與表觀密度相反。燒結(jié)溫度升高使得抗壓強(qiáng)度先緩慢增大后急劇降低。多孔材料的表觀密度為0.65~1.12 g/cm3，抗壓強(qiáng)度提高到1.96~4.55 MPa。
　　冶金硅渣制備多孔材料具有燒結(jié)溫度低、強(qiáng)度適中、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。硅渣利用率高于60％，且無(wú)需添加發(fā)泡劑，有望