α型发泡石膏的制备及工艺参数对性能影响的研究

作     者：孙晟 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨玉国

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：α型发泡石膏 力学性能 孔径分布 Matlab图像处理技术 

摘      要：脱硫石膏作为热电厂产量及储量最大的工业副产品,对其进行合理利用具有重要的环保意义及经济意义。α型高强石膏具有优良的理化性能及广泛的应用,是实现脱硫石膏固废资源化利用的有效途径。本文以α型高强石膏为原料,以铝粉为发气剂进行发气反应制备αα型发泡石膏,关注产物的抗压抗折强度与软化系数,并将宏观性力学性能与孔结构相结合进行分析,利用Matlab图像处理程序对孔结构进行计算表征,利用XRD、SEM手段对产品微观结构进行表征,综合考虑各方面影响,最终确定最优配比。主要研究结果如下:(1)采取控制变量法,通过单因素实验考察水灰比、铝粉用量、发气温度、生石灰用量、稳泡剂及缓凝剂用量对产品抗压抗折强度、软化系数及孔径分布的影响,确定了各影响因素较好的掺加范围。结果表明:水料比为0.60-0.65,铝粉用量为0.3%-0.4%,发气温度为40℃左右,生石灰用量为10%-13%,稳泡剂用量1.2%-1.3%,缓凝剂用量为0.04%时可以保证制得具有良好性能的发泡石膏。(2)采用正交试验探讨在发泡石膏生产过程中各因素之间的交互作用,对实验结果进行极差分析,确定以不同性能为产品指标的最优生产条件。结果表明:以密度、抗压强度、抗折强度作为性能指标,最关键影响因素为水灰比与温度;以比强度作为性能指标,最关键影响因素为水灰比与氧化钙。综合考虑各方面因素,最终优化出本次α型发泡石膏的最优配比为:水灰比0.61,铝粉掺量为0.36%,生石灰掺量12.80%,硬脂酸钙掺量1.20%,发气温度为37℃,柠檬酸掺量为0.04%。(3)将Matlab图像处理技术应用于α型发泡石膏内部孔结构的分析。编写出了适用于本实验产物的分析程序,并对该程序的可行性进行了验证,对误差来源进行了讨论。同时从物理化学角度对误差产生原因进行了相关解释。