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铜渣是在铜冶炼流程中产生的废渣,随着铜的需求不断增加,每年会产生大量的铜渣,如何实现铜渣的高效综合利用,是相关产业发展亟需解决的瓶颈问题。本文提出利用铜渣与草酸制备快凝、早强、耐久性好的铜渣基草酸盐化学键合陶瓷(F-CBOC),并用于固化砷、铅、铜、镉等重金属,实现铜渣资源化利用的同时,可以起到以废治废、节约资源和能源的作用,具有一定的社会和经济意义。本论文得到结论如下:(1)研究了铜渣与草酸的配比(CS/C)对F-CBOC材料性能的影响,结果表明:CS/C对F-CBOC材料的抗压强度以及初凝时间有显著的影响。当CS/C=100/27.5时,材料力学性能最好,自然养护28天的强度达到53.25MPa。研究了硼砂缓凝剂对F-CBOC凝结性能的影响,研究表明硼砂对F-CBOC的力学性能影响不明显,但有较好的缓凝作用,可有效地延长其凝结时间。通过XRD、FT-IR、TG-DSC、SEM分析可知,F-CBOC的主要成分为无限链状结构的FeC2O4·2H2O沉淀,具有较强的胶凝性,可以为F-CBOC提供强度支撑作用。(2)研究了 F-CBOC材料在不同温度条件下热处理时的性能变化。结果表明:在200℃下热处理时,材料物相组成及力学性能基本保持不变,热处理温度升至250℃时,材料力学性能降低了 41.4%,表观形貌由黑色变成淡红棕色,主要是由于FeC2O4·2H2O开始发生分解,生成FeO·xH2O和Fe3O4·yH2O,XPS分析表明,结构中草酸根对应的Cls结合能峰大幅度下降,FeC2O4所对应的Fe2p3/2峰形及强度发生变化,随着温度的继续升高至1000℃,材料抗压强度为15.02MPa,并趋于稳定,表观颜色完全变为红色,未完全反应的Fe2SiO4发生分解、氧化,最终转化为Fe2O3,占结构中总铁含量的74.34%。(3)F-CBOC用于固化锑冶炼过程中排放的高砷渣,可实现砷的高效稳定同化。研究表明:高砷渣物相组成为毒铁石(Fe4(OH)4(AsO4)3H·5H2O)和无定型的砷化合物,As浸出浓度高达558.8mg/L,属于危险废弃物。利用F-CBOC材料对其进行固化处理,最高固容量可达52%,固化体自然养护28d抗压强度为12MPa,砷浸出浓度低于国家砷毒性浸出标准限值5mg/L,其固化性能远好于传统硅酸盐水泥材料。利用XRD、SEM等手段对固化体物相组成及结构分析得出砷固化机理:首先是利用FeC2O4·2H2O凝胶进行物理包裹,其次可能F-CBOC中存在的Fe3+促进无定型的砷化合物进一步生成了稳定的Fe4(OH)4(As04)3H·5H20,从而达到固化的效果(4)利用F-CBOC固化处理重金属Pb、Cu、Cd,结果表明:F-CBOC对重金属Pb、Cu具有良好的固化效果,但对Cd的固化效果较差。通过研究固化块的抗压强度以及重金属草酸盐溶解度,可以得出结论:随着固化块的抗压强度的降低,F-CBOC对重金属的固化效果逐渐下降;且F-CBOC固化重金属的机理主要是生成重金属盐沉淀,其次是利用F-CBOC进行物理包裹,达到重金属固化的目的。(5)通过成本分析,发现F-CBOC的成本较低,其生产成本为559元/吨,在高砷渣的固化中,普通硅酸盐水泥固化高砷渣成本为652.4元/吨,而F-CBOC固化成本仅为559元/吨,并且产渣量大大低于水泥固化,其意义主要是节能环保、实现以废治废的目的。所以该材料具有广泛的应用前景。

关键词：铜渣草酸化学键合陶瓷高砷渣重金属

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化学键合陶瓷电气绝缘板

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今日科技 1997年第8期17卷 21-21页

作者：孔方

日本农林渔省农业研究中心培育出一种山薯新品种,它的根块和叶柄都可食用,叶柄部分不用剥皮就可煮着吃,味美而营养丰富,可大量采摘,使山薯成为夏季的绿色蔬菜.

关键词：耐热性化学键合陶瓷电气绝缘板

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铸造废砂和粉煤灰制备CBC复合材料的研究

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铸造 2005年第11期54卷 1138-1141页

作者：秦俊虎张召述贺茂云昆明理工大学生物与化学工程学院云南昆明650224

CBC复合材料是以工业废渣为主要原料,在接近常温条件下制备而成的具有陶瓷和混凝土性能的新型无机非金属材料。以铸造废砂为增强材料、粉煤灰制成的CBC胶凝材料为基体,采用湿热强化工艺,探讨了制备CBC复合材料的原料配比、成型压力、用... 详细信息

CBC复合材料是以工业废渣为主要原料,在接近常温条件下制备而成的具有陶瓷和混凝土性能的新型无机非金属材料。以铸造废砂为增强材料、粉煤灰制成的CBC胶凝材料为基体,采用湿热强化工艺,探讨了制备CBC复合材料的原料配比、成型压力、用水量、养护方式等工艺参数对材料性能的影响。研究结果显示:CBC复合材料具有优异的物理、力学性能,可代替天然石材和高性能混凝土用于建设工程。

关键词：化学键合陶瓷废砂粉煤灰

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利用赤泥制备CBC复合材料的研究

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有色金属（冶炼部分） 2009年第4期 45-48页

作者：陶敏龙张召述卓瑞锋昆明理工大学化学工程学院昆明650224

以拜耳法赤泥为主要原料,通过低温煅烧、机械粉磨、化学激发,以充分激发赤泥活性,制备成强度高、成本低、经济、环保的CBC复合材料。研究了激发剂、胶凝材料细度、骨料对复合材料力学性能的影响和作用效果,考察了材料在不同条件下的吸... 详细信息

以拜耳法赤泥为主要原料,通过低温煅烧、机械粉磨、化学激发,以充分激发赤泥活性,制备成强度高、成本低、经济、环保的CBC复合材料。研究了激发剂、胶凝材料细度、骨料对复合材料力学性能的影响和作用效果,考察了材料在不同条件下的吸水性、泛霜性。

关键词：赤泥活化化学键合陶瓷复合材料

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利用工业废渣制备低温陶瓷透水材料的研究

利用工业废渣制备低温陶瓷透水材料的研究

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作者：陶敏龙昆明理工大学

学位级别：硕士

透水材料实质上是一类非封闭性的多孔材料,能使雨水经过砖表面渗透到砖的下面乃至地下,用以补充地下水,这是近年出现的绿色环保路面铺设材料,可广泛用于公园、广场、人行道、住宅区等地的路面,具有调节温度、湿度,维护地表生态平衡的功... 详细信息

透水材料实质上是一类非封闭性的多孔材料,能使雨水经过砖表面渗透到砖的下面乃至地下,用以补充地下水,这是近年出现的绿色环保路面铺设材料,可广泛用于公园、广场、人行道、住宅区等地的路面,具有调节温度、湿度,维护地表生态平衡的功能。磷渣作为电炉法生产黄磷产生的固体废渣,由于含磷和氟,对环境有污染,长期堆放占用土地,形成资源浪费。目前磷渣的主要用途限于水泥和建材行业,其资源价值未得到充分发挥。磷渣的综合利用符合国家环境保护、资源节约的战略发展方向,具有重要的社会、经济和环境效益。本文通过物理、化学活化技术,使磷渣玻璃体解聚并在水相介质下再度聚合成以硅-铝长链为主的类陶瓷体结构,制备出性能优良的低温陶瓷透水材料。试验研究表明：(1)机械粉磨增加了磷渣颗粒的比表面积,可以获得良好的粒度分布,使粘连颗粒分散,产生新生表面,形成表面缺陷,加快活性Si02、Al203的溶出,有利于外部离子的侵入,从而为磷渣活性的激发提供前提条件。(2)合理调配激发剂中Si02、A1203、Na20的组成,可以制备出抗压强度大于100MPa的低温陶瓷复合材料。(3)在激发剂一定的情况下,影响低温陶瓷透水材料性能的主要因素有粉体、骨料、水胶比、胶骨比、混料工艺和养护方式。在较佳工艺条件下,利用磷渣制备的低温陶瓷透水材料抗压强度大于40MPa,透水速度大于4mm／s。(4)通过磷渣颗粒相互搭接、互成骨架,形成大量连通的孔洞,使低温陶瓷透水材料在具有一定强度的同时具有透水性能。(5)磷渣制备的低温陶瓷透水材料的水化产物存在C-S-H及碳酸盐物相,不存在[SiO6]。而且[Si04]并不是呈孤立存在的,每个[SiO4]与周围的其它[Si04]连接呈三维网络状架构,反应体系中A13+离子基本上占据四面体配位位置,参与三维网络架构的形成。水化产物互相层叠,纵横交错,层与层之间相互紧密咬合,这是材料在具有众多气孔的同时依然保持高强度的主要原因。(6)技术经济分析表明：利用磷渣制备低温陶瓷透水材料具有优良的物理力学性能、经济性和环境协调性,为磷渣资源化提供了一种全新的技术方案。

关键词：磷渣活化化学键合陶瓷透水材料

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拜耳法赤泥活化制备碱激发胶凝材料的研究

拜耳法赤泥活化制备碱激发胶凝材料的研究

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作者：付凌雁昆明理工大学

学位级别：硕士

碱激发胶凝材料是近年来新发展起来的一类新型无机非金属材料，是一类由铝硅酸盐胶凝成分固结的化学键合陶瓷材料。它是通过铝硅酸盐固体组分的溶解、分散、聚合和脱水硬化而成。其矿物组成与沸石相近，物理形态上呈三维网络结构，因此... 详细信息

碱激发胶凝材料是近年来新发展起来的一类新型无机非金属材料，是一类由铝硅酸盐胶凝成分固结的化学键合陶瓷材料。它是通过铝硅酸盐固体组分的溶解、分散、聚合和脱水硬化而成。其矿物组成与沸石相近，物理形态上呈三维网络结构，因此其具有有机聚合物、陶瓷、水泥的优良性能。本文以拜耳法赤泥、粉煤灰、矿渣以及炉渣为原料在碱性激活剂和较低温度下，通过化学聚合反应制备出了碱激发胶凝材料。试验研究表明： 1)拜耳法赤泥的适宜活化温度为850℃，在这个温度下煅烧0.5h活性较好，容易被碱激发;2)当激发剂SiO/NaO=1.39～1.56时，所制备的碱激发胶凝材料的力学性能最好;3)粉煤灰、矿渣、炉渣与活化赤泥配合具有叠加作用，当活化赤泥与矿渣、粉煤灰之比为6：2：2时，材料性能较好;4)可选择炉渣、砂等无机颗粒材料对胶凝材料进行增强，骨料的形态、粒度、掺量都能明显影响材料的性能;5) X-ray衍射分析表明：拜耳法赤泥经过热力活化后，成了一种亚稳定结构的铝硅酸盐网络结构，具有火山灰活性;胶凝材料中胶凝相的反应产物大多生成了莫来石和稳定的铝硅酸盐结构，具有高强度耐久特征。 6) SEM分析表明：胶凝材料固结体为层叠的片状产物，增强相和基体相的界面结合紧密，是物理力学性能较好的原因之一。

关键词：化学键合陶瓷赤泥活化胶凝材料

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