摘 要

高炉矿渣是目前我国冶金工业中排放很大的一种废弃物，虽然可以作为水泥的原材料，但并没有利用充分，大量堆积的矿渣会造成环境污染和土地的占用，因其中具有氧化钙、二氧化硅等于玻璃相近的成分，所以具有利用价值，可以通过添加一些添加剂，按照一定的烧成制度，制备具有保温性能的多孔陶瓷，既解决了环境污染的问题，又可以生产可用于建筑的制品，提高了高炉矿渣的附加值。

多孔陶瓷以其低热传导率、永久性、安全性、隔音阻热等优点在建筑材料中占据越来越重要的地位，同时多孔陶瓷具有能有效的利用尾矿等废弃物的特点。本实验通过改变发泡剂种类和含量来研究各发泡剂对多孔陶瓷材料结构和性能的影响，并寻找出最优烧成制度的同时达到优化试样结构和性能的目的。

本实验利用TG-DSC和XRD研究多孔陶瓷材料的显微结构，采用三点弯曲法和体积密度法测试试样的抗折强度和体积密度，利用Hot Disk导热系数仪采用TPS瞬变平面热源技术测试试样的室温导热性能。

通过上述实验的研究发现：以0.3 wt%的SiC作为发泡剂，尾矿含量25.00 wt%、石英含量30.00 wt%、玻璃粉含量30.00 wt%、硼砂含量7.00 wt%、氧化铝含量8.00 wt%时，在烧结温度1030 ℃条件下，得到的多孔陶瓷试样的结构和性能是最优的，可以得到体积密度为0.154 g/cm³，抗折强度为0.41 MPa，导热系数为0.066 W/(m·K)的多孔陶瓷，且内部气孔分布均匀，孔径大小合适。

关键词：高炉矿渣；多孔陶瓷；结构；性能

Abstract

Blast furnace slag is at present a lot of waste discharge in metallurgical industry in our country, although it can be used as a raw material for cement, but did not make full use of, the accumulation of a large number of slag will cause the environmental pollution and land occupation, because of which is calcium oxide, silicon oxide is equal to the composition of glass phase in, so it has use value, can be made by adding some additives, according to certain firing system, made with insulation porous ceramic. It not only solves the environmental pollution problem, also produced can be used for building and life activities, and enhance the added value of blast furnace slag.

Porous ceramic with low heat conduction rate, permanent, safety, sound insulation, heat resistance, etc. in the building materials occupy more and more important role. At the same time, porous ceramic has the characteristics of effective utilization of tailings and other waste. By changing the type and content of the foaming agent, the effect of the blowing agents on the structure and properties of the porous ceramic materials was studied, and the optimization of the structure and properties of the sample was achieved.

This experiment using TG-DSC and XRD study of porous ceramic material micro structure, using three point bending method and the method of volume density test specimen flexural strength and bulk density, using TPS Transient plane source method of test specimens at room temperature thermal conductivity using hot disk thermal conductivity instrument.

Through the study found: 0.3 wt% SiC as foaming agent, the structure and properties of tailings content of 2.5 wt%, quartz content of 3 wt%, the glass powder content 30.00wt%, borax content 7.00 wt%, the content of alumina 8.00wt% porous ceramic samples is optimal.This can be obtained from the bulk density of 0.154 g/cm³, the flexural strength of 0.41 MPa, the thermal conductivity of 0.066 W/ (m, K) of the porous ceramics, and the internal pore distribution is uniform, the pore size is appropriate.

Key words: blast furnace slag; porous ceramics; structure; properties

目 录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 多孔陶瓷概述

1.1.1 多孔陶瓷的定义及特点

1.1.2 多孔陶瓷的应用

1.1.3 多孔陶瓷的分类

1.1.4 多孔陶瓷研究概况

1.1.5 多孔陶瓷的制备方法

1.2 本课题的研究目的和意义

1.3 研究思路和内容

第2章 实验

2.1 实验流程、原料和设备

2.1.1 实验流程图

2.1.2 实验设备和原料

2.2 多孔陶瓷试样结构分析与性能表征

2.2.1 差热分析

2.2.2 X射线衍射分析（XRD）

2.2.3 多孔陶瓷体积密度的测定

2.2.4 多孔陶瓷抗折强度的测定

2.2.5 多孔陶瓷室温导热系数的测定

第3章 发泡剂种类的选择

3.1 不同发泡剂的作用机理

3.3 粉料的差热分析

3.4 SiC对多孔陶瓷结构和性能的影响

3.5 本章小结

第4章 烧结温度对多孔陶瓷结构与性能影响

4.1 烧结温度对多孔陶瓷结构和性能的影响

4.1.2 结构分析

4.1.3 性能分析

4.2 本章小结

第5章 结论

致谢

参考文献

第1章 绪论

1.1 多孔陶瓷概述

1.1.1 多孔陶瓷的定义及特点

多孔陶瓷是一种在材料表面和内部含有一定量气孔的无机非金属粉末烧结体，与其他无机非金属（致密陶瓷）的根本区别在于其是否含有气孔和含有多少体积百分比的气孔而已。

然而正因为多孔陶瓷的表面和内部具有丰富的空隙气孔，这赋予了陶瓷材料性能、结构、功能上的显著变化，与致密陶瓷相比多孔陶瓷具有以下特点^[1]-[4]：