Al2O3-SiO2相图进行云南煤系高岭土陶瓷砖坯料配制研究

Al2O3-SiO2相图进行云南煤系高岭土陶瓷砖坯料配制研究 Al2O3-SiO2相图进行云南煤系高岭土陶瓷 砖坯料配制研究 ? 试验研究?IM&P化I矿物与加I2005年第2期 文章编号:1008—7524[2005)02—0016—03 利用K2O—A12O3一SiO2相图进行 云南煤系高岭土陶瓷砖坯料配制研究 赵志曼,何天淳,程赫明,王志强,王德宾 (昆明理工大学建筑 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院,云南昆明650224) 摘要:利用K2o—AI2—siO2相图确定了云南煤系高岭土陶瓷砖坯体配方,其最终 成分为:预烧峨山煤系高岭土 21.57%.瓷土23.20%,蛾山粘土55.15%.实验证明:利用该配方研制的煤系高岭土陶 瓷砖坯体厚,机械强度高,耐 磨性好.耐冷热急变性强.且对K2O,Na2O和Fe203含量没有太多的限制.另外,从 K2o—AI2—si02相图还可估计 煤系高岭土陶瓷砖烧成温度为1300,1400?. 关键词:相图;煤系高岭土;陶瓷砖坯料;配方 中图分类号:TD985文献标识码:A 0引言 煤系高岭土是煤炭开采和洗选加工过程中产 生的固体废弃物,也是我国目前排放量最大的工 业固体废弃物,在我国仅2002年排放量就约占当 年煤炭产量的11.5%左右.云南省煤系高岭土 排放量每年为500万,600万t,居全省固体废弃 物排放量之首.煤系高岭土形成土地压占并在发 生自燃时产生有毒气体S02,H2S和CO等,污染 大气和水体.据资料报道,美国,英国和德国等国 家煤系高岭土总利用率达90%以上,而我国却不 到30%. 为此笔者在云南省科学基金资助下对云南省 煤矿的煤系高岭土进行抽样 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,结果发现大部 分地区的煤系高岭土所含矿物成分与当地粘土的 矿物组成极为相似.如峨山地区塔甸煤矿的煤系 高岭土的主要矿物成分为高岭石,蒙脱石,石英 砂,硅酸盐矿物,碳酸盐矿物,少量铁钛矿及碳质, 且高岭石含量达68.7%以上. 经西南有色地质勘探局检测,该煤系高岭土 化学成分与粘土化学成分如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1所示,这些结果 表明该煤系高岭土基本上可部分替代粘土成为陶 瓷砖的原料.但由于煤系高岭土塑性指数较低且 含热量高,使煤系高岭土陶瓷砖坯体的成型和烧 结受到影响,所以必须根据各地煤系高岭土的矿 物成分,进行必要的原料配制. 表1煤系高岭土陶瓷砖坯体各原料化学组成% 1相图配方计算K2()_一Al2O3一Si02相图是以几何图形描述 ?收稿日期:2004—09—02' 基金项目:云南省自然科学基金及省教育厅科学研究基金资助项目(2001E0018M) 和(0112005). 作者简介:赵志曼(1962),女.昆明理工大学教授.硕士生导师.主要从事建筑 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的 教学与研发工作. ? 16? ? 试验研究?IM&P化z矿物s加z2005年第2期 在恒定的外界压力下,达到平衡时,材料的组成, 温度对系统中存在的相种类,数量和成分的影响. 由于K20一2O3一SiO2相图所指示的平衡状态 表示了在一定条件下系统所进行的物理化学变化 的本质,方向和限度,因而它对研究以及解决煤系 高岭土陶瓷砖坯体的配制问题具有重要的指导意 义.为此,笔者决定利用K20一o3一Sio2相 图确定煤系高岭土陶瓷砖坯体配方,估计烧成温 度和判断产品性能. 煤系高岭土陶瓷砖属多元系统材料.目前对 和陶瓷材料有关的多元系统相图尚未进行全面与 充分的研究.加之传统的陶瓷材料的主要组成为 三种,所以常用与R2O(RO)一O3一Sio2三元 系统有关的相图来指导研究和开发工作.由于煤 系高岭土陶瓷砖属K20一Al2o3一SiO2系统,因 此可以利用这个系统相图作为合理选择煤系高岭 土陶瓷砖组成的依据. 利用K2()-一2O3一SiO2系统相图计算煤系 高岭土陶瓷砖坯体配方时,关键步骤是把原料中 的碱性氧化物含量转换成相当的K2O量,将 Fe2o3量转换成相当的O3量. 转换时要将原来氧化物的质量分数乘以相应 的系数.确定此转换系数的根据是Richters的近 似原则,即熔剂氧化物对粘土原料熔融温度降低 的影响和各氧化物的摩尔质量相对应.如40份 质量的MgO,56份质量的CaO,62份质量的 NazO的作用和94份质量的K2O作用相当.所 以由MgO,CaO和NazO转换为相当的K2O量的 转换系数分别为94/40=2.35,94/56=1.68,94/ 62=1.52.当坯体中铁的氧化物全部为Fez03 时,转换为O3的系数为101.9/159.7=0.64. 根据Richters的近似原则,现将煤系高岭土 陶瓷砖坯体原料中相应氧化物换算为K:O, 2O3,Sio2含量.其换算过程如下: 预烧峨山煤系高岭土A:K2O=3.13+0.47 X1.68+0.64X2.35+0.19X1.52=8.31 Al203=27.51+0.64X2.79=29.296 Si02=55.19 瓷土B:K2O=3.34+0.32X1.68+0.43X 2.35+0.14X1.52=5.10 203=16.68+0.64X1.69=17.76 sich=75.35 峨山粘土C:K2O=3.58+0.18X1.68+ 1.30X2.35+0.08X1.52=7.06 Alz03=18.71+0.64X5.31=22.11 sich=58.74 考虑到灼减影响,分别对上述各量进行调整: 预烧峨山煤系高岭土A:K2O=8.31/o.8992 =9.24 2O3=29.296/0.8992=32.58 Sio2=55.19/o.8992=61.38 瓷土B:K2O=5.1O/O.9795=5.21 203:17.76/0.9795=18.13 SiOz=75.35/0.9795=76.93 峨山粘土C:KzO=7.06/0.8790=8.03 2O3=22.11/o.8790=25.15 Sio2=58.74/0.8790=66.83 将以上组成点列于表2中,并将它们逐一标 在K2()-一2o3一Si02相图中如图1所示. 表2原料中相应氧化物换算结果 注:考虑原料在烧结过程中的灼减影响. S_O1 ^120~ 图1K2O一2O3--SiOz系统相图 ? 17? ? 试验研究?lM&P纯I矿物与加I2005年第2期 按国家对陶瓷墙地砖的技术要求,煤系高岭 土陶瓷砖坯体中K2O,2O3,SiO2各含量初步确 定为K2O6.9%,A12O323.6%,Si0266.5%(图3 中D点). 根据上述计算结果,利用杠杆原理在所示的 K2()_一2O3一SiO2相图中计算出煤系高岭土陶 瓷砖坯体中各原料所占的百分数.首先将坯体, 原料的成分点画入K2O—Al2O3一SiO2相图中. D点为坯体成分点.再联结B,D点,延长至 CA线交于R点.量出各线段的长度. 经计算,煤系高岭土陶瓷砖坯体原料最终成 分为:预烧峨山煤系高岭土21.57%,瓷土23. 20%,峨山粘土55.15%.实验证明:利用该配方 研制的煤系高岭土陶瓷砖坯体厚,机械强度高,耐 磨性好,耐冷热急变性强,且对K2O,Na20和 Fe2o3含量没有太多的限制.另外,从K2O— Al2O3一SiO2相图还可估计煤系高岭土陶瓷砖烧 成温度为1300,1400?. 2讨论 由于K20一2O3一SiO2相图所指示的平衡 状态表示了在一定条件下系统所进行的物理化学 变化的本质,方向和限度,这使研制云南煤系高岭 土陶瓷砖坯体的配制更科学,而减少了盲目性,同 时该配制方法也减少了按化学组成进行配方和按 数理统计进行配方的繁琐性和片面性,它对研究 以及解决云南煤系高岭土陶瓷砖坯体的配制问题 具有重要的指导意义.但利用相图计算也有其固 有的缺陷,如其计算结果的误差要比按化学组成 进行计算和按数理统计进行计算的结果的误差要 大些.计算结果的误差主要来源于:a.转换系数 与氧化物的实际作用有出入,Richters 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 是近 似的;b.由作图和度量线段长度不精确引起.所 以,在实际工程中还必须根据具体情况在利用 K2()_一O3一SiO2相图确定煤系高岭土陶瓷砖 坯体配方的基础上,还要对原料配制方案进行进 一 步调整. 3参考文献 [1]刘康时.陶瓷工艺原理[M].广州:华南理工大学出版社. 1990. [2]陆佩文.无机材料科学基础[M].武汉:武汉工业大学出版 社.1996. 【3]赵志曼,何天淳,程赫明.等.利用云南高岭质煤矸石研制建 筑墙地砖[J].矿产综合利用,2002,(6):45—48. [4]赵志曼.微波辐照煤矸石陶瓷砖应用基础研究[D].博士论 文,2004.. StudyonYunnancoalkaoline ceramictileblankwith K2O—Al2O3一Si02phasegraph ZHAoZhi—man,HETian—chun,CHENGHe-ming, WANGZhi—qiang.WANGDe-bing (CivilandArchitecturalEngineeringInstitute,KunmingU— niversityofScienceandTechnology,KunmingYunnan 650224,China) Abstract:TheingredientofYunnancoalkaolineceramictileblank wasdeterminedbyusingK2O—A12O3一Si0phasegraph.Thefinal ingredientwasEshanpre-calcinedcoalkaoline21.57%.porcelain clay23.20%.Eshanclay55.15%.Thetestsshowedthattheun- firedcoalkaolineceramictiledevelopedviausingtheingredientwas thick.itsmechanicalintensityhigh,itswearabilitygood,itscoldand heatresistancehigh,andithasn'tanyrestrictiontothecontentof K20,Na2OandFe203.Inaddition,itcouldbeestimatedthatthe firingtemperatureofthecoalkaolineceramictilewas1300,1400? byusingtheK20一AI203一Si02phasegraph. Keywords:phasegraph;coalkaoline;ceramictile;ingredient 冶金工业出版社近日出版新书:《超细粉碎设备及其应用>,张国旺编着,书价:45 元. 如要邮购,需加书价的15%. ? 18?