【文章內(nèi)容簡介】 環(huán)保陶瓷濾料 徐曉虹等 對利用鎂渣研制新型環(huán)保陶]1[瓷濾料進行了研究，將磨細成孔劑及天然抗物燒結助劑按一定比例混合，并將磨細的鎂渣加入其中，再經(jīng)過成球、干燥等工序，并在隧道窯或梭式窯中在 1 050～1 150℃的溫度范圍內(nèi)進行燒結，即得到環(huán)保陶瓷濾料。 （7）鎂渣作為路用材料 張習賢等 進行了試驗，將鎂渣作為路用材料并]12[摻入石灰或水泥穩(wěn)定土，得出鎂礦渣摻加石灰 5%或水泥穩(wěn)定土 2%，完全可以用做高級或者次高級的路基，在之后鋪筑試驗路的進一步檢驗中，證明鎂渣的路用技術性能很好。 （8）利用鎂渣改善瀝青粘結性 崔永成等 ，分別復合鎂渣與水泥、粉煤]13[灰，分析了瀝青粘結性的變化與復合比之間的關系，探討相互的作用機理，通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，瀝青的溫度穩(wěn)定性、抵抗剪切變形能力和剪切破壞能力在鎂渣與粉煤灰復合后可以提高，而瀝青的粘性則會降低?！怄V渣的研究情況國外對鎂渣這種工業(yè)廢料的研究很少，可以說直到現(xiàn)在相關這種廢渣材料應用的研究寥寥無幾。 第2章 實驗 主要實驗設備（1）中式煉鎂爐（還原爐）（2）島津 SSX_550 掃描電鏡 ]19[ 日本島津 XRD6000 X 射線衍射儀： 功率 23kW； 穩(wěn)定度≤%；角度重現(xiàn)性：?；最小步長：?(θ)；閃爍計數(shù)器線性范圍：210 6 cps。 主要實驗原料（1）煅白：惠冶公司冶煉的煅白，我們直接使用即可。（2）還原劑的選擇 硅熱法煉鎂采用的還原劑的還原能力應足夠的好，鈣、鋁、硅、碳化鈣及炭質(zhì)材料等均能將鎂從 MgO 中還原出來。從經(jīng)濟觀點出發(fā)，在硅熱法煉鎂生產(chǎn)中，使用的還原劑通常是硅鐵或硅鋁合金。硅鐵的反應性與硅鐵中 Si 的組分有關，X 射線衍射分析表明，游離硅的蒸汽壓最高，其次是按FeSiFeSi、Fe 3Si2 的順序降低。不同品味的硅鐵其反應性為：85％Si75％Si45％Si25％Si，SiFeSi2FeSiFe3Si2。含硅最高的硅鐵不僅反應性好，硅的利用率也高。但工業(yè)生產(chǎn)中選用 75％Si 的硅鐵作還原劑。原因是85％Si 的硅鐵，在爐料細磨加工時易氧化，表面生成一層 SiO2 薄膜，阻礙了硅原子向氧化物表面擴散的速度，而且這種硅價格較高，經(jīng)濟性不如 75％Si 的硅鐵。（3）傳統(tǒng)礦化劑的選擇 為了加速還原反應的速度，爐料中需配入礦化劑。用于硅熱法煉鎂用的礦化劑，有 MgFCaF AlF NaF、3NaFAlF 3 等幾種這些氟化物的加入對于反應的平衡沒有影響，只是起到了礦化劑的作用，使物料間的相互作用加速。在硅熱法煉鎂中是使 SiO2 與 CaO 之間的相互作用加速。工業(yè)生產(chǎn)一般用 CaF2或者高品位的螢石作礦化劑。螢石中 CaF2 在還原過程中是一種非表面活性物質(zhì)，它能增大氧化物表面的反應能，促使還原反應加速。當 MgO 被硅還原時，能促使 MgO 晶格結構遭到破壞，使 MgO 晶體與氟離子作用，由于這部分氟離子具有較高的活性，并能滲透到 MgO 晶體內(nèi)部，形成非表面活性物質(zhì)。增大了MgO 表面的活性，使得還原反應速度增大。（4）礦化劑的選擇但是由于氟對空氣存在污染，所以我們尋找新的添加劑，在還原爐中煅燒，并且每一組都與加了螢石的配方做對比，來試驗不同添加劑及相同添加劑的不同用量的煉鎂結果。最終得到一種粗鎂得率高并且沒有污染或者污染小的礦化劑。 實際生產(chǎn)操作 皮江法生產(chǎn)是間歇式的。可分為三個步驟，即預熱期，裝料后，讓爐料得到預熱；低真空加熱期，裝上蒸餾罐的蓋子，在低真空條件下加熱蒸餾罐，此時所有的二氧化碳和水分均被排除；高真空加熱期，此時罐內(nèi)的真空度保持在10Pa 作用，溫度達 1473K 左右。還原爐按計劃烘爐后，當溫度達到 1173~1373K 時，可向還原罐內(nèi)加入球團，然后再還原罐中加裝檔熱板、鎂結晶器及鉀鈉補集器，再加蓋。當還原罐封蓋后，啟動水環(huán)泵，當真空度達到 3300Pa 后，關水環(huán)泵，啟動滑閥泵，當真空度達到 80Pa 后，啟動羅茨泵。這樣在很短的時間內(nèi)就可以使系統(tǒng)的真空度達1~13Pa，在還原過程中通常真空度保持在 3~5Pa 的范圍內(nèi)為最佳。在還原過程中要使還原溫度穩(wěn)定在 1423~1473K。還原罐冷卻水套的水溫在整個還原周期內(nèi)，可根據(jù)鎂的析出階段進行調(diào)節(jié)。大約還原 8~10 小時后，可認為還原反應以達到終點，此時先停羅茨泵，再破真空，最后?；y泵，此時打開還原罐，取出鉀、鈉補集器，拉出鎂結晶器，取出檔熱板，再扒渣、清罐。本實驗采用控制變量法，做對比實驗，每一組實驗的對照組都是加入氟化鈣，而其余參數(shù)不變。第 3 章 結果與討論 配方及工藝條件表 31 實驗配方表表 32 工藝參數(shù)表壓球強度（t）還原周期 還原溫度 裝料位置（C1）夾套冷卻水進出口流量(L/h)1 18 7 1199 還原爐右側(cè) 50802 18 1199 還原爐右側(cè) 50803 18 1195 還原爐右側(cè) 5080 還原工藝過程表 33 還原爐原始數(shù)據(jù)表冷卻水溫（℃）時間（h） 爐溫（℃） 電流（A）左 右真空壓力（Pa）8:30 1130 60 組別 煅白（Kg） 硅鐵（Kg） 螢石（Kg） C1（g）常料 01 0 20（％）2 0 40（％）3 0 60（％）9:00 1160 60 859:30 1169 50 5010:00 1174 45 1010:30 1178 45 1011:00 1183 43 1011:30 1185 42 1012:00 1189 44 1012:30 1191 40 713:00 1193 38 713:30 1195 38 514:00 1198 38 514:30 1199 38 515:00 1199 35 515:30 1199 35 5 表 34 還原爐原始數(shù)據(jù)表冷卻水溫（℃）時間（h） 爐溫（℃） 電流（A）左 右真空壓力（Pa）8:20 1130 60 8:30 1135 60 9:00 1150 48 659:30 1158 45 2010:00 1166 44 1010:30 1176 43 711:00 1186 41 511:30 1192 40 512:00 1195 39 512:30 1198 38 513:00 1199 38 513:30 1199 38 514:00 1199 36 514:30 1199 36 515:00 1200 36 515:30 1200 36 5表 35 還原爐原始數(shù)據(jù)表 冷卻水溫（℃）時間（h） 爐溫（℃） 電流（A）左 右真空壓力（Pa）9:00 1130 60 9:30 1145 55 圖 31 時間爐溫由上圖可知：隨之還原反應的進行，爐溫越來越高，到最后趨于平穩(wěn)。趨于平穩(wěn)后的溫度物料的還原溫度。圖 32 時間電流10:00 1158 53 5010:30 1168 50 3011:00 1176 47 1511:30 1182 45 1012:00 1188 41 1012:30 1194 40 713:00 1199 39 713:30 1199 39 714:00 1200 39 714:30 1202 38 715:00 1204 36 515:30 1204 35 516:00 1204 35 516:30 1204 35 5 由上圖可知：隨著時間的推移，電流越來越低。最后趨于平穩(wěn)。圖 33（a） 時間冷卻水溫圖 33（b） 時間冷卻水溫 由以上兩圖可知：隨著還原反應的進行，夾套的冷卻水溫，先增后減，最后趨于平穩(wěn)。圖 34 時間真空度 由上圖可知：隨著還原反應的進行，真空度快速降低，后趨于平穩(wěn)。 粗鎂得率分析 每組中對照組的配方都是相同的。實驗組不加螢石，其余參數(shù)不變。對照組：、第 1 組：C120g；第 2 組：C140g；第 3 組：C160g。表 36 鎂產(chǎn)量與工藝參數(shù)對照表粗鎂產(chǎn)量(Kg)組別 C1 添加量（g） 常料 C1總產(chǎn)量（Kg）粗鎂結晶情況還原渣燒結情況1 20 致密光亮 都很好扒2 40 致密光亮 都好扒，但添加礦化劑的渣料比較軟，易碎3 60 致密光亮 添加礦化劑的渣料有點硬。不是很好扒 還原渣料形貌分析 由于渣料照片類似。故只取一組作對比。以下 a 圖是加入 C1 的渣料形貌圖，b 圖是加入螢石的渣料形貌圖。 a 圖 加入 C1 的渣料 b 圖 加入螢石的渣料圖 35 還原渣料形貌由以上兩圖對比可看出加入 C1 的渣料是塊狀的。而加入螢石的渣料則是粉末狀的。 氟含量檢測圖 36 加入螢石渣料的 SEMEDS 圖譜 圖 37 加入 C1(20g)渣料的 SEMEDS 圖譜圖 38 加入 C1(40g)渣料的 SEMEDS 圖譜圖 39 加入 C1(60g)渣料的 SEMEDS 圖譜 圖譜分析：由以上四幅圖對比可知，加入螢石的渣料氟的含量很高。而加入 C1 的渣料中則不含氟。第 4 章 結論由于現(xiàn)有條件不足，以及時間的關系，只取了以上三組數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)較少。但通過第 3 章實驗結果與討論可知，C1 可以替代螢石。 實驗結論： 本實驗礦化劑 C1 的添加量分別是 ％、％、％。但通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，C1 的添加量仍可做一些調(diào)整。所以，在今后的實驗過程中，我們可以嘗試再減少 C1 的用量。 由表 36 可知，加入 C1 后，粗鎂的產(chǎn)量并未降低。 由圖 35 可知，還原后的渣料是塊狀的，并不像傳統(tǒng)加了螢石的渣料是粉化的。而塊狀在鎂渣的利用中，更好處理。 由圖 36 到圖 39 對比可知，加入 C1 后的還原渣料中沒有氟。 致 謝 值此論文截稿之際，我由衷的感謝韓老師對我的悉心指導，在學術上對我嚴格要求，使我具備了一定的科研能力，為培養(yǎng)我傾注了大量的心血和精力。以及在生活上的親切關懷。韓老師平易近人，憑借造詣頗深的理論知識，勤勉積極的工作作風，嚴謹求實的治學態(tài)度和高潔無尚的人格品質(zhì)，無時無刻地在熏陶著我。本論文從選題，到開題，再到初稿，最后到定稿都傾注了老師大量的心血，尤其是每次老師總是不厭其煩的再三審視。在實驗中，老師經(jīng)驗豐富，在無數(shù)地方給與了我指點迷津。兩個月的時間不長，老師的傾囊相授，使我醍醐灌頂。老師的指導不僅讓我順利的完成了畢業(yè)論文，讓我更加深刻的體會到學習知識的巧妙思路，科學有效的實驗方法，如何發(fā)現(xiàn)和解決問題。而且老師的教授潛移默化的影響到我的生活。感謝北方民族大學材料科學與工程學院的所有老師，感謝他們在我學業(yè)和生活上給予的支持和幫助。感謝物研所的連師父和竇師傅。 參考文獻 [1]黃西平,張琦等. 有色冶金節(jié)能,2022（5）:68.[3]朱祖武,[J].南昌高專學報,2022（2）:9294. 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