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溫度對赤泥輕質陶粒燒結的影響
2020-08-05 訪問量：1594
赤泥是氧化鋁生產過程中排出的工業固體廢渣，一般每生產1噸氧化鋁大約排放1t~2t赤泥。目前，我國赤泥年排放量超過5000萬噸，累計赤泥堆存量超過2億凹，而綜合利用率僅為4%。赤泥大量閑置堆存，既占用土地，浪費資源，又對環境造成了嚴重污染，阻礙了鋁工業的可持續發展。因此，如何大量利用赤泥成為亟待解決的問題。
輕質陶粒是一種人造輕集料，一般由頁巖、粘土巖、工業廢棄物等經粉碎、篩分、成球后，在高溫下燒結而成。輕質陶粒保溫隔熱性能好，堆積密度低、耐腐蝕、耐高溫，可用于新型墻體材料的生產。
在赤泥輕質陶粒設備過程中，燒結機溫度對陶粒性能有顯著影響。當燒結溫度由1000℃增加到1150℃時，陶粒的表觀密度先減小后增大，筒壓強度先減小后增大，吸水率逐漸減小。這是因為當燒結溫度較低時，陶粒內部液相較少，隨著溫度的升高，陶粒內部液相增多。陶粒燒結溫度越高，生成的液相越多，液相粘度越小。
當燒結溫度為1000℃時，一方面成孔劑反應放出的氣體在熔融液相中膨脹時，由于生成的液相較少，液相粘度較大，陶粒內部不能形成較大的孔結構；另一方面，在該溫度下，晶界移動和傳質速率慢，較大粘度的液相不能填補燒結過程中產生的缺陷孔，使制得的陶粒表觀密度大，簡壓強度高，吸水率高。當燒結溫度由1000℃增加到1150℃時，陶粒內部生成的液相增多，液相粘度下降，成孔劑反應放出的氣體在熔融液相中膨脹，使陶粒內部形成的氣孔增大，同時，晶界移動和傳質速率加快，較低粘度的液相填補氣孔間壁中的缺陷孔，使陶粒內部形成了較大的封閉氣孔，因此，陶粒的表觀密度降低，吸水率降低。
當燒結溫度超過1150℃以后，陶粒內部產生了足夠多的液相，液相粘度顯著下降，成孔劑反應放出的氣體能夠形成較大的氣孔，但是由于液相粘度過低，孔結構不能維持，故出現塌孔的現象，陶粒內部氣孔變小，陶粒體積收縮，表觀密度增加，簡壓強度增加。同時，液相進一步填補燒結過程中產生的缺陷孔，使氣孔間壁更加致密，陶粒吸水率降低。
綜合以上分析，燒結溫度為1150℃潤濕固體顆粒并促使其發生重排。隨著溫度的升高，顆粒的在液相中因化學位梯度不同而使固相溶解，并在化學位梯度相對較低的部位結晶)。在燒結溫度超過950以后，鈣長石(CaO. Al2O3.2SiO2)和透輝石(CaO. MgO.2SiO2)的量不斷增加，燒結過程中產生的尖晶石(2Al203.3SiO2)隨溫度繼續升高轉變成化學性能穩定的莫來石(3Al2032SiO2)。
當溫度超過10409℃以后，玻璃相逐漸形成。在毛細管力的作用下，熔融玻璃相填補缺陷孔，并粘結顆粒形成網狀結構，從而賦予陶粒良好機械性能。
