【摘要】：我國磷化工行業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)也面臨著生產(chǎn)過程中大量磷化工固體廢物產(chǎn)生對環(huán)境造成污染的問題。云南是我國重要的磷化工產(chǎn)業(yè)基地,黃磷生產(chǎn)過程中,黃磷爐渣產(chǎn)生量大,由于無法及時(shí)得到處理導(dǎo)致這些爐渣處于長期堆存的狀態(tài),而這種堆存方式會(huì)對周圍環(huán)境以及人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。目前對黃磷爐渣的綜合利用途徑主要是用于生產(chǎn)水泥、混凝土等附加值相對較低的產(chǎn)品。研究證實(shí)以黃磷爐渣為原料制備微晶玻璃可以充分發(fā)揮黃磷爐渣的資源化價(jià)值,但在其制備過程中基礎(chǔ)玻璃核化、晶化溫度高以及能耗大等問題也隨之而來,在一定程度上限制了黃磷爐渣高附加值利用。本文基于堿金屬氧化物可以有效降低熔渣熔點(diǎn)同時(shí)也可能促進(jìn)黃磷爐渣基礎(chǔ)玻璃析晶的作用,選取K_2O、Na_2O、Li_2O三種堿金屬氧化物,考察其對黃磷爐渣微晶玻璃析晶行為的影響;同時(shí)借助有限元方法建立添加K_2O的基礎(chǔ)玻璃溫度場模型,確定核化、晶化過程的最佳升溫速率范圍。本論文旨在降低黃磷爐渣基礎(chǔ)玻璃核化、晶化溫度,減少耗能,最終為黃磷爐渣微晶玻璃制備過程中熱處理工藝參數(shù)的優(yōu)化提供理論指導(dǎo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著K_2O添加量的增加,黃磷爐渣基礎(chǔ)玻璃析晶活化能呈現(xiàn)先減小后增大得趨勢,當(dāng)外加K_2O的添加量達(dá)到3 wt%時(shí),析晶峰溫度最低,析晶活化能最低,析晶能力最強(qiáng),主晶相類型為硅灰石;隨著Na_2O添加量的增加,黃磷爐渣基礎(chǔ)玻璃析晶活化能呈現(xiàn)遞減趨勢,當(dāng)Na_2O的添加量為5 wt%時(shí)微晶玻璃的晶體微觀結(jié)構(gòu)最佳,晶體結(jié)構(gòu)整齊、致密;隨著Li_2O添加量增加,黃磷爐渣基礎(chǔ)玻璃析晶活化能呈現(xiàn)遞減趨勢,當(dāng)Li_2O的添加量達(dá)到7 wt%時(shí)析晶峰溫度最低,析晶活化能最低,析晶能力最強(qiáng),晶相類型為硅灰石。借用有限元方法分析發(fā)現(xiàn):添加3 wt%和6 wt%K_2O黃磷爐渣基礎(chǔ)玻璃在核化加熱階段(25~780℃)的加熱速率范圍應(yīng)分別控制在2.65~5.59℃/min、2.55~5.47℃/min;晶化加熱階段(780~975℃)的加熱速率范圍應(yīng)分別控制在0.84~3.95℃/min、0.96~4.54℃/min可使△T_h、△T_j控制在1~10℃以內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在晶化、核化升溫速率較低的情況下可以得到晶體排列更加致密有序的微晶玻璃。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X705
【圖文】：

技術(shù)路線圖

由圖 2.1 可知主體制備工藝主要有三部分，分別為配料混料、基礎(chǔ)玻璃制備以及微晶玻璃制備：（1） 配料混料：將爐渣經(jīng)干燥、粉碎后過 180 目篩并取篩下物備用，根據(jù)設(shè)計(jì)配比稱取原料并放入混樣機(jī)中進(jìn)行均勻混合。（2） 基礎(chǔ)玻璃的制備：原料混合均勻后倒入剛玉坩堝，置于 1350℃的高溫下進(jìn)行熔制，保溫 2.5h 澄清均化后立即轉(zhuǎn)移熔融后的玻璃液到已預(yù)熱至 600℃的模具中澆注成型，再隨即將其置入 600℃的馬弗爐中退火兩小時(shí)，隨爐冷卻制得微晶玻璃樣品。（3） 微晶玻璃制備：根據(jù)差熱分析數(shù)據(jù)，核化溫度為在玻璃轉(zhuǎn)變溫度 Tc附近提高 50℃左右，晶化溫度為析晶峰溫度 Tp附近[97]，采用熔融法對基礎(chǔ)玻璃樣品進(jìn)行微晶化（核化、晶化）處理，退火后得到微晶玻璃試樣。

圖 3.1 不同含量 K2O 基礎(chǔ)玻璃 DTA 曲線Fig.3.1 DTA curves of different content of K2O basic glass.2 析晶動(dòng)力學(xué)分析在玻璃向晶相轉(zhuǎn)變的過程中，需要以高于或等于析晶活化能 E 的能量超越進(jìn)而析晶，可見基礎(chǔ)玻璃的析晶活化能 E 對研究玻璃析晶過程的重要性。據(jù) Kissinger 方程，利用差熱分析時(shí)不同升溫速率β對應(yīng)不同的析晶峰溫度制 K0、K3、K6 和 K9 黃磷爐渣基礎(chǔ)玻璃的 ln(Tp2/β)-(l/Tp)直線圖，如圖 3.2繪制所得的四條直線斜率 E/R 計(jì)算得到四個(gè)黃磷爐渣基礎(chǔ)玻璃樣品的析晶能 E，如表 3.2 所示。通過計(jì)算可得 K0 黃磷爐渣基礎(chǔ)玻璃試樣的析晶活化能 E 值為 385.7ol，K3 基礎(chǔ)玻璃試樣的 E 值為 381.67 kJ/mol，K6 基礎(chǔ)玻璃試樣的 E 值為.03 kJ/mol，K9 基礎(chǔ)玻璃試樣的析晶活化能 E 為 743.01 kJ/mol。由表 3.2 可知添加量 K2O 的增加，黃磷爐渣基礎(chǔ)玻璃試樣的析晶活化能 E 先降低后升高

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃小鳳;李國標(biāo);劉紅盼;馬麗萍;付建秋;蔣明;;CaF_2對自然冷卻黃磷爐渣微晶玻璃析晶行為影響[J];人工晶體學(xué)報(bào);2015年07期

2 唐秋華;吳再豪;余震;方毅;;玻璃鋼化冷卻過程的建模與仿真[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2014年12期

3 郭彬;包磊;;基于ANSYS的北方寒冷地區(qū)玻璃窗溫度場有限元分析[J];河南科技;2014年20期

4 劉紅盼;黃小鳳;馬麗萍;付建秋;覃揚(yáng)頌;蔣明;;TiO_2對自然冷卻黃磷爐渣微晶玻璃析晶行為的影響[J];人工晶體學(xué)報(bào);2014年06期

5 程金樹;康俊峰;樓賢春;吳昊;劉楷;;核化溫度對微晶玻璃析晶性能的影響[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

6 王藝慈;于文武;張建良;羅果萍;姜祺;;包鋼高爐渣微晶玻璃的析晶動(dòng)力學(xué)及顯微結(jié)構(gòu)分析[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2014年01期

7 劉春江;喬富東;黃賓;謝家聲;;微晶石工藝技術(shù)的探討及其產(chǎn)品缺陷的解決方法[J];佛山陶瓷;2013年03期

8 覃揚(yáng)頌;王重華;黃小鳳;馬麗萍;蔣明;周濤;;熔融態(tài)黃磷爐渣的綜合利用現(xiàn)狀[J];化工進(jìn)展;2012年10期

9 湯李纓;韓榮薈;全健;;MnO_2對磷渣微晶玻璃顯微結(jié)構(gòu)和性能的影響[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

10 翟青霞;黃海蛟;劉東;劉克敢;;解析SEM&EDS分析原理及應(yīng)用[J];印制電路信息;2012年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 劉紅盼;自然冷卻黃磷爐渣制備微晶玻璃過程調(diào)控及元素行為研究[D];昆明理工大學(xué);2017年

2 王靜;MgO-Al_2O_3-SiO_2透明微晶玻璃結(jié)構(gòu)與性能的研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

3 孫濤;硼硅酸鹽微晶玻璃析晶動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2009年

4 陳偉民;氟硅酸鹽微晶玻璃的研究[D];華南理工大學(xué);1997年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李國標(biāo);黃磷爐渣與滇池底泥協(xié)同制備微晶玻璃研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

2 覃揚(yáng)頌;塊狀黃磷爐渣制備微晶玻璃的微晶化調(diào)控研究[D];昆明理工大學(xué);2013年

3 李冰;堇青石基尾礦微晶玻璃的制備及其介電性能的研究[D];遼寧科技大學(xué);2012年

4 陳志文;CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃結(jié)合氧化鋁復(fù)合材料的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

5 張慶彬;復(fù)合助熔劑對LAS微晶玻璃金剛石復(fù)合材料性能的影響[D];天津大學(xué);2012年

6 聶應(yīng)松;浮法玻璃成形過程的計(jì)算機(jī)仿真模型研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

7 李旨遠(yuǎn);基于瞬態(tài)傳熱的鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2009年

8 王雪振;基于溫度場的微觀組織生長過程的計(jì)算機(jī)模擬[D];蘭州理工大學(xué);2007年

9 張陜鋒;正交異性板扁平鋼箱梁若干問題研究[D];東南大學(xué);2006年

10 段磊;定型模內(nèi)塑料異型材冷卻過程數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];大連理工大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2804019