硼废料对赤陶体烧制过程中相态和微观组织发展的影响

【引言】

传统陶瓷行业的制造商和客户都像其他行业一样，需要高质量、低成本的产品。环境保护和节能也被认为是重要的事情。因此，除了寻找替代原料外，可回收废弃物作为一种可能的替代品近年来也引起了人们的关注。土耳其拥有世界硼总储量的63%，为6.4亿吨。Etibor K?rka硼砂公司是土耳其大的硼砂生产商。生产一吨硼砂，将产生500公斤脱水筛渣。由于所产生的废料回收率较低，因此，它的处理目前是一个严重的问题。

【成果介绍】

S. Kurama等人使用不同数量的Etibor K?rka Borax公司的脱水筛渣，结合一种粘土以及当地一家卫生洁具厂提供的长石废弃物，开发了一种实验性的赤陶体地砖。在实验室条件下，采用干法压制成型了几种配方。所获得的样品在选定的温度（1050，1100和1150 °C）下烧制，以确定的烧制温度。在此温度下，通过增加脱水筛渣的掺量代替卫生洁具的掺量，确定了产物的线性烧制收缩率、吸水率和断裂强度等工艺性能。采用X射线衍射法测定了原料的相含量和烧制组分的相含量。在10 °C/min的升温速率下，使用Linseis的同步热分析仪L81对脱水筛渣进行了热分析。采用扫描电镜对所选试样的抛光表面进行了分析。结果表明，与标准的粘土和卫生洁具废料混合物相比，脱水筛渣作为一种共熔剂在实验陶体内的存在大大加快了玻璃化过程。研究结果表明，利用脱水筛渣与粘土和卫生洁具废弃物混合作为生产赤陶地砖的原料具有广阔的应用前景。

【图文导读】

图1 脱水筛渣的同步DTA-TGA曲线

图2 研究配方的物理性质。（a）脱水筛渣含量对水吸附量的影响；（b）线性烧制收缩率随脱水筛渣含量的变化；（c）烧制弯曲强度随脱水筛渣含量的变化

图3 脱水筛渣的X射线衍射光谱

图4 所选配方在1100 °C下烧制的XRD衍射光谱

图5 std配方在1100 °C下烧制的的背向散射扫描电镜图像

图6 B40配方在1100 °C下烧制的的背向散射扫描电镜图像

【结论】

针对工业化前的研究结果，报道了脱水筛渣作为卫生洁具废渣的替代物后对几种不同峰值温度烧制的实验赤陶地砖配方的物理力学性能和微观结构的影响。结果表明，在不同的烧成温度下，脱水筛渣的加入均能改善玻璃化过程。虽然B20配方在1150 °C下烧制具有的弯曲强度和低的水吸附(分别为436 kgf和0.1%)，但是对同一个配方来说在1100 °C下烧制的弯曲强度值380 kgf和水吸附值0.6%也可以被视为可接受的值。脱水筛渣中硼和高碱土氧化物的存在改善了其物理力学性能。这些氧化物在烧制温度达到峰值时变为粘性较小的液相，促进了玻璃化。根据XRD数据，发现莫来石是烧结过程中形成的主要晶相。虽然在脱水筛渣配方的结晶相含量之间没有发现任何相当大的差异，但是非晶态相的量随着脱水筛渣掺入量的增加和烧成温度的升高逐渐增加。