-
题名铝灰基陶粒AlN高温发泡规律与机理研究
- 1
-
-
作者
胡好
朱星翰
杨玉飞
杨金忠
王亚韡
-
机构
中国科学院生态环境研究中心
国科大杭州高等研究院环境学院
中国科学院大学资源与环境学院
中国环境科学研究院
-
出处
《环境科学研究》
北大核心
2025年第7期1599-1611,共13页
-
基金
国家重点研发计划项目(No.2024YFC3906401)
宁波市科技计划项目(No.20212ZDYF020047,2022Z031)。
-
文摘
陶粒是全量化、绿色化消纳二次铝灰的重要途径,然而,烧结陶粒过程中的发泡行为及其影响因素尚不清晰。本研究以二次铝灰(SAD)为主要原料,结合飞灰、底渣制备多孔玻璃陶粒,采用单因素实验方法及热重-傅里叶红外联用技术、X射线衍射技术、傅里叶红外光谱、压汞法表征技术,系统探究AlN的高温原位发泡机理及工艺参数对陶粒微观结构的影响规律。结果表明:①AlN在烧结过程中氧化生成N_(2),并通过碱性氧化物调控硅铝酸盐熔体黏度,协同形成均匀孔隙;熔体黏度降低与Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO-MgO体系晶相生成(莫来石、尖晶石)共同优化陶粒微观结构的致密性。②单因素实验表明,硅铝比对AlN发泡过程的气泡形成与稳定机制具有决定性作用,而烧结温度和烧结时间通过调控液相生成速率与反应动力学辅助优化孔结构。③烧结温度1260℃、颗粒粒径2.0 cm、硅铝比2.0及烧结时间20 min为最优高温烧制工艺参数组合,该条件下制得陶粒的孔隙率可达33.7%,孔径集中于300~1000 nm,玻璃网络聚合度较高。研究显示,铝灰高温发泡机理可高效制备多孔玻璃陶粒,工艺参数通过调控AlN氧化动力学与熔体-晶相协同作用机制,可精准设计陶粒功能化孔隙结构。研究结果可为铝灰资源化提供无需外源发泡剂的全量化利用方案,较传统工艺生产成本低,同时可为危险废物高值化利用及轻质建材开发提供理论支撑与技术路径。
-
关键词
二次铝灰
多孔玻璃陶粒
高温原位发泡
氮化铝
孔隙结构
-
Keywords
secondary aluminum dross
porous glass ceramsite
in-situ high-temperature foaming
aluminum nitride
pore structure
-
分类号
X705
[环境科学与工程—环境工程]
-
