硼廢料對赤陶體燒制過程中相態和微觀組織發展的影響

【引言】

傳統陶瓷行業的制造商和客戶都像其他行業一樣，需要高質量、低成本的產品。環境保護和節能也被認為是重要的事情。因此，除了尋找替代原料外，可回收廢棄物作為一種可能的替代品近年來也引起了人們的關注。土耳其擁有世界硼總儲量的63%，為6.4億噸。Etibor K?rka硼砂公司是土耳其大的硼砂生產商。生產一噸硼砂，將產生500公斤脫水篩渣。由于所產生的廢料回收率較低，因此，它的處理目前是一個嚴重的問題。

【成果介紹】

S. Kurama等人使用不同數量的Etibor K?rka Borax公司的脫水篩渣，結合一種粘土以及當地一家衛生潔具廠提供的長石廢棄物，開發了一種實驗性的赤陶體地磚。在實驗室條件下，采用干法壓制成型了幾種配方。所獲得的樣品在選定的高溫度（1050，1100和1150 °C）下燒制，以確定佳的燒制溫度。在此溫度下，通過增加脫水篩渣的摻量代替衛生潔具的摻量，確定了產物的線性燒制收縮率、吸水率和斷裂強度等工藝性能。采用X射線衍射法測定了原料的相含量和燒制組分的相含量。在10 °C/min的升溫速率下，使用Linseis的同步熱分析儀L81對脫水篩渣進行了熱分析。采用掃描電鏡對所選試樣的拋光表面進行了分析。結果表明，與標準的粘土和衛生潔具廢料混合物相比，脫水篩渣作為一種共熔劑在實驗陶體內的存在大大加快了玻璃化過程。研究結果表明，利用脫水篩渣與粘土和衛生潔具廢棄物混合作為生產赤陶地磚的原料具有廣闊的應用前景。

【圖文導讀】

圖1 脫水篩渣的同步DTA-TGA曲線

圖2 研究配方的物理性質。（a）脫水篩渣含量對水吸附量的影響；（b）線性燒制收縮率隨脫水篩渣含量的變化；（c）燒制彎曲強度隨脫水篩渣含量的變化

圖3 脫水篩渣的X射線衍射光譜

圖4 所選配方在1100 °C下燒制的XRD衍射光譜

圖5 std配方在1100 °C下燒制的的背向散射掃描電鏡圖像

圖6 B40配方在1100 °C下燒制的的背向散射掃描電鏡圖像

【結論】

針對工業化前的研究結果，報道了脫水篩渣作為衛生潔具廢渣的替代物后對幾種不同峰值溫度燒制的實驗赤陶地磚配方的物理力學性能和微觀結構的影響。結果表明，在不同的燒成溫度下，脫水篩渣的加入均能改善玻璃化過程。雖然B20配方在1150 °C下燒制具有高的彎曲強度和低的水吸附(分別為436 kgf和0.1%)，但是對同一個配方來說在1100 °C下燒制的彎曲強度值380 kgf和水吸附值0.6%也可以被視為可接受的值。脫水篩渣中硼和高堿土氧化物的存在改善了其物理力學性能。這些氧化物在燒制溫度達到峰值時變為粘性較小的液相，促進了玻璃化。根據XRD數據，發現莫來石是燒結過程中形成的主要晶相。雖然在脫水篩渣配方的結晶相含量之間沒有發現任何相當大的差異，但是非晶態相的量隨著脫水篩渣摻入量的增加和燒成溫度的升高逐漸增加。