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基本信息

項(xiàng)目名稱：
利用低品位石英砂制備高性能建筑材料的可行性研究
小類：
能源化工
簡介：
以節(jié)約粘土資源及開發(fā)高性能建筑材料為目的，利用長江沿岸低品位石英砂開發(fā)研制新的建筑材料，包括制備燒結(jié)承重磚、燒結(jié)多孔磚和免燒多孔磚，探索利用低品位石英砂制備高性能建筑材料的可行性。
詳細(xì)介紹：
以節(jié)約粘土資源及開發(fā)高性能建筑材料為目的，利用長江沿岸低品位石英砂開發(fā)研制新的建筑材料，包括制備燒結(jié)承重磚、燒結(jié)多孔磚和免燒多孔磚，探索利用低品位石英砂制備高性能建筑材料的可行性。研究結(jié)果表明：(1) 等靜壓成型所制備的磚體抗壓強(qiáng)度（34.8MPa）比可塑（手壓）成型的磚體抗壓強(qiáng)度（19.5MPa）高得多，但與燒結(jié)磚的國家標(biāo)準(zhǔn)相比，兩種成型方式的各種性能都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。(2) 結(jié)合磚體性能和耗能之間的性價(jià)比，燒結(jié)多孔磚采用的燒結(jié)溫度為1100℃較好。用CaCO3代替CaO后，，燒結(jié)多孔磚的氣孔率得到很大提高，達(dá)77.2%。(3) 通過工藝優(yōu)化，采用石英砂60%，水泥39%，發(fā)泡劑1%，料 : 水料比 1.1，可以制備得到密度為0.628g/cm3，氣孔率為74.586%，抗壓強(qiáng)度為1.9MPa的石英砂免燒多孔磚，且磚體形狀完整。因此，利用低品位石英砂制備高性能建筑材料是可行的。

作品圖片

  • 利用低品位石英砂制備高性能建筑材料的可行性研究
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作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

針對目前建筑材料質(zhì)量低、節(jié)約土地（粘土）資源工程巨大和治理長江河道難三大問題于一體進(jìn)行研究，利用長江沿岸低品位石英砂為主要原料，模仿制備各種建筑材料企業(yè)的生產(chǎn)工藝，將長江沿岸低品位石英砂經(jīng)過簡單的原料加工，添加少量輔助原料，開發(fā)出高性能新型石英砂建筑材料。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

首次利用長江沿岸低品位石英砂制備高性能建筑材料，通過前期初步試驗(yàn)和性能檢測，該種建筑材料的性能遠(yuǎn)好于目前市售該類建筑材料的性能。 將目前建筑材料質(zhì)量低、節(jié)約土地（粘土）資源工程巨大和治理長江河道難三大問題于一體進(jìn)行研究，并使長江沿岸豐富的低品位天然石英砂礦物資源實(shí)現(xiàn)它更高更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，以及對附件地區(qū)其他相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)起到積極的聯(lián)動作用。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

(1) 利用長江沿岸低品位石英砂為主要原料制備高性能新型建筑材料不僅對長江沿岸的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到巨大的推動作用，而且可以改善長江沿岸及周邊地區(qū)人們的居住環(huán)境。 (2) 利用低品位石英砂為主要原料制備高性能新型建筑材料，節(jié)約了人類賴以生存的土地（粘土）資源。 (3) 合理的充分開發(fā)長江沿岸低品位石英砂資源為主要原料制備高性能新型建筑材料，可以清理長江河道使河道順暢通航，消除洪澇災(zāi)害。

學(xué)術(shù)論文摘要

以節(jié)約粘土資源及開發(fā)高性能建筑材料為目的，利用長江沿岸低品位石英砂開發(fā)研制新的建筑材料，包括制備燒結(jié)承重磚、燒結(jié)多孔磚和免燒多孔磚，探索利用低品位石英砂制備高性能建筑材料的可行性。研究結(jié)果表明：(1) 等靜壓成型所制備的磚體抗壓強(qiáng)度（34.8MPa）比可塑（手壓）成型的磚體抗壓強(qiáng)度（19.5MPa）高得多，但與燒結(jié)磚的國家標(biāo)準(zhǔn)相比，兩種成型方式的各種性能都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。(2) 結(jié)合磚體性能和耗能之間的性價(jià)比，燒結(jié)多孔磚采用的燒結(jié)溫度為1100℃較好。用CaCO3代替CaO后，，燒結(jié)多孔磚的氣孔率得到很大提高，達(dá)77.2%。(3) 通過工藝優(yōu)化，采用石英砂60%，水泥39%，發(fā)泡劑1%，料 : 水料比 1.1，可以制備得到密度為0.628g/cm3，氣孔率為74.586%，抗壓強(qiáng)度為1.9MPa的石英砂免燒多孔磚，且磚體形狀完整。因此，利用低品位石英砂制備高性能建筑材料是可行的。

獲獎情況

1、本作品相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)在多種學(xué)術(shù)期刊上公開發(fā)表： (1) 2009年，中國陶瓷工業(yè)，等靜壓成型壓力對石英砂燒結(jié)磚性能的影響研究。 (2) 2010年，中國陶瓷工業(yè)，成型方式對石英砂燒結(jié)磚性能的影響研究。 (3) 2010年，新型建筑材料，利用低品位石英砂制備保溫磚的孔結(jié)構(gòu)研究。 (4) 2010年，材料導(dǎo)報(bào)，國內(nèi)外絕熱保溫材料的研究現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢。 2、本作品相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)申請中國發(fā)明專利： (1) 2009年，一種石英砂多孔陶瓷材料及其制備方工藝，申請?zhí)枺?00910186512.0。 (2) 2010年，一種石英砂不燒多孔磚及其制備方工藝，申請?zhí)枺?01010160029.8。

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

[1] S. Correia, G. Dienstmann, M. Folgueras. Effect of quartz sand replacement by agate rejects in triaxial porcelain. Journal of Hazardous Materials, 2009, 163(1): 315-322 [2] M. S. E. Mahllawy. Characteristics of acid resisting bricks made from quarry residues and waste steel slag[J]. Construction and Building Materials, 2008, 22: 1887–1896 [3] H. M. Algin, P. Turgut. Cotton and limestone powder wastes as brick material[J]. Construction and Building Materials, 2008, 22: 1074-1080 [4] I. Styriakova, I. Styriak, P. Malachovsky. Bacterial clay release and iron dissolution during the quality improvement of quartz sands. Hydrometallurgy, 2007, 89: 99-106 [5] J. Hemanth. Quartz reinforced chilled metal matrix composite (CMMC) for automotive applications. Materials and Design, 2009, 30: 323-329

同類課題研究水平概述

目前，國內(nèi)外工業(yè)隨著科技的發(fā)展日新月異，在當(dāng)今工業(yè)原料需求量大大增加的時(shí)期里，各種能夠被利用的高品位天然或合成的礦物原料都被廣泛的利用于工業(yè)生產(chǎn)，高品位石英砂就是其中一種。經(jīng)過幾十年甚至上百年的工業(yè)發(fā)展，有些工業(yè)相繼改行甚至倒閉，其中重要的原因之一就是原料資源消耗待盡，產(chǎn)品性價(jià)比過低所致。隨著科技的進(jìn)步和高品位天然資源的消耗，不少新興產(chǎn)業(yè)隨之產(chǎn)生，在這些產(chǎn)業(yè)中，絕大部分是利用工業(yè)廢料或低品位原料制備高性價(jià)比的“綠色”產(chǎn)品。發(fā)展到當(dāng)今，高品位石英砂作為一種應(yīng)用非常廣泛的非金屬礦物原料，大量用于鑄造工業(yè)、玻璃制造、磚體建筑、建筑工業(yè)及塑料和填料工業(yè)；更高品位的石英砂還應(yīng)用于光學(xué)玻璃、航天、航海、軍事工業(yè)和尖端科學(xué)儀器等工業(yè)部門。但是絕大部分工業(yè)生產(chǎn)都在消耗高品位石英砂，甚至有部分石英砂被用于房屋建筑的混合砂漿，使得石英砂的性價(jià)比值較低，幾乎很難體現(xiàn)它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 近年來由于全國范圍建筑業(yè)的大發(fā)展，出現(xiàn)了粗制濫造的不良傾向。最近國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局對燒結(jié)承重磚質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督抽查，抽查發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)一部分燒結(jié)承重磚存在質(zhì)量問題。 隨著城市建設(shè)的推進(jìn)，國內(nèi)外墻體材料工業(yè)也得到迅猛發(fā)展，燒結(jié)粘土磚消耗了大量的土地（粘土）資源且性能較差，因此，我國的墻體材料也必須向節(jié)能利廢、保溫隔熱、高強(qiáng)耐久、空心、大塊型方向發(fā)展。 近年來水土流失加劇，連續(xù)發(fā)生特大洪水造成大量泥砂淤積在長江中下游航道，嚴(yán)重影響航行。長江中下游有礙航淺灘30多處。為疏浚清淤和整治航道，長江全線將動用20艘大型挖泥船作業(yè)，顯然航道整治離不開河道采砂。只要選址得當(dāng)，開采適量，每年都進(jìn)行勘察，在分析采砂區(qū)的泥砂補(bǔ)給及對河勢的影響的基礎(chǔ)之上調(diào)整河道采砂，在保證河勢穩(wěn)定的前提下取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 根據(jù)本論文的研究背景及發(fā)展?fàn)顩r分析，利用長江沿岸低品位石英砂為主要原料制備高性能新型保溫隔熱材料，目前在國內(nèi)外未見其他科研工作組刊登相關(guān)報(bào)道。將目前建筑材料質(zhì)量低、節(jié)約土地（粘土）資源工程巨大和治理長江河道難三大問題于一體進(jìn)行研究，并使長江沿岸豐富的低品位天然石英砂礦物資源實(shí)現(xiàn)它更高更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
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