基本信息
- 項目名稱：
- 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
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 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，包括制備燒結承重磚、燒結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，包括制備燒結承重磚、燒結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。研究結果表明：(1) 等靜壓成型所制備的磚體抗壓強度（34.8MPa）比可塑（手壓）成型的磚體抗壓強度（19.5MPa）高得多，但與燒結磚的國家標準相比，兩種成型方式的各種性能都達到標準。(2) 結合磚體性能和耗能之間的性價比，燒結多孔磚采用的燒結溫度為1100℃較好。用CaCO3代替CaO后，，燒結多孔磚的氣孔率得到很大提高，達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。
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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。
科學性、先進性及獨特之處
- 首次利用長江沿岸低品位石英砂制備高性能建筑材料，通過前期初步試驗和性能檢測，該種建筑材料的性能遠好于目前市售該類建筑材料的性能。 將目前建筑材料質量低、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現(xiàn)它更高更大的經(jīng)濟價值，以及對附件地區(qū)其他相關領域產(chǎn)業(yè)起到積極的聯(lián)動作用。
應用價值和現(xiàn)實意義
- (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，消除洪澇災害。
學術論文摘要
- 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，包括制備燒結承重磚、燒結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。研究結果表明：(1) 等靜壓成型所制備的磚體抗壓強度（34.8MPa）比可塑（手壓）成型的磚體抗壓強度（19.5MPa）高得多，但與燒結磚的國家標準相比，兩種成型方式的各種性能都達到標準。(2) 結合磚體性能和耗能之間的性價比，燒結多孔磚采用的燒結溫度為1100℃較好。用CaCO3代替CaO后，，燒結多孔磚的氣孔率得到很大提高，達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、本作品相關內容已經(jīng)在多種學術期刊上公開發(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構研究。 (4) 2010年，材料導報，國內外絕熱保溫材料的研究現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢。 2、本作品相關內容已經(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。
鑒定結果
- 無
參考文獻
- [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，國內外工業(yè)隨著科技的發(fā)展日新月異，在當今工業(yè)原料需求量大大增加的時期里，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)品性價比過低所致。隨著科技的進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比的“綠色”產(chǎn)品。發(fā)展到當今，高品位石英砂作為一種應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用于光學玻璃、航天、航海、軍事工業(yè)和尖端科學儀器等工業(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，使得石英砂的性價比值較低，幾乎很難體現(xiàn)它的經(jīng)濟價值。 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。最近國家質量技術監(jiān)督局對燒結承重磚質量進行監(jiān)督抽查，抽查發(fā)現(xiàn)，相當一部分燒結承重磚存在質量問題。 隨著城市建設的推進，國內外墻體材料工業(yè)也得到迅猛發(fā)展，燒結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，開采適量，每年都進行勘察，在分析采砂區(qū)的泥砂補給及對河勢的影響的基礎之上調整河道采砂，在保證河勢穩(wěn)定的前提下取得了可觀的經(jīng)濟效益。 根據(jù)本論文的研究背景及發(fā)展狀況分析，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，目前在國內外未見其他科研工作組刊登相關報道。將目前建筑材料質量低、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現(xiàn)它更高更大的經(jīng)濟價值。
