陶瓷廢渣高效利用技術基礎研究

《陶瓷廢渣高效利用技術基礎研究》是依託北京大學，由王習東擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：陶瓷廢渣高效利用技術基礎研究
• 項目負責人：王習東
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

針對我國目前陶瓷廢渣處理過程中工藝選擇不合理、利用產品價值低、處理成本高、基礎研究不夠、缺乏創新工藝等問題，本項目根據陶瓷廢渣的特點，擬對陶瓷廢渣採用分類處理合成陶瓷纖廢渣纖維、氮氧化物複合耐火材料、多孔保溫材料等高附加值的產品。建立陶瓷廢渣成纖性能與熔體黏度、表面張力之間的關係模型，揭示成纖過程中熱傳遞與熔體物相結構之間的變化規律，為陶瓷廢渣製備陶瓷纖維提供理論依據和工藝參數；獲得利用陶瓷廢渣製備氮氧化物複合耐火材料的熱力學和動力學數據，最佳化溫度、時間等工藝參數，為半工業/工業生產奠定理論基礎；系統研究利用陶瓷廢渣製備多孔隔熱保溫材料過程中的相關機理，獲得並最佳化造孔劑、成型工藝、燒結溫度、合成時間等工藝參數，構建多孔保溫材料性能與物性之間的模型；為陶瓷廢渣的高效利用奠定技術基礎。

結題摘要

本項目針對我國目前陶瓷廢渣處理過程中工藝選擇不合理、利用產品價值低、處理成本高、基礎研究不夠、缺乏創新工藝等問題，對利用陶瓷廢渣合成氮氧化物複合耐火材料、無機纖維材料以及多孔保溫材料等高附加值產品進行了系統的理論與技術基礎研究。首先，在前期研究基礎上,利用陶瓷拋光廢渣合成了多種高性能的氮氧化物/氧化鋁復相耐火材料，系統研究了新型耐火材料產品製備與性能， 合成過程具體反應過程如下： SiO2 + Al2O3 + SiC + N2 →β-Si6-ZAlZOZN8-Z + Al2O3+CO 根據上述反應，陶瓷廢渣中Al2O3 和 SiC含量相對偏少，為此，我們加入廢棄的鋁碳複合耐火材料，如鐵水溝耐火材料等作為組成調控材料，另外,部分試驗添加了高鋁煤矸石 ,合成多種高性能的氮氧化物/氧化鋁復相耐火材料。 研究了廢棄物中有害元素的去除與遷移轉化規律。系統研究了高溫反應過程各工藝參數對所合成材料物相組成、分布、形態以及性能的影響規律。系統研究所合成產品的各項物理化學性能。 其次，研究了陶瓷廢渣與其它工業固廢耦合製備無機纖維的技術與裝備。同時,進一步製備多種纖維產品,如纖維毯、纖維板以及纖維管等。研究了所製備的陶瓷纖維板導熱係數與其物理性能的關係，建立了纖維導熱係數計算新模型，發表了多篇SCI收錄的專業論文。 最後，系統進行了陶瓷廢渣製備多孔保溫材料以及複合牆體研究，採用造孔技術（造孔劑或發泡劑等）研究了利用陶瓷廢渣製備多孔材料的方法，合成了多種高性能的多孔保溫材料，建立了新型多孔材料導熱係數模擬的數學模型。還一次合成了具有良好保溫性能與外牆結構裝飾於一體的複合外牆材料,發表SCI收錄的專業論文22篇，獲得國家發明專利授權10項，申請國家發明專利1項。獲得中國循環經濟協會科技獎一等獎1項，培養博士與碩士研究生7名，出站博士後3人。