基本信息
- 项目名称：
- 利用低品位石英砂制备高性能建筑材料的可行性研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以节约粘土资源及开发高性能建筑材料为目的，利用长江沿岸低品位石英砂开发研制新的建筑材料，包括制备烧结承重砖、烧结多孔砖和免烧多孔砖，探索利用低品位石英砂制备高性能建筑材料的可行性。
- 详细介绍：
- 以节约粘土资源及开发高性能建筑材料为目的，利用长江沿岸低品位石英砂开发研制新的建筑材料，包括制备烧结承重砖、烧结多孔砖和免烧多孔砖，探索利用低品位石英砂制备高性能建筑材料的可行性。研究结果表明：(1) 等静压成型所制备的砖体抗压强度（34.8MPa）比可塑（手压）成型的砖体抗压强度（19.5MPa）高得多，但与烧结砖的国家标准相比，两种成型方式的各种性能都达到标准。(2) 结合砖体性能和耗能之间的性价比，烧结多孔砖采用的烧结温度为1100℃较好。用CaCO3代替CaO后，，烧结多孔砖的气孔率得到很大提高，达77.2%。(3) 通过工艺优化，采用石英砂60%，水泥39%，发泡剂1%，料 : 水料比 1.1，可以制备得到密度为0.628g/cm3，气孔率为74.586%，抗压强度为1.9MPa的石英砂免烧多孔砖，且砖体形状完整。因此，利用低品位石英砂制备高性能建筑材料是可行的。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 针对目前建筑材料质量低、节约土地（粘土）资源工程巨大和治理长江河道难三大问题于一体进行研究，利用长江沿岸低品位石英砂为主要原料，模仿制备各种建筑材料企业的生产工艺，将长江沿岸低品位石英砂经过简单的原料加工，添加少量辅助原料，开发出高性能新型石英砂建筑材料。
科学性、先进性及独特之处
- 首次利用长江沿岸低品位石英砂制备高性能建筑材料，通过前期初步试验和性能检测，该种建筑材料的性能远好于目前市售该类建筑材料的性能。 将目前建筑材料质量低、节约土地（粘土）资源工程巨大和治理长江河道难三大问题于一体进行研究，并使长江沿岸丰富的低品位天然石英砂矿物资源实现它更高更大的经济价值，以及对附件地区其他相关领域产业起到积极的联动作用。
应用价值和现实意义
- (1) 利用长江沿岸低品位石英砂为主要原料制备高性能新型建筑材料不仅对长江沿岸的经济发展起到巨大的推动作用，而且可以改善长江沿岸及周边地区人们的居住环境。 (2) 利用低品位石英砂为主要原料制备高性能新型建筑材料，节约了人类赖以生存的土地（粘土）资源。 (3) 合理的充分开发长江沿岸低品位石英砂资源为主要原料制备高性能新型建筑材料，可以清理长江河道使河道顺畅通航，消除洪涝灾害。
学术论文摘要
- 以节约粘土资源及开发高性能建筑材料为目的，利用长江沿岸低品位石英砂开发研制新的建筑材料，包括制备烧结承重砖、烧结多孔砖和免烧多孔砖，探索利用低品位石英砂制备高性能建筑材料的可行性。研究结果表明：(1) 等静压成型所制备的砖体抗压强度（34.8MPa）比可塑（手压）成型的砖体抗压强度（19.5MPa）高得多，但与烧结砖的国家标准相比，两种成型方式的各种性能都达到标准。(2) 结合砖体性能和耗能之间的性价比，烧结多孔砖采用的烧结温度为1100℃较好。用CaCO3代替CaO后，，烧结多孔砖的气孔率得到很大提高，达77.2%。(3) 通过工艺优化，采用石英砂60%，水泥39%，发泡剂1%，料 : 水料比 1.1，可以制备得到密度为0.628g/cm3，气孔率为74.586%，抗压强度为1.9MPa的石英砂免烧多孔砖，且砖体形状完整。因此，利用低品位石英砂制备高性能建筑材料是可行的。
获奖情况
- 1、本作品相关内容已经在多种学术期刊上公开发表： (1) 2009年，中国陶瓷工业，等静压成型压力对石英砂烧结砖性能的影响研究。 (2) 2010年，中国陶瓷工业，成型方式对石英砂烧结砖性能的影响研究。 (3) 2010年，新型建筑材料，利用低品位石英砂制备保温砖的孔结构研究。 (4) 2010年，材料导报，国内外绝热保温材料的研究现状分析及发展趋势。 2、本作品相关内容已经申请中国发明专利： (1) 2009年，一种石英砂多孔陶瓷材料及其制备方工艺，申请号：200910186512.0。 (2) 2010年，一种石英砂不烧多孔砖及其制备方工艺，申请号：201010160029.8。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [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
同类课题研究水平概述
- 目前，国内外工业随着科技的发展日新月异，在当今工业原料需求量大大增加的时期里，各种能够被利用的高品位天然或合成的矿物原料都被广泛的利用于工业生产，高品位石英砂就是其中一种。经过几十年甚至上百年的工业发展，有些工业相继改行甚至倒闭，其中重要的原因之一就是原料资源消耗待尽，产品性价比过低所致。随着科技的进步和高品位天然资源的消耗，不少新兴产业随之产生，在这些产业中，绝大部分是利用工业废料或低品位原料制备高性价比的“绿色”产品。发展到当今，高品位石英砂作为一种应用非常广泛的非金属矿物原料，大量用于铸造工业、玻璃制造、砖体建筑、建筑工业及塑料和填料工业；更高品位的石英砂还应用于光学玻璃、航天、航海、军事工业和尖端科学仪器等工业部门。但是绝大部分工业生产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浆，使得石英砂的性价比值较低，几乎很难体现它的经济价值。 近年来由于全国范围建筑业的大发展，出现了粗制滥造的不良倾向。最近国家质量技术监督局对烧结承重砖质量进行监督抽查，抽查发现，相当一部分烧结承重砖存在质量问题。 随着城市建设的推进，国内外墙体材料工业也得到迅猛发展，烧结粘土砖消耗了大量的土地（粘土）资源且性能较差，因此，我国的墙体材料也必须向节能利废、保温隔热、高强耐久、空心、大块型方向发展。 近年来水土流失加剧，连续发生特大洪水造成大量泥砂淤积在长江中下游航道，严重影响航行。长江中下游有碍航浅滩30多处。为疏浚清淤和整治航道，长江全线将动用20艘大型挖泥船作业，显然航道整治离不开河道采砂。只要选址得当，开采适量，每年都进行勘察，在分析采砂区的泥砂补给及对河势的影响的基础之上调整河道采砂，在保证河势稳定的前提下取得了可观的经济效益。 根据本论文的研究背景及发展状况分析，利用长江沿岸低品位石英砂为主要原料制备高性能新型保温隔热材料，目前在国内外未见其他科研工作组刊登相关报道。将目前建筑材料质量低、节约土地（粘土）资源工程巨大和治理长江河道难三大问题于一体进行研究，并使长江沿岸丰富的低品位天然石英砂矿物资源实现它更高更大的经济价值。
