基本信息
- 项目名称：
- 赤泥-粉煤灰玻璃陶瓷的研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品在赤泥最高用量50%，赤泥、粉煤灰总废弃物用量高达90%时，制出了高性能玻璃陶瓷。本作品采用一次成型技术，减少了对能源的消耗。其抗折强度高于100MPa、莫氏硬度7-8、化学稳定性UA+级、热稳定性优异、样品基本不吸水，我们作品的性能全面超过现有玻璃陶瓷装饰面板，达到了国际先进水平。我们的产品：环保，成本低，能耗低，效益好，性能好。目前工艺技术已经成熟，可以进行大规模产业化推广。
- 详细介绍：
- 赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，每生产1吨氧化铝，大约产生赤泥0.8-1.5吨。我国是氧化铝生产大国，2009年生产氧化铝2378万吨，约占世界总产量的30%，产生的赤泥近3000万吨。目前我国赤泥综合利用率仅为4%，累积堆存量高达2亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。赤泥的大量产生已经对人类的生产、生活造成多方面的直接或间接的影响，所以最大限度的减少赤泥的堆存量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。 本科技创新作品在赤泥最高用量50%，赤泥、粉煤灰总废弃物用量高达90%时，制出了高性能玻璃陶瓷。本创新作品采用一次成型技术，减少了对能源的消耗。其抗折强度高于100MPa、莫氏硬度7-8、化学稳定性UA+级、热稳定性优异、样品基本不吸水，而现在市面上的玻璃陶瓷制品对资源、能源消耗较大，且其抗折强度一般低于50 MPa，莫氏硬度为5-6，相比之下，赤泥-粉煤灰玻璃陶瓷性能全面超过现有玻璃陶瓷装饰面板，达到了国际先进水平。我们的产品：环保，成本低，能耗低，性能好。本科技创新利用赤泥和粉煤灰固体废弃物制备高性能玻璃陶瓷建筑装饰材料，既保护了环境，又能产生巨大的经济效益。目前工艺技术已经成熟，可以进行大规模产业化推广。 本科技创新利用废弃物赤泥（掺量高达50%）和粉煤灰制造出的高附加值玻璃陶瓷产品，不仅能解决赤泥和粉煤灰的占地和环境污染问题，同时随着赤泥-粉煤灰玻璃陶瓷的实际应用，又能带来巨大的社会效益和经济效益，减少对资源和能源的需求，做到了真正意义上的“变废为宝”，是一项功在当代，利在千秋的事业！
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的和基本思路： 目前我国赤泥综合利用率仅为4%，累积堆存量高达2亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。所以最大限度的减少赤泥的堆存量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。 创新点： 1.将对环境造成极大危害的固体废弃物赤泥及粉煤灰变成了高性能、高附加值的高档建筑装饰材料。 2.工艺流程优化，采用一次成型避免了二次加工带来的能源浪费问题，大大降低了生产成本。 3.本项目产品的成本低、利润高，代替原有玻璃陶瓷产品后，能大量消耗赤泥和粉煤灰等固体废弃物，同时大大减少天然资源的消耗，符合可持续发展的基本国策。 技术关键： 1.最大限度提高赤泥用量，最高掺量可达50%，使产品仍能保持优越的性能。 2.研究各种添加剂对赤泥、粉煤灰制备建筑装饰玻璃陶瓷材料性能的影响，优化添加剂的组成及加入量，使其既要有高废弃物掺入量（≥90%），同时使材料有多种优良性能。 3.采用先进的一次成型技术，既解决了高掺量赤泥、粉煤灰玻璃陶瓷成型困难的问题，又避免了二次成型耗能大的缺点。 技术指标： 1.赤泥掺量高达50%，总废弃物掺量≥90%，并在此基础上得到高性能建筑玻璃陶瓷制品； 2.样品抗折强度≥100MPa； 3.样品莫氏硬度7-8； 4.化学稳定性：UA+级； 5.热膨胀系数：20-30×10-7℃-1； 6.吸水性：≤0.025%。
科学性、先进性
- 目前，我国赤泥累积堆存量高达2亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。 我国赤泥综合利用率仅为4%，且这些应用只有社会效益，没有经济效益。 本科技创新作品在赤泥最高用量50%，赤泥、粉煤灰总废弃物用量高达90%时，制出了高性能玻璃陶瓷。本创新作品采用一次成型技术，减少了对能源的消耗。其抗折强度高于100MPa、莫氏硬度7-8、化学稳定性UA+级、热稳定性优异、样品不吸水，而现在市面上的玻璃陶瓷制品对资源、能源消耗太大，且其抗折强度一般低于50MPa ，莫氏硬度为5-6。相比之下赤泥-粉煤灰玻璃陶瓷性能全面超过现玻璃陶瓷装饰面板，达到了国际先进水平。我们的产品：环保，成本低，能耗低，性能好。本科技创新是利用赤泥和粉煤灰固体废弃物制备高性能玻璃陶瓷建筑装饰材料，既能保护环境，又能产生巨大的经济效益。目前工艺技术已经成熟，可以进行大规模产业化推广。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 合作生产
作品可展示的形式
- 样品、图片、实物等
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点及优势： 我国赤泥综合利用率仅为4%，且这些应用只有社会效益，没有经济效益。本作品在赤泥最高用量50%，赤泥、粉煤灰总废弃物用量高达90%时，制出了高性能玻璃陶瓷。 本创新样品硬度大，测试得莫氏硬度为7-8；抗折强度在100MPa以上，其平均值为123.17MPa；化学稳定性优异，达UA+级；热稳定性优异，热膨胀系数在20-30×10-7℃-1，不吸水，其市场前景广阔。推广前景及市场分析： 据有关资料统计，我国陶瓷面板的年产量为60亿平方米，其中国内市场对建筑装饰用高档玻璃陶瓷的年需求量高达5000-8000万平方米。凭借本产品的低成本、高性能优势，部分取代目前市场上已有的玻璃陶瓷建筑装饰材料和建筑陶瓷制品是完全可能的。本项目产品成本低于50元/平方米，若市场价定为150元-200元/每平方米，则每平米可获利润100元-150元。如果我们的产品能占领市场的1/10，其利润可达上百亿元，该项创新的经济效益相当可观。
同类课题研究水平概述
- 总的来看，玻璃陶瓷从上个世纪五十年代诞生至今，已经有几十年的发展历程，大致可以将其划分为三个阶段。第一阶段：从上世纪五十年代末到七十年代中期，主要以研究具有高强度、低膨胀系数的玻璃陶瓷为主，其中最为典型的是Li2O-Al2O3-SiO2系统玻璃陶瓷；第二阶段：从七十年代中期到八十年代中期，开发可切削玻璃陶瓷，如片状氟金云母型玻璃陶瓷，其具有与金属类似的可加工性、较高的强度和韧性，并且在多方面获得应用；第三阶段：从八十年代中期至今，多相和结构更为复杂的玻璃陶瓷被广泛研究与应用。尤其是在生物材料、超导材料、核废物处理等方面极大地扩展了玻璃陶瓷的应用领域。 我国对于玻璃陶瓷的研究工作起步比较晚，开始于上世纪70年代，主要以钙铝硅系统玻璃陶瓷的研究为主。90年代初，借鉴国外发达国家的先进技术经验，我国在玻璃陶瓷装饰板的生产技术上取得了突破性的进展，采用直接烧结法进行玻璃陶瓷的工业化生产，成功地解决了以压延法生产玻璃陶瓷所带来的一系列技术难题。通过大量研究，在配料组成、熔制工艺等方面取得了很大的进展，但依然与国外有着很大的差距，主要还是体现在玻璃陶瓷的工业化生产方面。 目前，赤泥-粉煤灰玻璃陶瓷研制者极少，2006年，李宝毅、杨殿范、杨振宇、巍存弟四研究者制备出了赤泥—粉煤灰玻璃陶瓷，但这四位研究者制备出的赤泥-粉煤灰玻璃陶瓷其各项性能均远远低于我们的产品，不能满足市场需求。例如，其抗弯强度仅为55.19MPa，而我们产品的抗弯强度高达123.17MPa。 我们的产品在赤泥最高用量50%，赤泥、粉煤灰总含量高达90%时制备出了性能优越的玻璃陶瓷材料，达到了国际领先水平。 本科技创新作品环保，成本低，能耗少，性能好，既保护了环境、又能产生巨大的经济效益。目前工艺技术已经成熟，可以进行大规模产业化推广。
