Fe_2O_3和Al_2O_3促进MgO烧结的机制研究

为了提高Mg O的烧结性能,设计了纯Mg O、加入0.5%(w)Fe_2O_3的Mg O和加入0.5%(w)Al_2O_3的Mg O共3组配方,经球磨混练、自然风干、成型、干燥后,在1 500℃保温1 h烧成,然后采用X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪和配有能谱仪的扫描电子显微镜对烧后试样进行表征,并分析Fe_2O_3和Al_2O_3促进Mg O烧结的机制。结果表明:加入Fe_2O_3或Al_2O_3能提高Mg O在1 500℃保温1 h烧后的致密度。其促烧结机制为:增加Mg O晶体内双空位浓度,提高O~(2-)扩散速率;生成Mg Fe_2O_4、Mg Al_2O_4、Mg(Fe,Al)_2O_4、Fe Al_2O_4和(Mg,Fe)O,活化Mg O晶格。     

MgO细粉加入量对Al_2O_3-Al-C不烧滑板材料性能的影响

以板状刚玉颗粒与细粉、α-Al_2O_3微粉、金属Al粉、MgO细粉和石墨为原料,酚醛树脂为结合剂,在加入4%(w) Al粉基础上,用0. 088 mm的MgO细粉等量替代刚玉粉,研究MgO细粉加入量(质量分数分别为0、1%、3%和5%)对Al复合Al_2O_3-C不烧滑板材料性能、组成和显微结构的影响。结果表明:不加MgO细粉时,金属Al与C和N2反应生成纤维状Al_4C_3和Al N而起增强增韧作用,材料具有较高的高温强度和优良的抗热震性。MgO细粉加入量为1%(w)时,材料保持较高的高温强度和优良的抗热震性,材料中有较多纤维状Al_4C_3和AlN生成。MgO细粉加入量≥3%(w)时,材料的高温强度和抗热震性明显下降,这是由于MgO与基体中Al_2O_3以及Al反应生成的Al_2O_3发生反应生成MgAl_2O_4膨胀,进而产生较多裂纹,同时Al_4C_3和Al N生成量明显降低。但随着MgO细粉加入量的增加,材料的抗氧化性提高,这是由于在试样外层形成MgAl_2O_4致密层,阻碍氧气向材料内部扩散。     

MgO在Al_2O_3-SiC-C-Si-Al体系中的高温反应

为了研究Al_2O_3-SiC-C材料与其他材料复合后的性能,在复合加入6%(w)的Al粉+Si粉的基础上,再分别加入质量分数为0、0.5%、1%、2%、4%和6%的电熔镁砂粉,以研究引入MgO对该复合材料热膨胀性和抗氧化性的影响,并探讨高温下MgO在Al_2O_3-SiC-C-Si-Al体系中可能发生的反应。结果表明:1)向Al、Si复合Al_2O_3-SiC-C材料中加入少量的镁砂粉后,MgO与C、Si、Al、SiC等发生反应生成Mg、CO等气体而导致材料结构疏松,降低了材料的抗氧化性;2)高温下,MgO与Al_2O_3以及由Si氧化生成的Si O2等形成复杂的多元体系,有大量的低熔点相生成,收缩效应明显,减弱了生成尖晶石所产生的膨胀效应。因此,必须严格控制镁砂粉加入量在2%(w)以下,才能使Al_2O_3-SiC-C材料保持优良的高温性能。     

纳米金属氧化物导热硅脂的制备及导热性能的研究

采用沉淀法,以金属硝酸盐和混合碱为原料,制备了一系列纳米Mg(OH)_2和Al(OH)_3,并经过程序升温焙烧制备了纳米Mg O、Al_2O_3及其混合物Mg O·Al_2O_3,采用X-射线衍射仪对其结构进行了表征。以二甲基硅油为基体制备了导热硅脂,并用导热系数测定仪对其性能进行了测试。结果表明,Mg(OH)_2、Al(OH)_3及Mg O和Al_2O_3具有良好的晶体结构,将其作为填料制备导热硅脂可以改善其导热性能。添加66.7%(Vol.)的Mg O、Al_2O_3及Mg O·Al_2O_3得到的导热硅脂,其导热系数分别为:1.12、0.72和0.93 W/(m.K),导热性能顺序为:Mg OAl_2O_3Mg O.Al_2O_3。     

二氧化碳埋存条件下油井水泥石腐蚀的热力学分析

利用热力学平衡常数理论计算了CO_2埋存条件下的油井水泥石水化产物相关纯矿物受腐蚀的热力学条件,并比较了其耐腐蚀性能。利用Gibbs自由能最小化原理计算和分析了水泥石受腐蚀过程中水化产物的变化。结果表明:水化产物相关纯矿物或端元组分的耐腐蚀性能不同,优劣次序为4Mg(OH)_2·2Al(OH)_3·3H_2O、0.83CaO·0.67SiO_2·1.83H_2O、0.67CaO·SiO_2·1.5H_2O、6CaO·Al_2O_3·3SO_4·32H_2O、6CaO·Al_2O_3·3SO_4·30H_2O、1.33CaO·SiO_2·2.17H_2O、3CaO·0.5Al_2O_3·0.5Fe_2O_3·0.84SiO_2·4.32H_2O、3CaO·Fe_2O_3·0.84SiO_2·4.32H_2O、1.5CaO·0.67SiO_2·2.5H_2O、Ca(OH)_2;水泥石腐蚀时各水化产物被腐蚀的次序不同,先后次序为Ca(OH)_2、水化硅酸钙固溶体、硅水榴石固溶体、钙矾石固溶体、4Mg(OH)_2·2Al(OH)_3·3H_2O;固溶体被腐蚀时不但质量减少,端元组分的摩尔数和比例也发生变化,但变化不完全受端元组分相对耐腐蚀性能控制。     

MgAlON-MgAl_2O_4复合材料的制备与性能研究

为了制备具有良好性能的MgAlON-MgAl_2O_4复合材料以替代含铬耐火材料,以电熔镁铝尖晶石(粒度1~3、≤1和≤0.074 mm)、活性α-Al_2O_3粉(2~5μm)、Al粉(≤0.074 mm)、Mg O粉(≤0.044 mm)为原料,采用原位生成MgAlON的方法制备了MgAlON-MgAl_2O_4复合材料。通过调整配料中α-Al_2O_3粉+Al粉+Mg O混合粉(三者的质量比固定为76∶12∶12)的加入量(在整个固态配料中的质量分数分别为15%、20%、25%和30%)来调整MgAlON的设计生成量,研究了MgAlON设计生成量对MgAlON-MgAl_2O_4复合材料致密度、常温强度、物相组成和显微结构等的影响。结果表明:1)随着α-Al_2O_3-Al-Mg O混合粉加入量的增加,复合材料中MgAlON相生成量增多;但当α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量达到30%(w)时,复合材料中有副产物Al4O4C生成。2)随着α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量从15%(w)增加到25%(w),复合材料中MgAlON晶粒发育程度逐渐变好,与MgAl_2O_4颗粒的结合也逐渐紧密;但当α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量达到30%(w)时,复合材料基质中有明显微气孔出现,致密性和均匀性变差。3)随着α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量的增加,复合材料的烧后体积密度和显气孔率变化不大,常温耐压强度和常温抗折强度变化明显,烧成线变化率由微收缩变为微膨胀。4)综合考虑,α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量为25%(w)的试样的性能最佳。     

B_4C废料酸洗除Fe_2O_3和Al粉加入量对烧结B_4C制品性能的影响

为了改善以碳化硼除尘废料为主原料的烧结制品的性能,利用硫酸溶液与Fe_2O_3反应生成可溶性硫酸盐的原理对碳化硼除尘废料进行了超声酸洗除Fe_2O_3,经烘干、混料、成型后于1 400℃保温90 min烧成,研究了Al粉加入量(加入质量分数分别为3%、6%、9%、12%和15%)对以除Fe_2O_3后的碳化硼粉末为原料的试样性能的影响以及除Fe_2O_3对碳化硼制品烧结及力学性能的影响。结果表明,酸洗除杂后,碳化硼废料中Fe_2O_3含量由3.43%(w)降低至0.17%(w);随着Al粉加入量的增加,烧后试样的显气孔率先减小后增大,力学性能先提高后降低,当Al粉的加入量为6%(w)时,试样的耐压强度、弹性模量、抗折强度比未经除Fe_2O_3制得的碳化硼制品分别提高了20.96%、11.86%、19.15%;烧结过程中,Al夺取Fe_2O_3中的O生成Al_2O_3,导致Al对B_4C不润湿,降低了碳化硼试样的力学性能。因此,碳化硼除尘废料除Fe_2O_3对其烧结制品性能有良好的促进作用。     

明矾石综合利用科研情况与展望

明矾石是一种含钾、铝、硫的不溶性天然矿石,其化学式为 K_2SO_4·Al_2(SO_4)_3·2Al_2O_3·6H_2O,也可以用 K_2SO_4·Al_2(SO_4)_3·4Al(OH)_3来表示。纯明矾石理论组成为 Al_2O_337.0%、SO_338.60%、K_2O11.4%、H_2O13%。由于在自然界形成时常伴有 SiO_2、Na_2O、     

原位合成莫来石晶须-氧化铝复合体系

为改善氧化铝陶瓷的韧性,以Al_2O_3、Si O2和AlF_3·3H_2O为原料,原位合成了莫来石晶须-氧化铝复合体系。探讨了AlF_3·3H_2O加入量(质量分数分别为2.9%、9.1%和16.6%)和热处理温度(1 400、1 500和1 600℃)对在Al_2O_3为80%~90%(w)的粉体中原位合成莫来石晶须的影响,并研究了莫来石晶须的生长机制。结果表明:原位合成莫来石晶须-氧化铝复合体系的最佳工艺条件是Al F3·3H2O加入量为9.1%(w),热处理条件为1 600℃保温5 h;生成的莫来石晶须长度可达50μm,长径比可达25;莫来石晶须的原位生长遵循气-固(VS)机制。     

发泡法-溶胶凝胶成型工艺制备莫来石晶须

为了获得长度较长、长径比大的莫来石晶须,以w(Al_2O_3)98%、d_(50)=3μm的α-Al_2O_3微粉为铝源,w(SiO_2)95%、d_(50)=2μm的熔融石英和工业级硅溶胶为硅源,工业级Al F_3·3H_2O为助剂,PAA为发泡剂,采用发泡法-溶胶凝胶成型工艺制备莫来石晶须,研究了Al F_3·3H_2O添加量(w)分别为2.5%、5%、7.5%、10%和15%以及热处理温度分别为1 200、1 300、1 400、1 500和1 600℃时对试样莫来石化及生成晶须形貌的影响,并用XRD、SEM对热处理后试样的物相组成及显微结构进行了分析。结果表明:1)制备莫来石晶须的最佳工艺条件是Al F_3·3H_2O添加量为7.5%(w),热处理条件为1 500℃保温6 h;2)生成的莫来石晶须长度可达360μm,直径3~9μm,长径比40~120;3)莫来石晶须的生长机制遵循气-固(VS)机制。     

电熔锆莫来石对Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料抗热震性能的影响

为研究添加电熔锆莫来石颗粒对Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料抗热震性能的影响,以电熔刚玉、电熔氧化铬、氧化铬绿和煅烧α-Al_2O_3粉等为主要原料,分别添加10%(w)的电熔锆莫来石颗粒和3%(w)的m-ZrO_2微粉,对试样进行水冷法抗热震试验、模拟开停车热震试验(2001 600℃)和常温物理性能检测,并重点研究了电熔锆莫来石颗粒对试样抗热震性能的影响机制。结果表明:添加电熔锆莫来石颗粒和m-ZrO_2微粉没有对烧后试样的常温物理性能和显微结构造成较大影响;添加电熔锆莫来石颗粒可以显著提高Al_2O_3-Cr_2O_3试样抗热震性能,效果与添加m-ZrO_2微粉试样的相同;电熔锆莫来石颗粒在烧成过程中析出的SiO_2相,增强了电熔锆莫来石颗粒与基质的结合程度,引导裂纹向电熔锆莫来石颗粒内部扩展,且电熔锆莫来石的共晶及多裂纹结构对裂纹的扩展起"分裂"和"吸收"等作用,从而使得添加电熔锆莫来石的试样获得优异的抗热震性能。     

锅炉炉内水处理新型有机软水剂——G_1阻垢剂的推广应用

前言锅炉炉水中所含Ca~(2 ),Mg~(2 ),Fe~(2 ),HCO_3~-,CO_3~(2-),SiO_3~(2-),PO_4~(3-)等离子,在蒸浓过程中当某种离子浓度乘积达到溶度积时,则该盐类达到饱和状态,开始从炉水中析出,生成水垢或泥渣。易形成泥渣的物质主要有CaCO_3,Mg(OH)_2,Mg(OH)_2·MgCO_3,Mg_3(PO_4)_2,Ca_(10)(OH)_2·(PO_4)_6,2MgO·SiO_2,3MgO.2SiO_2·2H_2O,及Fa_2O_3,Fa_3O_4等,其中Mg(OH)_2,Mg_3(PO_4)_2易粘结在受热面上形成坚硬的派生水垢。形成的水垢按其化学成分可分为钙镁水垢,如CaSO_4,CaSiO_3,5Ca·5SiO_2·2H_2O,CaCO_3,Mg(OH)_2,Mg_3(PO_4)_3;硅酸盐水垢,如Na_2O·Fe_2O_3·4SiO_2,Na_2O.Al_2O_3·4SiO_2·2H_2O;铁垢,如Fa_2O_3,Fa_3O_4,NaFePO_4 Fe_3(PO_4)_2。     

明矾石还原过程动力学研究之四—以还原明矾石为催化剂用H_2还原SO_2的动力学研究

一、前言本文系明矾石还原过程动力学研究的组成部分。主要研究以还原明矾石为催化剂,用H_2还原SO_2的反应动力学。脱水明矾石的还原过程存在着自催化反应,即反应生成的Al_2O_3及铁的化合物具有催化作用。当用半水煤气为还原剂时,其主要反应如下: K_2SO_4·Al_2(SO_4)_3·2Al_2O_3 3H_2=K_2SO_4 3Al_2O_3 3H_2O 3SO_2 (1) K_2SO_4·Al_2(SO_4)_3·2Al_2O_3 3CO=K_2SO 4 3Al_2O_3 3CO_2 3SO_2 (2)(?) (3)(?) (4)     

Al粉和Si粉对铬刚玉质材料显微结构的影响

以w(Al2O3)=99.48%的板状刚玉细粉和颗粒料(粒度为5～3、3～1和≤1 mm)、w(Al2O3>)=99.15%的α-Al2O3微粉、w(Cr2O3):99.62%的Cr2O3微粉为主要原料,研究了在氧化气氛下1 500℃保温3 h处理后Al粉(加入量(w)分别为3%、6%、9%、12%、15%)和Si粉(加入量(w)为3%)复合加入时对铬刚玉质材料显微结构的影响.结果表明:经过1 500℃保温3 h处理后,Al粉和Si粉的引入改变了材料的结构,使材料的边缘部位结构致密,中心部位结构疏松.在试样表层,Si氧化生成SiO2,SiO2与Al2O3反应生成莫来石,产生体积膨胀,封闭了材料表面的气孔;同时,Al粉原位反应生成了活性较大的Al2O3,并与Cr2O3反应生成铝铬固溶体,使材料烧结更致密,阻止了O2的进入,使材料内部缺氧,于是材料中心部位的Al、Si不能被氧化,Al把Cr2O3中的Cr置换出来,一部分Cr与Si生成金属间化合物Cr5Si3,另一部分则以单质Cr的形态存在于材料中.     

硫酸铝对硅酸二钡水泥凝结时间和强度的影响

为寻求适合硅酸二钡(B_2S)水泥的缓凝剂,首先以分析纯BaCO_3微粉和SiO_2细粉为原料,可溶性淀粉为结合剂,经混料、成型和干燥后,于1 400℃保温3 h制备出B_2S水泥。然后研究了Al_2(SO_4)_3掺量(质量分数分别为0、0. 5%、1. 0%、1. 5%和2. 0%)对B2S水泥凝结时间和耐压强度的影响,并对部分试样作了XRD和EDS-SEM分析。结果表明,在本试验条件下,B_2S水泥的水化产物是BaO·SiO_2·H_2O和Ba (OH)_2;掺入Al_2(SO_4)_3时,还存在BaSO_4和Al(OH)_3; BaO·SiO_2·H_2O的形成是B_2S水泥产生凝结硬化的主要原因。未掺Al_2(SO_4)_3时,B_2S水泥发生瞬凝;掺入Al2(SO_4)_3时,随其掺量的增加,水泥的凝结时间延长,耐压强度降低,其最佳掺量为0. 5%～1. 0%(w)。掺有Al_2(SO_4)_3的B2S水泥中,BaSO_4和Al(OH)_3的生成是造成水泥凝结时间延长的原因;较多Ba(OH)_2以及Al(OH)_3的生成是造成水泥强度下降的原因。     

MgO与Al2O3对Al-MgO-Al2O3体系中MgAlON形成机理的影响

以电熔镁砂、α-Al_2O_3微粉、板状刚玉、白刚玉、金属铝及高纯镁砂为原料,铝酸镁溶胶为结合剂,氮气条件下1 700℃保温4 h分别制备了MgO基和Al_2O_3基Al-MgO-Al_2O_3复合材料。研究了氮气低氧分压条件下MgO和Al_2O_3稳定性差异对Al-MgO-Al_2O_3复合材料微观结构的影响并揭示了MgO基和Al_2O_3基中MgAl ON形成机理。结果表明:在氮气低氧分压条件下,MgO比Al_2O_3更不稳定;在1 000℃以上随着温度的升高,体系MgO和Al_2O_3反应形成MgAl_2O_4,随着温度的升高,C-O_2反应的进行,体系内氧分压逐渐降低,MgO不稳定,分解为Mg(g)和O_2(g)。在MgO基体系中,MgO分解量较多,导致局部氧分压升高,金属Al部分将被氧化成Al_2O(g),与N_2(g),Mg(g)和O_2(g)发生反应,生成片状MgAl ON:Al_2O(g)+O_2(g)+N_2(g)+Mg(g)→MgAl ON(s)。而在Al_2O_3基体系中,由于MgO分解量减少,氧分压较低,高温下金属Al转变成Al(g),与N_2(g),Mg(g)和O_2(g)反生反应生成板片状MgAl ON:Al(g)+O_2(g)+N_2(g)+Mg(g)→MgAl ON(s)。     

镁铝尖晶石对铝–刚玉复合材料结构和性能的影响

以板状刚玉、电熔白刚玉、α-Al_2O_3微粉、金属Al粉、Mg Al_2O_4微粉[含量分别为3%(质量分数)、6%、9%、12%和15%]为原料,酚醛树脂为结合剂制备Al–Mg Al_2O_4–Al_2O_3样品。样品经200℃烘干后于1 300℃氮气气氛烧成。结果表明:样品常温耐压强度呈增加趋势、样品高温抗折强度增加。样品中除主晶相刚玉和镁铝尖晶石固溶体外,形成新相Al4O4C、Al N–Al2OC固溶体和少量AlxOyNz等,还有部分金属铝粉剩余。样品中金属铝的含量为12%,但经1 300℃氮气气氛烧成后,样品中既无独立Al N,也无独立的Al4C3存在,而是以Al N–Al2OC固溶体形式存在,因此不会出现因Al N或Al4C3水化导致样品性能降低或样品完全散裂的现象。样品中有AlxOyNz相生成,但因烧成温度低,未能检测到Mg Al ON。     

Si_2N_2O对MgO-MA不烧砖性能的影响

为了获得具有优良性能的RH炉用MgO-MA不烧砖,以5～3、3～1和1 mm的电熔镁砂为骨料,0. 088 mm的电熔镁砂粉、0. 044 mm的镁铝尖晶石粉、金属铝粉、硅粉为基质,实验室合成的氧氮化硅(Si_2N_2O)为外加剂,热固性酚醛树脂为结合剂,制备了MgO-MA不烧砖。研究了外加剂Si_2N_2O加入量(w)分别为0、1%、2%、3%和4%时对MgO-MA不烧砖物理性能和显微结构的影响。结果表明:1)经200℃烘24 h后的试样,随着Si_2N_2O加入量增多,影响了颗粒与基质之间结合的紧密程度,导致结构变疏松,使得试样体积密度、抗折强度和耐压强度逐渐降低,热震后强度保持率先升高后降低。2)经1 550℃保温3 h热处理后的试样,因加入适量的Si_2N_2O分解生成的SiO2与MgO反应生成了适量的镁橄榄石(Mg2SiO4),提高了试样的抗折强度和耐压强度; Si_2N_2O加入量过多又会使试样内部产生微裂纹而导致性能下降。综合来看,Si_2N_2O的最佳加入量为1%～2%(w)。     

不同添加剂加入量对Al_2O_3-SiC-C砖性能影响

为进一步提高Al_2O_3-SiC-C砖的性能,以≤5mm的均化矾土料、≤5mm的板状刚玉、≤1mm的碳化硅、0.044mm的α-Al_2O_3微粉和≤0.154mm的石墨等为原料,以酚醛树脂为结合剂制备了Al_2O_3-SiC-C不烧砖。研究了电熔镁砂粉、叶蜡石粉或红柱石粉的加入量(w)皆分别为1%、2%和3%时对试样各项性能的影响,并采用国标对220℃保温24h后试样的各项性能进行检测。结果表明:在Al_2O_3-SiC-C砖中添加少量电熔镁砂粉、红柱石粉、叶蜡石粉可提高试样的高温抗折强度和抗热震性能,加入1%(w)电熔镁砂粉的试样高温抗折强度最大,加入1%(w)红柱石粉的试样抗热震性最好;添加1%(w)电熔镁砂粉可减少熔渣对均化矾土的侵蚀,明显提高试样的抗渣侵蚀性能。综合考虑,加入1%(w)电熔镁砂粉的试样性能最佳。     

M-ZrO2微球的制备及其光吸收特性

以碱式碳酸锆(Zr CO_3(OH)_2·Zr O_2)为锆源,Zr CO_3(OH)_2·Zr O_2在空气中热重-热差(TG-DTA)分析为依据,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)分别表征了Zr CO_3(OH)_2·Zr O_2在空气中热分解产物的物相、形貌和光吸收特性。研究结果表明,Zr CO_3(OH)_2·Zr O_2在空气中的热分解过程主要分为两个阶段,第一阶段是在室温～200℃之间Zr CO_3(OH)_2·Zr O_2受热失去OH~-生成Zr CO_3.Zr O_2,第二阶段是在200～800℃范围内Zr CO_3经过受热分解生产了M-Zr O_2,其形貌"遗传"了Zr CO_3(OH)_2·Zr O_2的原始形貌。在900℃下保温15 min获得了M-ZrO_2微球。M-ZrO_2微球具有"红移"现象。