氧化铝生产中水合硅酸钙的研究进展

总结了氧化铝生产体系中水合硅酸钙的结构、生成条件及含硅化合物间的转化规律, 评述了高压水化学法, 并提出了钠硅渣湿法处理的新工艺。     

湿法处理钠硅渣回收氧化铝工艺研究

对钠硅渣脱碱后的水化石榴石通入CO₂气体转型的反应进行了热力学分析, 研究了温度、时间、改性次数、Na₂CO₃浓度对转型效果的影响, 并且研究了转型后渣溶铝过程中, 苛性碱浓度、温度、液固比、反应时间对氧化铝溶出率的影响。结果表明: 钠硅渣脱碱后形成的水化石榴石能被CO₂分解, 在分解过程中硅化合物易形成CaO·SiO₂·H₂O、6CaO·6SiO₂·H₂O。反应时间的延长, 适当的反应温度, 有利于提高水化石榴石的转化率, 同时改性处理也可以提高转化率。在溶铝过程中, 时间延长, 液固比提高, 碱浓度升高, 以及适宜的反应温度均可提高溶铝效率。试验最佳工艺条件为: 转型最佳工艺为时间2 h, 液固比5～10, 温度50 ℃, 改性一次; 溶铝最佳工艺为温度50 ℃, 液固比为10, 时间1 h, 碱浓度大于50 g/L, 最优条件下氧化铝溶出率达60%以上, 弃渣中铝硅比A/S小于0.6。     

水淬含钛高炉渣中硅酸解行为的研究

对水淬含钛高炉渣中硅的酸解行为进行了研究。主要考察了硫酸浓度、反应温度及渣酸比等因素对硅溶解和析出的影响,并对酸浸渣进行了表征。研究表明:采用20%硫酸分解高炉渣时,生成的水合二氧化硅在溶液中具有很高的过饱和稳定性;当酸浓度增至30%时,随着浸出的进行,溶解的硅逐渐析出;而当采用50%硫酸时,硅在整个浸出过程中均不进入溶液。硅的上述溶析行为可能与体系中离子强度的快速变化、生成硫酸钙的水合结晶以及溶液中氢离子的极强的水化能力、催化聚合作用等因素有关。     

铝酸钠溶液中水合硅酸钙的形成条件

针对铝酸钠溶液除硅过程 ,研究苛性比、碱浓度、配钙量、温度等对水合硅酸钙形成的影响规律。结果表明 ,在常压下除硅 ,难以形成水合硅酸钙。在高温下除硅 ,苛性比增大或碱浓度降低有利于水合硅酸钙的形成。合适的配钙量为CaO/SiO2分子比 1 5左右。当CaO/SiO2 =1时 ,除硅渣主要物相是水合硅酸钙 6CaO·6SiO2 ·H2 O和 3CaO·3SiO2 ·H2 O ,而当CaO/SiO2 为 2时 ,还有 2CaO·SiO2 ·2～ 4H2 O生成。     

CaO水化法从钠硅渣中回收氧化钠的研究

采用二次回归正交设计回归出烧结法生产氧化铝中压脱硅钠硅渣常压氧化钙水化法脱钠的数学模型根据数学模型,按照单因子变动的原则,分别讨论了反应温度、石灰添加量、浆液液固比对钠硅渣脱钠率的影响并提出了在试验条件范围内,常压氧化钙水化法钠硅渣脱钠的最佳工艺条件是：温度95℃,CaO/Na2O分子比为5,浆液液固比取4。在此工艺条件下,钠硅渣脱钠率可达到95．2％。     

钠硅渣湿法处理工艺--碱回收工艺研究

对钠硅渣湿法处理工艺的脱碱过程进行了研究，分别考察了脱碱温度、时间、液固比和石灰添加量等因素对钠硅渣脱碱效果的影响，提出了适宜的脱碱工艺条件。实验结果表明：随温度的升高，碱回收率升高；时间和液固比对碱回收率的影响不明显；提高石灰添加量，可以提高碱回收率。     

氧化铝生产中硅渣湿法处理工艺研究

针对氧化铝生产中硅渣返回配料造成入磨铝土矿贫化、降低熟料中氧化铝含量及其A/S、使硅渣及其附液中的有用成分在氧化铝生产流程中重复加工等问题和现状,提出硅渣湿法处理工艺。在实验室阶段性研究结果的基础上,利用自制Φ400×2000 mm外加热(冷却)机械搅拌槽进行了硅渣湿法处理工艺扩大试验研究,并对该湿法处理工艺产业化存在的问题进行了技术经济分析,提出了适合于产业化的硅渣湿法处理工艺流程和工艺条件。     

霞石矿综合利用加压水热法研究

本文报道用加压水热法湿法冶金处理个旧霞石矿的研究结果。试验指出,采用含有Ca(OH)_2的氢氧化钠溶液两段加压水热浸取流程,可以综合回收钾、钠和氧化铝,而第二段浸取的硅酸钙渣则可用作制水泥的原料。     

电石渣制备多孔硅酸钙实验研究

以电石渣、水玻璃为原料,采用水热合成工艺制备多孔硅酸钙,考察了电石渣活化温度、石灰乳的消化时间、水热合成条件等因素对多孔硅酸钙的影响.研究发现,最佳的工艺条件为:电石渣煅烧活化温度950℃,消化时间2 h,按照钙硅比(Ca O/Si O2)1.0、反应温度105℃、搅拌速度800 r/min的进行水热合成反应.利用电石渣制备多孔硅酸钙为电石渣的综合利用开辟了新的思路.     

水热合成制度对水化硅酸钙孔结构的影响

研究了不同水热合成制度(钙硅摩尔比、水固比、合成温度和恒温时间)对合成水化硅酸钙孔结构的影响。运用SEM,氮吸附-脱附法和FHH模型分析了样品的微观结构,形貌,孔结构参数及表面分形特征。结果表明:随着钙硅摩尔比的增加,水化硅酸钙(CSH)的比表面积和累积孔体积先减小后增大,当钙硅比为0.5时达到最大值,但其平均孔径逐渐降低。随着水固比的提高,合成温度的升高和恒温时间的延长,水化硅酸钙的平均孔径变化有所不同。     

人工鱼礁用钢渣混凝土胶凝材料的水化特性

以鞍钢-0.088 mm热闷法钢渣和鞍钢高炉矿渣为胶凝材料的主要组分,以鞍钢0.088~19 mm热闷法钢渣为骨料,制备出了具有较高强度的人工鱼礁用钢渣混凝土。通过X射线衍射分析、场发射扫描电镜分析、差热分析和红外吸收光谱分析对胶凝材料的水化特性进行研究,结果表明：该胶凝材料在水化初期生成大量低碱度水化硅酸钙凝胶和少量钙矾石,水化硅酸钙凝胶是混凝土早期强度的主要来源;而随着水化进程的延续,水化硅酸钙凝胶的继续发展和不断增多、长大的钙矾石对体系空隙的充填则共同使混凝土的后期强度得到进一步的提高。     

硅钙渣复合地聚物水化机理研究

为实现硅钙渣、粉煤灰及矿渣三种固废的协同利用,本文通过开展不同粉煤灰、矿渣比(灰渣比)下的硅钙渣复合地聚物制备实验,对硅钙渣复合地聚物的水化机理进行了研究。结果表明,硅钙渣复合地聚物是由β-硅酸二钙自身水化和碱激发水化共同形成的一种以C—S—H和C(N)—A—S—H为主的二元复合胶凝材料;相较于晶相矿物,玻璃相矿物更易发生碱激发水化反应,导致灰渣比在0.5以上时7 d水化物中残存大量未反应的莫来石,但随养护时间的延长莫来石会继续进行水化,并在28 d时生成蠕虫状四方钠沸石和条状贝德石。同时在灰渣比为1.0时,硅钙渣地聚物微观形貌最均匀致密,28 d抗压强度最高,达到37.9 MPa,说明此时能够发挥出粉煤灰、矿渣、硅钙渣之间最佳的协同效应。     

粉煤灰水化机理浅析

粉煤灰为一种工业废料,其自身仅轩潜在活性,必须用激化剂激化才能使其活性表现出来。粉煤灰中活性成分为ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３,其水化产物为水化硅酸钙及水化铝酸钙,可将粉煤灰作为矿山胶结充填的水泥代用品,从而可降低充填成本。     

高铝粉煤灰烧结法工艺溶出快速分离

本文进行了高铝粉煤灰烧结法提取氧化铝工艺中溶出浆液的离心快速分离研究,实验表明采用卧式螺旋离心机进行溶出浆液的快速分离,与沉降槽相比,降低了溶出浆液的二次反应,熟料中氧化铝溶出率提高1.5%,滤饼水分平均为36.94%,滤液浮游物平均为0.02,且运行效果良好。通过XRD、SEM等分析手段对离心机设备结疤的机理进行了探讨,分析显示结疤主要物相为二次反应产物水化石榴石和水合铝硅酸钠。     

丁苯乳液改性水泥基充填料浆的性能与微观结构研究

为提高水泥基尾砂料浆的充填性能,采用丁苯乳液聚合物为外加剂制备水泥砂浆,通过实验分析了不同浓度的聚合物对料浆充填性能的影响规律,并采用扫描电镜得到的图像对不同浓度条件下充填体的微观形貌进行观察。实验结果表明,随着丁苯乳液浓度的增加,砂浆的流动性、稠度与强度指标呈先增后减的变化趋势,泌水率则呈先减后增的变化趋势；浓度为4 mol/L是改性料浆充填性能的最优浓度,该浓度条件下的砂浆和易性与强度性能均可满足实际充填采矿的工作要求；水化硅酸钙与钙矾石是充填体内部的主要水化产物,形成了凝胶体系；未掺聚合物的充填体样品微观结构表现为蜂窝状,颗粒间裂隙和孔洞较多；聚合物的掺入使得料浆中的活性物质数量增加,与游离的Ca_²⁺、Si_⁴⁺和Al_³⁺发生反应形成化学键,增强了料浆的黏聚力；随着丁苯乳液浓度提高,料浆结构的形貌由蜂窝状向着为排列紧密的层状结构过渡,大量水化硅酸钙和钙矾石将骨料连接聚合形成整体,进而促进强度性能的提升；当丁苯乳液浓度过大时,水化反应生成的钙矾石含量显著提高,水化硅酸钙含量有所降低,导致和易性与抗压强度有所下降。     

滇西洱海北部炭窑矽卡岩型铁金矿床地质特征

滇西洱海北部炭窑地区,位于滇西著名的超大型北衙金矿北部。本文通过针对炭窑地区的矽卡岩带研究表明,本区存在镁矽卡岩化和钙矽卡岩化。电子探针结果显示,钙质矽卡岩中的石榴子石成分基本上以钙铝榴石为主,钙铁榴石次之。矽卡岩带中石榴石矿物学特征研究表明,炭窑地区是寻找矽卡岩型铁金矿的有利地段。     

滇西洱海北部炭窑矽卡岩型铁金矿床地质特征

滇西洱海北部炭窑地区,位于滇西著名的超大型北衙金矿北部。通过针对炭窑地区的矽卡岩带研究表明,本区存在镁矽卡岩化和钙矽卡岩化。电子探针结果显示,钙质矽卡岩中的石榴子石成分基本上以钙铝榴石为主,钙铁榴石次之。矽卡岩带中石榴石矿物学特征研究表明,炭窑地区是寻找矽卡岩型铁金矿的有利地段。     

滇西洱海北部炭窑矽卡岩型铁金矿床地质特征

滇西洱海北部炭窑地区,位于滇西著名的超大型北衙金矿北部。本文通过针对炭窑地区的矽卡岩带研究表明,本区存在镁矽卡岩化和钙矽卡岩化。电子探针结果显示,钙质矽卡岩中的石榴子石成分基本上以钙铝榴石为主,钙铁榴石次之。矽卡岩带中石榴石矿物学特征研究表明,炭窑地区是寻找矽卡岩型铁金矿的有利地段。     

钢渣尾泥和电炉渣中磷的赋存状态EPMA分析

高磷钢渣中磷的存在状态非常复杂,导致其作为混凝土掺合料时对水泥的水化过程和水化产物的影响都较为复杂。主要利用电子探针X射线显微分析仪(EPMA)对钢渣尾泥和电炉渣中磷的赋存状态进行了深入研究,为钢渣尾泥和电炉渣在建筑胶凝材料中的大掺量利用及其中磷元素的有效控制提供理论指导。研究表明:钢渣尾泥和电炉渣的主要矿物组成为硅酸二钙(Ca_2SiO_4)、硅酸三钙(Ca_3SiO_5)、氢氧化钙(Ca(OH)_2)、方解石(CaCO_3)、氧化亚铁(FeO)和RO相(MgO、FeO和MnO的固溶体),钢渣尾泥中还含有水化硅酸钙(C-S-H凝胶);钢渣尾泥和电炉渣中P_2O_5的含量分别为1.741%和1.834%;钢渣尾泥和电炉渣中磷主要以固溶体的形式富集于硅酸二钙(Ca_2SiO_4)和硅酸三钙(Ca_3SiO_5)等硅酸盐物相中,P_2O_5的含量为3.195%~7.513%。     

矿粉/偏高岭土对天然水硬性石灰早期性能的影响

天然水硬性石灰(NHL) 在古建筑修缮工程中的应用效果是水泥和传统气硬性石灰所无法比拟的,但早期性能发展偏慢的特性使其应用受限。本文研究了矿粉/偏高岭土改性NHL早期硬化过程中物理力学性能、水化放热特性、物相组成和转变以及微观结构演变过程,系统地评估了矿粉/偏高岭土对NHL基材料早期性能发展的影响。结果表明:矿粉可以改善NHL基砂浆的流动性;矿粉/偏高岭土通过火山灰反应生成水化铝酸钙(C₃AH₆)、水化碳铝酸钙(C₄A?H₁₁) 以及水化硅酸钙(C—S—H),可促进NHL基材料凝结硬化、显著提高其抗压及抗折强度。本研究为推动火山灰质材料复合NHL在古建筑修复工程中的应用提供参考。