铝源对煤矸石烧结合成莫来石结构与性能的影响

分别以w(Al_2O_3) 99. 0%的煅烧氧化铝、w(Al_2O_3)=83. 94%的煅烧铝土矿、w(Al_2O_3) 64. 5%的氢氧化铝为铝源,w(SiO_2)=65. 21%的煤矸石为硅源,AlF_3和V_2O_5为添加剂,干压成型后,于1 500℃保温1 h固相烧结合成了主晶相为莫来石的试样,并研究了三种铝源对煤矸石烧结合成莫来石结构和性能的影响。结果表明:铝源为氢氧化铝的试样相比其他铝源试样,相组成中莫来石比例更高,莫来石晶体更加细长,试样更致密,抗折强度相差不大,其显气孔率为2. 15%,抗折强度为76. 2 MPa。     

n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)对气化飞灰制备的莫来石陶瓷结构及性能的影响

为了综合利用气化飞灰,以煅烧除杂后的气化飞灰为硅源、氧化铝粉为铝源、氮化硅粉为发泡剂,通过反应烧结掺有不同量氧化铝的气化飞灰试样制备了莫来石陶瓷,研究了n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)对陶瓷样品的相组成、显微结构、宏观形貌和物理性能的影响。结果表明,n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)对陶瓷样品的相组成、显微结构、宏观形貌和物理性能具有很大影响。XRD分析表明,莫来石在所有样品中均为主导晶相;样品中主要出现了三种微观结构——玻璃区域、棒状莫来石结构和块状莫来石结构。随着原料中n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)的升高,玻璃区域和棒状莫来石结构逐渐减少而块状莫来石结构逐渐增加;由于非晶态玻璃相的减少、莫来石相的增加及赤铁矿的出现,样品的颜色随着n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)的增加逐渐由浅棕色变化为淡粉色。同时,样品由于反应产物的种类与含量的不同发生了不同程度的膨胀与收缩;随着n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)由0.6增加到1.8,样品的显气孔率(最大值为68.81%)和吸水率(最小值为19.08%)不断降低并在n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)为1.5时趋于平缓,样品体积密度的变化趋势(最小值为0.96 g/cm~3)则与显气孔率和吸水率的变化趋势相反,而抗折强度呈现随n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)的增加先增大后减小的趋势,并在n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)为1.5时达到最大值(89.21 MPa)。     

秸秆灰渣制备多孔莫来石陶瓷

为了综合利用秸秆灰渣,以水洗除杂预处理后秸秆灰渣为硅源,α-Al_2O_3粉为铝源,稻壳粉为造孔剂制备多孔莫来石陶瓷。探讨了烧成温度(1 250、1 300、1 350和1 400℃)、n(Al_2O_3)/n(SiO_2)(1. 0、1. 2、1. 5、1. 8和2. 0)、保温时间(2、3和4 h)对试样性能的影响。结果表明:当n(Al_2O_3)/n(SiO_2)从1. 0增加到1. 8时,烧结试样的抗弯强度增加79%,而显气孔率下降23%;当n(Al_2O_3)/n(SiO_2)大于1. 8时,抗弯强度有所降低。n(Al_2O_3) n(SiO_2)=1. 8,外加20%(w)稻壳粉,经1 350℃保温4 h反应烧结可一步制备出主晶相为莫来石的多孔陶瓷,其显气孔率为30. 24%,抗弯强度为45. 46 MPa。     

鱼雷车用高铝耐火材料的渣浸蚀

渣中碱化合物浸蚀鱼雷车使用的高铝砖中的莫来石和Al_2O_3相。渣中的钙和荧石与Si0_2反应,生成Ca_(10)Si_3O_(15)F_3化合物。这种化合物与耐火材料中的Al_2O_3反应,生成钙黄长石另外,耐火材料的SiO_2同氧化钙和莫来石反应,生成钙长石 钙长石,钙黄长石和假硅灰石在1265℃低共熔温度时,达到相应平衡     

煅烧温度对莫来石质多孔陶瓷材料结构与性能的影响

以粉煤灰漂珠和α-Al2O3粉为原料,AlF3和V2O5作为添加剂,采用挤制成型工艺与无压烧结技术制备了莫来石质多孔陶瓷材料,研究了煅烧温度(分别为1100℃、1200℃、1300℃、1350℃)对试样的物相组成、莫来石质多孔陶瓷的显微结构以及性能的影响,并阐述了粉煤灰漂珠球体表面形成莫来石的机理过程。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测定等手段表征了制备的莫来石质多孔陶瓷材料。结果表明:煅烧温度的提高有助于针状莫来石晶体的形成,莫来石晶体依托漂珠球壳生长;当煅烧温度从1100℃增加至1350℃,试样中的气孔率先增大后减小,而体积密度和抗压强度则先减小后增大;经1300℃烧制的试样综合性能较佳,气孔率为72.8%,体积密度为0.83 g·cm-3,抗压强度为15.4 MPa。这为固体废弃物粉煤灰漂珠的资源化应用以及多孔隙的莫来石质陶瓷材料的制备提供了新的研究思路。     

含氟铁矿石烧结过程中枪晶石的生成及其与铁酸钙的作用

通过CaO-SiO_2-CaF_2三元系的烧结实验,结合光学显微镜观察和X射线衍射分析,对含氟矿烧结过程中枪晶石(Ca_4Si_2O_7F_2)的生成及其与铁酸钙(CaFe_2O_4)的作用进行了研究.结果表明,1 050℃空气气氛下烧结时,CaO和SiO_2先发生反应生成Ca_2SiO_4,再与SiO_2和CaF_2发生反应生成枪晶石;CaFe_2O_4和枪晶石在1220℃下烧结时,都可稳定存在,自由态SiO_2是含氟矿烧结过程中CaFe_2O_4分解的关键因素,SiO_2与CaFe_2O_4反应生成Ca_2SiO_4和中间产物Ca_2Fe_(22)O_(33),随SiO_2含量增加,Ca_2Fe_(22)O_(33)量逐渐减少,Fe_2O_3量逐渐增加;SiO_2含量为6.0%(w)时,Ca_2Fe_(22)O_(33)消失,最终产物为Ca_2SiO_4和Fe_2O_3;生成的Ca_2SiO_4会与SiO_2和CaF_2发生反应生成枪晶石,抑制CaFe_2O_4生成.CaFe_2O_4、枪晶石和CaF_2在1200℃下烧结时三者不发生反应.     

SiO_2对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料烧结与介电性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃和α-Al_2O_3粉料为原料,低温烧结玻璃/Al_2O_3系介电陶瓷材料。设计调控基质玻璃中SiO_2含量,以优化Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃复合氧化铝材料的烧结与介电性能。结果表明,提高SiO_2含量,玻璃/Al_2O_3材料的烧成收缩率降低,试样烧结温度升高,烧结体介电常数先增加后减小,介电损耗先减小后增加,介电性能转折点出现在SiO_2含量为60 wt%。当SiO_2含量为60 wt%时,复合材料综合性能最好,试样在875℃烧结致密,体积密度为3.10 g·cm~(-3),10 MHz频率下介电常数为8.03,介电损耗为0.0005,因此该体系材料比较适合用作LTCC封装材料。     

铝土矿尾矿除杂及合成刚玉-莫来石研究

为了开发铝土矿尾矿利用的新途径,采用低钙烧结法对铝土矿尾矿进行除杂处理,然后制备刚玉-莫来石耐火材料,主要研究了铝土矿尾矿-氢氧化钠-碳酸钙混合料的钙比(n(CaO)/[n(SiO_2)+n(TiO_2)])、碱比([n(Na_2O)+n(K_2O)]/[n(Al2O3)+n(SiO_2)+n(Fe_2O_3)])和煅烧温度(950~1 250℃)对杂质去除效果的影响,以及在用除杂后的铝土矿尾矿合成刚玉-莫来石材料时合成温度(1 300~1 500℃)对合成材料物相组成的影响。结果表明:1)低钙烧结法除杂的最佳条件是钙比、碱比均为1.0,在1 150℃保温2 h烧结;经最佳条件烧结后,熟料中Al_2O_3的溶出率为88.40%,SiO_2、Fe_2O_3、TiO_2的去除率分别为59.02%、98.65%、98.57%。2)以除杂后的铝土矿尾矿为原料合成刚玉-莫来石复相材料时,最佳合成温度为1 500℃。     

热处理温度对钛铝酸钙-碳化硅复相材料性能及显微结构的影响

为了钛铁渣的再利用,以钛铝酸钙、碳化硅、α-Al_2O_3微粉、SiO_2微粉和V_2O_5等为原料制备莫来石晶须增强钛铝酸钙-碳化硅复相材料试样,研究热处理温度(1 400、1 450、1 500℃)对试样性能、相组成和显微结构的影响。结果表明:随着烧成温度的增加,体积密度、常温耐压强度增加,显气孔率降低。温度有利于试样的致密化,但是温度越高,试样外部的SiC氧化加重,形成的液相阻碍氧气向试样内部进入,造成较差的颗粒间结合。钛铝酸钙可与SiC氧化产生的SiO_2反应生成钙长石,且V_2O_5的引入促进了莫来石柱状晶的形成与生长。     

熔融石英对Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料烧结性能与介电性能的影响

以Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃粉、Al_2O_3粉、熔融石英为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/陶瓷系介电陶瓷材料。设计采用添加熔融石英的方法改善玻璃/Al_2O_3材料的烧结,研究了熔融石英对玻璃/Al_2O_3材料烧结性能、介电性能、物相与显微结构的影响。随着熔融石英添加量增加,玻璃/Al_2O_3材料的收缩率、体积密度与相对介电常数减小,而介电损耗增加。添加1 vol%熔融石英的Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:收缩率为13.78%,体积密度为3.08 g·cm~(-3),气孔率为0.32%,10 MHz下介电常数为8.05,介电损耗为0.00091,因此该体系材料比较适合用作LTCC材料。     

矸石电厂粉煤灰理化特性研究

以陕西某矿矸石电厂的湿排粉煤灰为研究对象,采用化学分析、激光粒度分析、X衍射、扫描电子显微镜等测试手段,研究了粉煤灰的理化特征.研究表明,矸石电厂粉煤灰颗粒较粗,以20～70 μm的颗粒为主,颗粒形状不规则,球形颗粒较少;化学组成以氧化硅、氧化铝和氧化铁为主,含量超过70%,属于低钙灰,烧失量不满足国家标准三级灰要求;粉煤灰由大量的多孔玻璃体、碳粒以及少量晶体矿物所组成,矿物组成主要为石英,还有少量的莫来石、赤铁矿.     

Preparation and characterization of porous anorthite ceramics from red mud and fly ash

The porous anorthite ceramics with high porosity, good mechanical strength and low heat conductivity were prepared using red mud and fly ash as raw materials via the pore forming method. The effects of sintering temperature and fly ash on phase evolution, densification, compressive strength, thermal conductivity and microstructure of the ceramic materials were investigated. The results showed that the compressive strength of the porous ceramics had an obvious improvement with the increase in fly ash, and the densification and heat conductivity decreased firstly and then increased. In particular, specimen S2 containing 30 wt% red mud and 40 wt% fly ash sintered at 1150°C had the better performances. It had the water absorption of 18.18%, open porosity of 38.52%, bulk density of 1.29 g/cm³, compressive strength of 42.46 MPa, and heat conductivity of 1.24 W/m·K. X-ray diffraction analysis indicated that mullite, anorthite, α-quartz, and diopside ferrian were the dominant phases in the specimens. Scanning electron microscopy micrographs illustrated that plenty of open pores with strip shape and closed pores with axiolitic shape existed in the specimens. Furthermore, the existence of mullite could prevent crack propagation to enhance the energy of inter-granular fracture. It endowed the porous anorthite ceramics with high porosity, good compressive strength, and low heat conductivity.     

烧结制度及造孔剂用量对粉煤灰基多孔陶瓷膜支撑体性能的影响

以粉煤灰为原料,采用挤压成型和固态粒子烧结法制备管状粉煤灰基多孔陶瓷膜支撑体.采用TG-DSC技术对粉煤灰进行了热分析,采用SEM和XRD技术对样品的微观结构及物相组成进行了分析,并测定了样品的开孔率、抗压强度及空气渗透速率等性能指标.研究了烧结温度、保温时间和造孔剂添加量对支撑体性能的影响.结果表明:支撑体晶相组成主要为赤铁矿、红柱石和石英;烧结温度为1000 ℃,保温2 h,仅添加1%的粘结剂,不添加造孔剂的条件下制备出的管状支撑体综合性能最优,此时的支撑体孔隙率为44.95%,抗压强度为8.92 MPa,空气渗透速率为2.57×104 m3·h-1·m-2·MPa-1.     

粉煤灰制备耐火材料最佳烧结温度的探究

以云南省安宁市燃煤发电厂的粉煤灰为主要原材料,辅以生活污水处理厂的活性污泥和工业氧化铝,对粉煤灰应用于耐火行业的可行性进行了理论分析,并通过XRD、SEM等手段进行验证,在使其各项性能基本达标的基础上,探索了粉煤灰耐火砖烧结的最佳温度范围,得到的结果主要有:粉煤灰的掺入量在68%左右,烧结温度为1300 ℃时试样气孔率、吸水率,耐压强度、抗折强度等性能参数达标.XRD结果显示,1100~1300 ℃范围内,随着温度的升高,莫来石波峰逐渐增多,峰值强度逐渐增强.SEM观察发现,在1100~1300 ℃范围内,随着温度的变化莫来石结构逐渐由针状变柱状,1300 ℃时莫来石结构更加紧密,1400 ℃时,莫来石结构松散,柱状莫来石结构变少.     

复合型絮凝剂聚合氯化铝铁的合成

粉煤灰中含有铝、铁,可以用其制备聚合氯化铝铁絮凝剂。但是,粉煤灰中的铝、硅以复杂的玻璃体红柱石形式存在,酸溶性非常差,需要通过焙烧破坏其中的SiO₂-Al₂O₃键,提高其酸溶性。在粉煤灰中通过添加一定量赤泥来调节混合物中铝铁比值关系,然后用改性粉煤灰和盐酸为主要原料,制备聚合氯化铝铁絮凝剂。粉煤灰活化最佳条件：粉煤灰与赤泥的质量比为0.3、焙烧温度为750 ℃、焙烧时间为2 h。粉煤灰中铝铁溶出最佳条件：盐酸浓度为7 mol/L,液固比为3.5 mL/g,反应温度为85 ℃,反应时间为2.0 h,在此条件下铝铁溶出率高达90.5%。将所得溶液陈化18 h即得到聚合氯化铝铁（PAFC）絮凝剂。絮凝实验结果表明：制得的PAFC的絮凝性能优于聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铁（PFC）。     

粉煤灰泡沫陶瓷的制备及结构表征

以粉煤灰为主要原料,添加少量的高岭土及微量的添加剂为辅料,采用泡沫浸渍法制备粉煤灰泡沫陶瓷。采用X射线衍射、场发射扫描电镜研究了泡沫陶瓷的生成相及其分布,以及泡沫陶瓷的形貌：并对泡沫陶瓷的孔隙率、抗压强度等进行了表征。结果显示,泡沫陶瓷的生成相主要为莫来石,通过扫描电镜观察到莫来石为细长的针状,大量存在于孔隙位置。从泡沫陶瓷孔隙率的测试结果可知,随着粉煤灰含量的升高,泡沫陶瓷的平均孔隙率下降,抗压强度升高;同一组分试样,当烧结温度升高时,试样的平均气孔率下降,抗压强度升高到一定值后会下降。     

粉煤灰细粉添加量对多孔莫来石材料的影响

为了提高粉煤灰的资源化利用,在m(漂珠):m(氢氧化铝):m(V2O5):m(AlF3)=45:55:4:3的混合料中分别添加不同量(每100 g混合料分别添加0、5、10、20、30 g)的粉煤灰细粉,以PVA溶液为结合剂,经干料混匀、泥料搅拌、泥料陈腐、挤制成型、1100℃保温2 h烧成制备莫来石试样,然后检测其致...     

矿化剂对Al2O3-SiO2质陶瓷辊棒性能的影响

研究了含MgO的单一型矿化剂及含MgO和TiO2 的复合型矿化剂对Al2 O3-SiO2 质陶瓷辊棒性能的影响。结果表明 :基质中Al2 O3与SiO2 的质量比 (Al2 O3/SiO2 )为 2 .33时 ,引入 0 .6 %的复合型矿化剂可促进莫来石的发育和基质的烧结 ,明显改善了陶瓷辊棒的抗热震性和机械强度。     

原位反应合成多孔莫来石质支撑体及其显微结构

采用粉煤灰、烧铝矾七和球黏土为原料,通过原位反应烧结合成球形多孔莫来石质支撑体.考察了烧结温度对多孔莫来石质支撑体相转变、晶粒尺寸、孔径分布和气孔率的影响,并对其莫来石化的机理进行了探讨.研究表明:在1 300℃烧结温度下,二次莫来石在硅铝酸盐液相中通过溶解-沉淀机制开始成核,并于1 400℃烧结发育成针状的晶粒;当烧结温度升至1 500℃时,溶解在液相中的莫来石进行结构调整和生长,并最终在1 550℃发生原位反应并形成刚性交错网络结构的柱状莫来石.在低温(<1 400℃)烧结阶段,二次莫来石的成核和生长引起体积膨胀,导致气孔率随温度的升高而增大;在高温(≥1 500℃)烧结阶段,大量玻璃相的存在使液相烧结占主导,气孔率因体积收缩呈下降趋势.支撑体的平均孔径随烧结温度的升高而增大,其原因是在高温烧结时莫来石生长消耗过多的SiO2使大量微孔联接形成大孔.     

TiO2 在Al2 O3 -SiO2 系耐火材料中的作用

阐述了TiO2在Al2O3-SiO2系耐火材料,特别是高铝矾土中的分布和存在方式,并通过分析Al2O3-SiO2系耐火原料的煅烧过程和Al2O3-SiO2系制品的使用过程中TiO2、Al2O3和SiO2三者之间的化学反应,介绍了TiO2对Al2O3-SiO2系耐火材料结构和性能的影响。