硫铝酸钙的氧化铝溶出性能

使用分析纯CaCO₃、Al₂O₃与CaSO₄·2H₂O配料,在1375℃、保温2 h的条件下合成了纯物相硫铝酸钙3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄（C₄A₃S）,对其物相组成和微观形貌进行了表征。并探究了碳碱浓度、苛碱浓度、溶出温度、溶出时间、粒度等因素对C₄A₃S氧化铝溶出性能的影响。结果表明：C₄A₃S的氧化铝溶出性能随着碳碱与苛碱浓度的增加先提高,之后趋于稳定。粒度越小,溶出率越高。与七铝酸十二钙12CaO·7Al₂O₃（C₁₂A₇）相比,C₄A₃S的孔洞状结构使其氧化铝更易溶出,在10 min时氧化铝溶出率即达到98%以上,且溶出所需的碳碱浓度与溶出温度均低于C₁₂A₇。在最佳条件：碳碱80 g·L^-1、苛碱10 g·L^-1、溶出温度80℃、溶出时间10 min下,C₄A₃S的氧化铝溶出率为98.76%。     

Na2SO4掺杂含MgO铝酸钙熟料的结构表征及浸出性能

使用分析纯MgO、CaCO₃、SiO₂、Al₂O₃与Na₂SO₄在1350℃保温1 h合成了掺杂Na₂SO₄的含MgO铝酸钙熟料,在Na₂CO₃溶液体系下研究了其氧化铝浸出性能,通过XRD等分析手段对其晶体结构和自粉化性能进行了研究。结果表明,Na₂SO₄可以显著提升铝酸钙熟料的浸出性能,Na₂SO₄掺杂量由0%提高到4%,熟料的氧化铝浸出率由61.89%提高到92.01%,继续添加Na₂SO₄,浸出性能趋于稳定。由XRD结果可知,Na₂SO₄促使20CaO·13Al₂O₃·3MgO·3SiO₂（Q相）发生分解并使其转变为12CaO·7Al₂O₃（C₁₂A₇）。Na⁺进入C₁₂A₇晶格引起晶格畸变,从而提高C₁₂A₇的氧化铝浸出性能。Na₂SO₄的加入降低了熟料的自粉化性能,Na₂SO₄掺杂量由0%提高到6%,熟料的自粉率由97.46%下降到85.34%,当Na₂SO₄掺杂量达到10%后,熟料自粉率仅为36.3%。     

Na2O掺杂铝酸钙化合物物相转化与浸出性能

以分析纯试剂CaCO₃、Al₂O₃和Na₂CO₃为原料,在1350℃烧结1 h合成了Na₂O掺杂铝酸钙熟料,并采用XRD、SEM和EDS等方法研究了Na₂O掺杂CaO-Al₂O₃体系铝酸钙化合物的物相演变规律及熟料浸出性能。结果表明:当CaO和Al₂O₃的摩尔比为1.0时,CaO-Al₂O₃体系铝酸钙由CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃组成,而Na₂O掺杂铝酸钙熟料由CaO·Al₂O₃、12CaO·7Al₂O₃、Na₂O·Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀组成。除形成含Na₂O化合物外,熟料中掺杂的Na₂O固溶于12CaO·7Al₂O₃中,而CaO·Al₂O₃中几乎不含Na₂O。随着熟料中Na₂O掺杂量的升高,12CaO·7Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀的含量逐渐增加,CaO·Al₂O₃的含量逐渐降低;12CaO·7Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀的结晶度逐渐降低,CaO·Al₂O₃的结晶度逐渐升高。Na₂O的掺杂提高了熟料在碳酸钠溶液中的浸出性能,并且使浸出渣中CaCO₃的空间群由R-3CH、P63/MMC两种转变为只含有R-3CH一种。     

含氧化铝类废催化剂利用研究

含氧化铝类的废催化剂的危险废物热值低，灰分大，直接焚烧处理成本高，若是将其中的氧化铝转化为三氯化铝进行利用，进行PAC的生产，具有较大的社会和经济效益。研究了不同的废氧化铝催化剂的粒径及不同的Al₂O₃与HCl的摩尔比的废氧化铝催化剂中氧化铝的溶出效率、溶出的氧化铝能否制造合格的PAC成品及溶出氧化铝后的滤渣中和后能否直接填埋。实验表明：当粒径≤250目时，氧化铝的溶出率为95.85%;当该废催化剂Al₂O₃与盐酸的摩尔比为1∶1.2时溶出效率为96.25%;溶出的氧化铝可以生产PAC,且生产出的PAC符GB/T 22627—2022《水处理剂聚氯化铝》标准；滤渣经中和后符合GB 18598-2019 《危险废物填埋污染控制标准》,可以直接进行填埋。     

Fe2O3对Ca2Mg2Al28O46相组成与组构及其致密化进程的影响

Ca₂Mg₂Al₂₈O₄₆ (C₂M₂A₁₄)耐火材料具有优异的高温使用性能，为了将这类耐火材料应用在高温窑炉，本工作采用高温固相反应烧结法合成了三元化合物C₂M₂A₁₄，研究了烧成温度及添加1%(质量分数) Fe₂O₃对试样相组成演变与组构及其致密化进程的影响。结果表明：C₂M₂A₁₄在1 650℃由六铝酸钙(CA₆)与尖晶石反应生成，在1 750℃大量生成，随着六方板状CA₆转化为多面体C₂M₂A₁₄和低共熔液相的出现，致密化进程加快。加入Fe₂O₃后，由原来(1,1,15)晶面择优取向的六方板状晶体转变为...     

Fe-Al2O3金属陶瓷选择性还原制备工艺研究

本文以Fe₂O₃、l₂O₃粉体为原料,在室温进行高能球磨,然后热压烧结制备（Fe,Al）₂O₃单相固溶体。对单相固溶体在H₂气氛下进行热处理,使固溶的Fe选择性还原析出为分散于Al₂O_基体中的金属颗粒。利用XRD、TEM分析还原产物,研究还原产物的物相,并观察还原后铁在氧化铝基体中的分布情况。     

Y3Al5O12–Al4SiC4复合耐火材料的设计与制备

以Al₄SiC₄为原料、Y₂O₃为添加剂，采用无压烧结制备Y₃Al₅O₁₂–Al₄Si C₄复合耐火材料，研究Y₂O₃添加量[0～5%(质量分数)]对复合材料物相组成、微观形貌与力学性能的影响，并通过DFT模拟计算Y³⁺对Al₄Si C₄不同晶面表面能的影响。结果表明：高温下Y₂O₃与Al₄SiC₄表面固有氧化层形成共晶液相，在复合材料晶界处生成Y₃Al₅O₁₂和少量Y₂SiO₅。Y₂O₃的添加促使Al₄Si C_4...     

氧化铝纤维增强氧化铝基复合材料研究进展

与传统金属材料相比，氧化铝纤维增强氧化铝基(Al₂O₃/Al₂O₃)复合材料因具有比强度高、密度低、耐高温和抗氧化等特点，已经成为新一代备受国内外学者关注的航空航天热结构复合材料。本文介绍了目前常用的氧化铝纤维及其基本性能，总结了Al₂O₃/Al₂O₃复合材料中常用的界面相及其对复合材料性能的影响规律，归纳了Al₂O₃/Al₂O₃复合材料的制备工艺及性能，指出了该材料未来的发展趋势，旨在为国内Al₂O₃/Al₂O₃复合材料的研究提供借鉴和参考，促进Al₂O₃/Al₂O₃复合材料在航空航天领域热端高温部件上的广泛应用。     

氧化铝源对CA6多孔材料相组成和显微结构的影响

用Al(OH)₃、Al₂O₃微粉(uf-Al₂O₃)、工业Al₂O₃粉作为氧化铝源,CaCO₃为钙源,通过高温固相反应合成了六铝酸钙(CA₆)材料,研究了氧化铝原料对材料物相组成、显微结构和性能的影响。结果表明,以Al(OH)₃、Al₂O₃微粉、工业Al₂O₃为氧化铝源的试样在1 300 ℃时开始有CA₆相生成,各试样固相反应结束温度为1 500 ℃,继续提高烧成温度对物相组成没有影响。反应生成的CA₆显微形貌因氧化铝原料不同而不同,以Al(OH)₃为氧化铝源时,CA₆的显微形貌多为片状结构;以工业Al₂O₃为原料时,CA₆的显微形貌多为板片状和颗粒状;但以uf-Al₂O₃为氧化铝源时,CA₆的显微形貌则多为等轴状晶粒。以uf-Al₂O₃为氧化铝源时,制备的材料耐压强度和体积密度最高,气孔率最低;以Al(OH)₃为氧化铝源时,制备的材料耐压强度和体积密度最低,气孔率最高。     

新法铝热炼镁还原渣提取高白氢氧化铝

新法铝热炼镁工艺以白云石和菱镁石为原料、以铝粉为还原剂,在真空还原获得金属镁的同时得到富含CaO·2Al₂O₃的还原渣,该还原渣可通过氢氧化钠和碳酸钠的混合碱液溶出得到铝酸钠溶液,并通过碳酸化分解制备氢氧化铝。以该工艺所得还原渣为原料,系统地研究各溶出条件对氧化铝溶出率的影响,并对碳分所得氢氧化铝进行性能检测。结果表明,在氢氧化钠浓度80 g·L^-1、碳碱浓度110 g·L^-1、溶出时间120 min、溶出温度95℃、液固比为6的条件下,炼镁还原渣中氧化铝的溶出率在85%以上。氢氧化铝产品白度均大于98,平均粒径为26.98 μm,能够达到高白氢氧化铝的要求。     

金属氧化物对油页岩热解产物收率及组成分布的影响

通过固定床反应器,对4种金属氧化物（Al₂O₃、MgO、CaO、Fe₂O₃）对油页岩热解所得油、气产率及成分的影响进行了研究。结果显示,碱性CaO对油、水、气、焦产率分布影响较为突出,可提高页岩油与半焦产率,并降低热解气产率;而酸性较强的Al₂O₃可同时提高页岩油、热解气和热解水的产率,有利于促进挥发分的析出;比较而言,MgO和Fe₂O₃的作用相对较弱。4种金属氧化物均可提高热解气中H₂、CH₄和C₂的产率;CaO作用下CO₂含量降低,而其他金属氧化物对CO₂的产生有不同程度的促进作用;Fe₂O₃可促进H₂产生;Al₂O₃作用下CH₄含量有所增加。4种金属氧化物均可促进页岩油中芳香烃的产生,并且CaO和MgO两种碱土金属氧化物作用下,短链（C₆~C₁₂）烷烃和烯烃含量均增加,而掺混Al₂O₃时页岩油中仅短链（C₆~C₁₂）烷烃含量增加。对此机理进行推测认为,碱性CaO和MgO首先与以脂肪酸形式存在的有机质进行酸碱反应,得到脱羧活性更高的羧酸盐,后者脱羧所得中间产物具有生成烷烃或烯烃两条可能路径,同时得到碳酸盐;而在具有Lewis酸特征的Al₂O₃作用下,脱羧产物为CO₂,并同时得到饱和烃产物。     

化学链燃烧过程Fe2O3/Al2O3载氧体表面CH4反应：ReaxFF-MD模拟

借助ReaxFF-MD方法,对化学链燃烧过程Al₂O₃负载Fe₂O₃载氧体（Fe₂O₃/Al₂O₃）表面CH₄反应过程模拟,探究Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃-CH₄体系燃烧过程的调控机制。研究发现添加Al₂O₃惰性载体改变了化学链燃烧过程中Fe₂O₃载氧体反应性和Fe₂O₃/Al₂O₃-CH₄反应体系的热力学和动力学行为。主要是促进了Fe₂O₃载氧体表面CH₄氧化,并对CH₄反应过程、中间体、产物及其反应速率和放热量等均具有显著促进和调控作用。原因在于Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃活性相中晶格氧的活化作用促进了晶格氧的迁移-扩散-释放。添加惰性载体增强了Fe₂O₃载氧体在化学链燃烧过程晶格氧释放速率和释放量,有利于CH₄氧化燃烧向合成气的高效、清洁转化,强化了化学链燃烧过程,满足当前能源高效转化和碳减排目标。     

化学链燃烧过程Fe2O3/Al2O3载氧体表面CH4反应：ReaxFF-MD模拟

借助ReaxFF-MD方法,对化学链燃烧过程Al₂O₃负载Fe₂O₃载氧体（Fe₂O₃/Al₂O₃）表面CH₄反应过程模拟,探究Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃-CH₄体系燃烧过程的调控机制。研究发现添加Al₂O₃惰性载体改变了化学链燃烧过程中Fe₂O₃载氧体反应性和Fe₂O₃/Al₂O₃-CH₄反应体系的热力学和动力学行为。主要是促进了Fe₂O₃载氧体表面CH₄氧化,并对CH₄反应过程、中间体、产物及其反应速率和放热量等均具有显著促进和调控作用。原因在于Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃活性相中晶格氧的活化作用促进了晶格氧的迁移-扩散-释放。添加惰性载体增强了Fe₂O₃载氧体在化学链燃烧过程晶格氧释放速率和释放量,有利于CH₄氧化燃烧向合成气的高效、清洁转化,强化了化学链燃烧过程,满足当前能源高效转化和碳减排目标。     

镧钡改性氧化铝负载钯、铑的催化活性研究

采用纯γ-氧化铝和改性氧化铝（2.5%La2.5%Ba/Al2O3）为担体,经550 ℃,950 ℃不同温度煅烧后分别负载钯、铑,制备成系列催化活性材料,通过贵金属分散度分析、TPR氧化还原特性分析,研究了氧化铝制备条件对催化活性的影响。结果表明,改性氧化铝上的贵金属分散性优于纯γ-氧化铝,Rh3⁺与2.5%La2.5%Ba/Al₂O₃间的相互作用强于Pd²⁺,从而具有更高的分散度;钯在高温处理后的2.5%La2.5%Ba/Al₂O₃上的分散性更优,铑则相反。通过TPR还原特性分析认为,贵金属在950 ℃煅烧后的2.5%La2.5%Ba/Al₂O₃上的低温还原活性更佳,钯与2.5%La2.5%Ba/Al₂O₃结合的低温还原活性优于铑。     

烧成温度对钛基铝酸盐水泥性能的影响

以钛铁渣和氧化钙为原料，在Al₂O₃-CaO-TiO₂系相图的CaAl₂O₄-CaAl₄O₇-CaTiO₃三角形中选择Al₂O₃、CaO、TiO₂质量分数分别为58%、34%、8%的组成点作为配料点，其铝酸盐碱度系数为0.9。经配料、混合、成型后分别在1 300、1 400和1 450℃保温30 min,待炉内温度冷却至接近1 200℃时，取出置于空气中急冷，再粉磨至0.088 mm方孔筛筛余≤10%,制得水泥熟料试样，然后分析其物相组成和显微结构，检测其凝结时间和强度。结果表明：随着烧成温度的提高，水泥熟料中的CA₂量逐渐增多，C₁₂A₇量逐渐减少。1 400℃烧成后水泥熟料试样中的CA量最多，凝结时间最短，早期强度最高。     

化学组成对轻烧镁铝尖晶石结构与性能的影响

相比传统电熔镁铝尖晶石和烧结镁铝尖晶石,轻烧镁铝尖晶石晶格畸变大,反应活性高,所制备的铝镁浇注料抗渣渗透性更好。本文以工业氧化铝和轻烧镁砂细粉为原料,在1 600 ℃下烧结合成Al₂O₃质量分数在68%~76%的富镁尖晶石(68%和70%)、正尖晶石(72%)和富铝尖晶石(76%)试样,研究Al₂O₃含量对尖晶石试样常温物理性能、物相组成、晶体结构参数和显微结构的影响。结果表明:Al₂O₃含量的增加提高了试样的显气孔率;富镁尖晶石试样的物相为尖晶石和少量方镁石,其余试样只有尖晶石相;富铝尖晶石的晶格畸变大于富镁尖晶石和正尖晶石,晶粒尺寸和平均孔径小于富镁尖晶石和正尖晶石。     

负载型Pt-Fe/Al2O3催化剂用于室温催化氧化甲醛

采用胶体沉积法制备不同载体（Ni₂O₃、Co₃O₄、TiO₂、Al₂O₃）的Pt-Fe/MeO_x催化剂用于甲醛室温催化氧化。活性测试表明,以γ-Al₂O₃为载体的Pt-Fe/Al₂O₃催化剂具有较高的催化活性,在25℃时甲醛的转化率可达到100%,而且Pt-Fe/ Al₂O₃催化剂还表现出良好的稳定性。采用各种表征技术对Pt-Fe/Al₂O₃的形貌、价态及氧化还原性等物理化学性质进行了研究,结果表明：Pt-Fe/Al₂O₃催化剂中Pt物种和Fe物种在Al₂O₃载体的表面上均匀分散;二者之间存在着较强的相互作用,在Al₂O₃载体的表面上形成一些类似Pt-O-Fe活性物种,有效促进了Pt-Fe/Al₂O₃催化性能,从而显示出较高的氧化活性。     

废旧高铝砖在LF精炼渣中的溶解行为研究

LF精炼渣中Al₂O₃通常来源于铝矾土,其成分与废旧高铝砖相近,因此可用废旧高铝砖替代铝矾土作为LF精炼炉的造渣剂。将废旧高铝砖切割为?17.3 mm×12.0 mm的试样与精炼渣分别在1 600℃反应5、10、15和25 min,分析了废旧高铝砖试样在精炼渣中反应不同时间后的溶解率、显微形貌及溶解后精炼渣成分,探讨了废旧高铝砖在精炼渣中的溶解机制。结果表明：高铝砖溶解后与精炼渣存在明显的边界层,精炼渣中MgO会优先扩散至边界层与试样溶解的Al₂O₃形成Al₂O₃-MgO固溶体,随着反应时间的增加,Al₂O₃-MgO固溶体逐渐增多,反应后期在试样表面形成Al₂O₃-MgO固溶层,抑制了溶解产物铝酸钙相向精炼渣中扩散;反应25 min后,高铝砖试样溶解率达35%,且与反应5 min后的精炼渣相比,精炼渣中Al₂O₃含量(w)由2...     

负载型KI催化甘油与CO2合成甘油碳酸酯

添加不同组分对氧化铝载体进行调变改性,再以改性氧化铝为载体,负载KI制备了一系列负载型催化剂KI/Al₂O₃-MgO、KI/Al₂O₃-ZnO、KI/Al₂O₃-TiO₂和KI/Al₂O₃-ZrO₂,并通过CO₂、环氧丙烷和甘油合成甘油碳酸酯反应评价其催化活性,发现KI/Al₂O₃-MgO具有最高的活性。由不同载体的CO₂-TPD分析可以发现,载体表面少量碱性位的存在有利于反应进行。实验研究了不同负载量KI/Al₂O₃-MgO的活性及稳定性,发现KI负载量为1.5mmol/g较为适宜。同时,实验又通过N₂吸附/脱附(BET)、X射线衍射(XRD)等手段对不同负载量的KI/Al₂O₃-MgO进行了表征,进一步说明了负载量过多会导致KI晶粒团聚,并阻塞载体孔道。优化了反应条件,在最佳条件下(环氧丙烷0.3mol,甘油0.1mol,反应温度130℃,反应时间2h,反应压力6.0MPa),甘油的转化率为65.5%,甘油碳酸酯的产率为60.8%。     

低铝硅比条件下硫铝酸盐水泥熟料中钙铝黄长石相的演变及形成动力学

为揭示低铝硅比（质量比）条件下硫铝酸盐水泥熟料中低水化活性钙铝黄长石相（C₂AS）降低熟料质量的作用机制,固定铝硅质量比为 2,通过改变煅烧温度及保温时间制备了一系列熟料。采用 X 射线衍射结合 Rietveld 方法和热重-差示扫描量热法,研究了 C₂AS 的演变过程。结果表明：950～1 200 ℃范围内 C₂AS 主要由 CaO、SiO₂以及 Al₂O₃反应而来;当温度超过 1 200 ℃时,C₂AS 主要由 C₄A₃$分解出的 CA 及 CaO 与残留的 Si O₂反应形成。反应动力学分析表明：超过 1 200 ℃时 C₂AS的形成主要由 Ca²⁺的扩散过程控制,其反应活化能为（305±20） k J/mol。本研究为硫铝酸盐水泥熟料煅烧过程中低品位铝矾土的使用提供了理论指导。