硅碱钙石微晶玻璃中析晶过程的研究

通过烧结法制备了硅碱钙石微晶玻璃,并结合XRD,DJA、SEM等测试方法对其晶化过程中的晶相与显微结构演变进行了探索.结果表明,基础玻璃中CaF2晶体的成核自568℃开始.当热处理温度达到650℃时,以CaF2为晶核.析出的晶体以Frankanlenite为主,以及硅碱钙石和少量的石英、氟化钙晶体.750℃硬硅钙石开始形成,在850℃以上,硬硅钙石成为主晶相.     

Al2O3对R2O-CaO-SiO2-F系统微晶玻璃结构及析晶的影响

R2O-CaO-SiO2-F系统微晶玻璃析晶过程较为复杂,能析出多种晶相,导致性能发生改变。为获得预期的性能,必须对母体玻璃结构和析晶过程进行控制。而Al2O3质量分数的改变对母体玻璃结构和析晶会产生深远的影响,因此本文采用XRD、SEM、IR等测试分析方法,研究Al2O3对微晶玻璃结构和析晶过程的影响。结果表明:铝离子以四配位参与到玻璃的硅氧网络结构中,随着Al2O3引入量的增大,母体玻璃的网络结构得到加强。当氧化铝质量分数为2.5%时,微晶玻璃晶化后析出氟化钙和a-硅碱钙石晶相,当氧化铝质量分数增大至3.5%和4%时,微晶玻璃析出的晶相转变为氟化钙和硬硅钙石,氧化铝质量分数继续升高至4.5%时,微晶玻璃析出的晶相转变为氟化钙、硬硅钙石和a-硅碱钙石晶相。     

热处理制度对Al_2O_3-SiO_2-Na_2O-CaF_2系微晶玻璃晶化行为及显微结构的影响

以Al2O3、SiO2、Na2CO3、CaF2为原料,采用传统高温熔融工艺制备了氟氧基质玻璃。通过优化热处理制度,制得富含CaF2微晶的Al2O3-SiO2-Na2O-CaF2系氟氧微晶玻璃,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了热处理制度对氟氧微晶玻璃晶化行为及微观结构的影响。结果表明:随着热处理时间及温度的增加,CaF2微晶析出相的含量及晶粒尺寸都在增大,当温度超过670℃时,由于CaF2晶粒尺寸过大,导致微晶玻璃失透;此外在670℃下,当热处理时间为5 h时,基体玻璃中除了球状CaF2晶粒外,还析出了较大晶粒尺寸(约1 um)的棒状AlF3晶体,一定程度上导致微晶玻璃失透。     

Na2O-CaO-SiO2-MgO-Al2O3-ZnO微晶玻璃制备及晶化行为的研究

本文设计了Na2O-CaO-SiO2-MgO-Al2O3-ZnO体系,采用熔融法制备了以磷渣为主要原料的微晶玻璃,磷渣在微晶玻璃中的使用率达到67～75%,并利用XRD,SEM等确定了玻璃的最佳热处理制度,研究了Na2O对微晶玻璃析晶及特征的影响.结果发现经过 750 ℃核化4 h,850 ℃晶化2 h,得到主晶相为硅灰石(CaSiO3)和菱硅钙钠石(Na2Ca2Si3O9)的微晶玻璃.玻璃中表面析晶和整体析晶同时存在,其中Na2O可促进整体析晶和菱硅钙钠石的析出.     

Al2O3对R2O-CaO-SiO2-F系废渣微晶玻璃析晶与性能的影响

以花岗岩废渣为主要原料,用熔融法制备了R_2O-CaO-SiO_2-F系微晶玻璃。采用差示扫描量热法、X射线衍射、扫描电子显微镜等测试方法研究了Al_2O_3含量对RO-CaO-SiO_2-F系微晶玻璃的析晶与性能的影响。结果表明:随着Al_2O_3含量的增加,硅碱钙石与硬硅钙石晶体细化;Al_2O_3含量(质量分数)为6.0%的基础玻璃经560℃核化2 h、910℃晶化2 h后的主晶相为硅碱钙石,其抗弯强度和断裂韧性分别为(154±20)MPa、(2.37±0.12)MPa·m~(-1/2);当Al_2O_3含量增加至6.5%时,硅碱钙石减少、氟化钙增多,力学性能降低。     

热处理制度对RCS系着色微晶玻璃析晶性能的影响

采用不同热处理制度对掺加硫硒化镉的R2O-CaO-SiO2 (RCS,R为Na,K)系玻璃进行显色处理得到着色微晶玻璃.通过X射线衍射、场发射扫描电镜及紫外可见分光光度计等测试分析手段研究不同热处理制度对RCS系着色微晶玻璃析晶性能的影响.结果表明:在700℃进行显色热处理,微晶玻璃的主晶相为柱状的硬硅钙石[Ca6Si...     

钙铁硅铁磁体微晶玻璃晶化与核化的研究

铁磁体微晶玻璃是用于温热治疗肿瘤的一种热种子材料,使用XRD,DTA,SEM－EPMA,Moessbauer和VSM对添加了少量改善生物活性的P2O5和B2O3或Na2O的钙铁硅微晶玻璃在还原气氛下热处理的核化与晶化特性进行了研究。钙铁硅玻璃在还原气氛下热处理后其主要晶相是磁铁矿和硅灰石及少量赤铁矿。随着玻璃化学组成和热处理条件的不同,微晶玻璃中也会出现少量钙铁辉石,钙铁橄榄石等其它晶相。由于玻璃中存在很大的分相倾向,钙铁硅微晶玻璃中磁铁矿的核化是在成形冷却过程中完成的,核化速度很快。硅灰石的核化速度较慢,在重新加热进行热处理的过程中完成,添加少量P2O5和B2O3的钙铁硅玻璃的成核机理以整体成核为主,而添加少量P2O5和Na2O的钙铁硅玻璃以表面成核为主。经过1000℃,2h热处理的钙铁硅微晶玻璃中椭球形磁铁矿晶粒大小约250nm,硅灰石晶粒大小约150nm。所得微晶玻璃具有温热治疗所需的磁性和磁滞生热能力。     

粉煤灰微晶玻璃的晶化机理研究

以粉煤灰为主要原料制得微晶玻璃,通过XRD、SEM和EDAX等测试方法,研究了粉煤灰微晶玻璃的晶化机理.研究结果表明:粉煤灰玻璃在热处理的过程中,首先发生分相,形成富硅相和富钙相,进而形成以透辉石(CaO·MgO·2SiO2)和钙黄长石(2CaO·Al2O3·SiO2)为主晶相的微晶玻璃.     

CaO-SiO2-R2O-F系微晶玻璃的制备

通过烧结法制备了CaO-SiO2-R2O-F系微晶玻璃,用XED、DTA方法对微晶玻璃的析晶温度、物相组成等进行了分析,并通过SEM观察了微晶玻璃的断面形貌.讨论了热处理制度对析晶的影响.结果表明:晶化温度对微晶玻璃析晶过程有显著的影响.在晶化温度为870℃时,主晶相为枪晶石,化学式为ca4(F15(OH)05)si2O7在这个温度下,析出了大量的枪晶石晶体,还有少量的硅碱钙石及ca2SiO2F2晶体.     

氟化钙晶核剂对废啤酒瓶微晶玻璃的影响

利用废旧啤酒瓶研制微晶玻璃,探讨不同含量的CaF2晶核剂对微晶玻璃的成核、晶化及性能的影响,确定适宜的添加量,从而研究解决废旧玻璃原料黏度大,难于成核和晶化的难题.用XRD和SEM表征样品的晶相及微观形貌;用Rietveld Quantification软件计算试样的晶相与玻璃相含量;按照微晶玻璃标准测试试样的抗折强度、吸水率、体积密度.实验结果表明,添加CaF2试样中析出的主晶相是Na2Ca(SiO4),Na2Ca3Si6O16和NaCa2Si4O10F,析出晶体含量随着CaF2添加量增加而增加.确定6%为最佳的CaF2添加量,此时微晶玻璃析出晶相的总量为42.91%,体积密度为2.283g·cm-3,吸水率为0.179%,抗折强度为149.3Mpa.     

氧化铝对IT-SOFC硼酸盐封接玻璃体系的影响研究

以传统的玻璃制备方法熔融法制备出适用于固体氧化物燃料电池封接用的BaO-A12O3-B2O3-SiO2体系微晶玻璃封接材料。玻璃封接材料属于多组分玻璃,分别经700℃、800℃和900℃热处理100h后的XRD图谱分析表明,700℃时其主晶相为钡长石BaAl2Si2O8,800℃时析出的晶体也比较多而且较杂,但以钡长石为析出的主晶相。随着烧结温度升高到900℃,原料间的反应更完全,析出单一的钡长石相及少量的BaSiO3相。A12O3的含量适中(5mol%)时,A13+主要作为网络修饰体存在于玻璃网络结构之间,此时使[BO3]转变为[BO4],从而提高玻璃的稳定性;当A12O3超过一定量时,A13+开始作为网络形成体存在于玻璃网络结构之间,又使得[BO4]转变为[BO3],降低了玻璃的稳定性。增加A12O3含量可以提高玻璃的稳定性,降低玻璃的析晶趋势。A12O3含量为5mol%时,玻璃的稳定性比含量为2mol%及10mol%时更好。玻璃A1、A2和A3的热膨胀系数TEC(×10-6K-1)分别为10.68,10.81,10.52,均在允许范围之内。     

含CaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷的制备工艺分析

采用熔融冷却法制备了组分为55SiO2-20Al2O3-5CaO-20CaF2及45SiO2-20Al2O3-10CaO-25CaF2两组玻璃,并通过热分析测定了玻璃的转变温度、核化温度和晶化温度。采取等温热处理工艺在不同温度下对两组玻璃进行3h晶化热处理并对热处理后的试样进行物相结构、透光率和微观形貌的表征。结果表明,将玻璃进行等温晶化热处理能制备含CaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷;增加组分中CaF2及CaO的含量能提高体系的玻璃转变温度及成核温度;提高热处理温度使析晶程度增大,透光率下降;CaF2和CaO在玻璃中可引起成分偏聚而产生分相,提高玻璃的析晶程度。     

CaF_2含量对CaO-SiO_2-R_2O-F系微晶玻璃晶化行为的影响

采用烧结法制备了CaO-SiO_2-R_2O-F(R=Na, K)系微晶玻璃,并结合XRD、DTA、SEM等测试方法,探讨了CaF_2含量对CaO-SiO_2-R_2O-F系微晶玻璃晶化行为的影响.结果表明:添加适量的CaF_2能有效地促进微晶玻璃的析晶.在一定热处理制度下,制备出的微晶玻璃内含大量互锁的板条状晶体和针状晶体,主晶相为硅碱钙石和Frankamenite(一种富含氟的硅碱钙石).随着CaF_2含量的增加,晶体的含量逐渐提高,晶体数量逐渐增大,尺寸逐渐减小.     

高铝粉煤灰脱硅液与煤矸石制备13X分子筛的工艺研究

以13X分子筛的低成本制备与煤基固废协同利用为目标,利用煤矸石与高铝粉煤灰碱法提铝过程中副产的脱硅液为原料,通过水热反应制备了13X分子筛,实现了两种固废资源的协同利用.考察了水热反应体系水钠比、硅铝比、晶化温度、搅拌速率等因素对合成产物晶型和比表面积的影响规律.通过X射线衍射、红外光谱和扫描电镜等方法对产物结构和形貌的演化过程进行了表征分析.结果表明,在优化工艺为n(SiO2/Al2O3)=3.0,n(Na2O/SiO2)=1.9,n(H2O/Na2O)=60,室温下老化24 h,100 r·min-1下于95 ℃水热晶化8 h制备的13X分子筛比表面积为681.7 m2·g-1,相对结晶度94.59%.通过对水热反应过程分析,13X分子筛合成过程前期主要为煤矸石与脱硅液反应形成无定型凝胶,后期为凝胶相溶解和分子筛晶体的生长.     

硼硅酸盐玻璃成分对硫酸钡热稳定性的影响

研究了硼硅酸盐玻璃主要成分(SiO2、Na2O、B2O3)对硫酸钡(BaSO4)热稳定性的影响,分析BaSO4分别与SiO2、Na2O、B2O3的混合物在不同温度(800~1 200℃)煅烧后的物相组成、显微结构、硫含量和拉曼光谱。结果表明:当BaSO4:SiO2摩尔比为7.5:92.5 (样品A)时,在温度低于1 200℃煅烧后其物相均为BaSO4和SiO2,温度达到1 200℃时出现了少量硅钡石(BaSi2O5)相;当BaSO4:SiO2:Na2O为7:86:7 (样品B)时,在800℃煅烧后即出现了少量BaSi2O5相,当温度达到1200℃时样品主要物相为BaSi2O5和方石英,硫含量明显减少;当BaSO4:SiO2:Na2O:B2O3为5.5:67.5:6.5:21.5 (样品C)时,在800~1 200℃均为BaSO4和SiO2,在1 200℃保温2h后,BaSO4和SiO2的衍射峰基本消失。低熔点的Na2O和B2O3的引入促进了BaSO4的分解,在1 200℃煅烧后,样品A、B、C中SO4四面体的拉曼特征峰依次减弱。     

碳酸钠焙烧铝系钒铁炉渣共提取钒与铝

通过对铝系钒铁炉渣碳酸钠焙烧-水浸全过程的矿物分析、热力学计算及对比实验,研究了炉渣中钒、铝同步转化、溶出的机理与规律. 结果显示,焙烧进程中渣中镁铝尖晶石MgO×Al2O3相、CaO×2Al2O3相逐渐消失,MgO相生成,并生成碱熔相Na2O×Al2O3和钒酸盐. 随焙烧温度及时间增加,Na2O×Al2O3和钒酸盐相明显增多,钒、铝溶出率增加. 焙烧熟料经水浸后,液相呈碱性,钒、铝分别以可溶性钒酸钠和铝酸钠的形式进入水相,固相残留物为少量未反应的镁铝尖晶石及新生成的MgO和Ca(OH)2. 在磨矿粒度<75 mm、配碱系数1.0、焙烧温度1000℃及焙烧时间4 h的优化条件下,钒的溶出率可达90%,铝的溶出率可达75%.     

基于碱融活化的高岭土水热法制备干燥剂NaP分子筛

研究了含有石英成分的高岭土的活化方法,并采用水热法制备了干燥剂NaP分子筛.研究了碳酸钠对高岭土的活化效果、不同水热反应条件对NaP分子筛吸水率的影响,得到该高岭土的活化条件为:m(高岭土):m(碳酸钠)=1:1、在750℃下煅烧2 h;制备NaP分子筛的优化条件为:n(SiO2)/n(Al2O3)=4.0、n(Na2 O)/n(SiO2)=1.4、n(H2O)/n(Na2 O)=40、93℃下晶化8 h.     

用粉煤灰和菱镁矿低温制备堇青石质多孔材料

在粉煤灰中添加不同比例菱镁矿,于1 200、1 250℃和1 300℃烧成温度下制备出堇青石质多孔耐火材料。研究表明：菱镁矿在烧成过程中于700℃分解产生CO2,起到造孔剂和发泡剂的作用,分解生成的MgO将与粉煤灰中的Al2O3、SiO2反应生成堇青石;随着菱镁矿添加量的增加,粉煤灰中Al2O3和SiO2与MgO的反应更完全,主要生成堇青石和少量镁橄榄石;当菱镁矿添加量过多时,新生成的MgO与粉煤灰中SiO2反应,产生液相过多,造成部分气孔封闭,使得烧成后试样的显气孔率随菱镁矿添加量的增加呈先增加后减小的趋势。优化烧成工艺条件为1250℃并保温3h,当菱镁矿添加量为15%（质量分数）时,制备出显气孔率达48%、孔径为20～40μm、体积密度为1.27g/cm3、抗压强度为38MPa、抗折强度为29MPa的堇青石质多孔材料。     

4A沸石合成工艺研究与产物表征

利用正交优选实验研究了硅铝比、钠硅比、水钠比、反应温度和反应时间等5个因素对水热合成4A沸石的影响,在此基础上还研究了超声波辅助水热合成4A沸石,利用XRD、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和钙离子交换能力对4A沸石进行了表征。正交优选实验结果表明:硅铝比是影响4A沸石钙离子交换能力的主要因素,其次是钠硅比和反应时间,水钠比和反应温度的影响最小;水热合成4A沸石的最佳工艺为以硅铝物质的量比为1.5、钠硅物质的量比为2.05、水钠物质的量比为150配制硅铝酸钠凝胶,于130℃下晶化5 h。通过水热合成及超声波辅助水热合成的4A沸石的对比表明:一定时间的超声波辅助水热合成更容易得到较高性能的4A沸石。