矿物3CaO·3AI2O3·BaSO4高温稳定性研究

矿物3CaO·3Al2O3·BaSO4是一种新型胶凝矿物, 而关于其高温稳定性的研究却有多种结论.本工作综合运用IR, TG-DT A,EPMA,XRD和QXDA等多种测试方法, 系统研究了3CaO·3Al2O3·BaSO4 的高温稳定性问题.研究表明, 在温度低于1 350 ℃的条件下, 矿物3CaO·3Al2O3·BaSO4的晶相结构稳定; 而温度高于1 360 ℃时, 3CaO·3Al2O3·BaSO 4发生分解并形成新的晶相.3CaO·3Al2O3·BaSO4的分解方程式可表述为: 3CaO·3Al2O3·BaSO4→CaO·Al2O3+12CaO·7Al2O3+Ba O·Al2O3+SO2↑+O2↑鉴于矿物BaO·Al2O3的形成机理与该问题紧密相关, 本文也讨论了BaO·Al2 O3的形成机理.BaO·Al2O3的形成机理有两种:温度低于1 350 ℃时, BaO·Al2O 3由原料组分发生反应而形成的; 而温度大于1 360 ℃时, 该矿物是由3CaO·3Al2O 3·BaSO4分解形成的.     

CaO-Al_2O_3-BaSO_4系统物相形成及其动力学初探

研究了CaO -Al2 O3-BaSO4系统物相形成变化关系 ,对该系统仅存三元化合物 3CA·BaSO4的形成动力学进行了初步研究 .研究表明 ,该系统可能出现的主要固相包括CA ,C1 2 A7,BA ,3CA·BaSO4,气相有SO2 和O2 等 .其中 ,固相CA ,C1 2 A7,BA有两种形成机制 .温度低于13 5 0℃时 ,这些矿相因原料的组分之间发生反应而形成 ;而温度高于 13 60℃的条件下 ,这些矿物是由 3CA·BaSO4分解形成的 .矿物 3CA·BaSO4的形成可能表现为吸热效应 .在温度 115 0℃和 13 0 0℃范围内 ,三元化合物 3CA·BaSO4的形成受界面化学反应控制 ,符合动力学方程f(α) =1-(1-α) 1 /3=K     

MO对B2O3-Al2O3-SiO2系统玻璃析晶性能的影响

研究了添加BaO、CaO、MgO对B2O3-Al2O3-SiO2系统玻璃析晶性能的影响。用DSC测试了玻璃的析晶温度，用XRD分析了玻璃析晶后的晶相组成，用SEM观察了析出晶粒的形貌特征。结果表明：BaO、CaO均可有效促进BAS玻璃的形成，而MgO易导致玻璃分相。MO-BAS玻璃的析晶温度在770～810℃之间。添加BaO时析出的主晶相为硼酸铝（Al18B4O33）和少量勃来石（Al16B6Si2O37），以针柱状晶为主。用CaO替代BaO，析出的主晶相不变，但析晶能力增加，以细小的粒状晶为主。添加MgO时析出的主晶相为偏硼酸铝（Al4B2O9）和勃来石，晶粒较粗大。     

MgO对硫铁铝酸钡钙矿物的合成及性能的影响

用X射线衍射、扫描电子显微镜和综合热分析等研究了MgO对硫铁铝酸钡钙矿物1.75CaO·1.25BaO·2Al2O3·Fe2O3·CaSO4(C2.75B1.25A2F S)的合成及性能的影响,并测试了水化样品的抗压强度.结果表明:适量的MgO可降低CaCO3的分解温度,当MgO掺入质量分数为1%时,C2.75B1.25A2FS矿物形成的温度最低,矿物熟料中f-CaO的质量分数最低,仅为0.22%.水化物,28 d时的抗压强度达到最高,为104.2MPa.当MgO的掺量在0.3%～1%时,熟料晶体结晶状况相对较好,晶粒细小,晶界明显,轮廓清晰.     

CaF2对硫铝酸钡钙矿物形成过程的影响

采用X射线衍射、扫描电镜和差热-热重分析等测试方法研究了CaF2对硫铝酸钡钙矿物2.75CaO·0.25BaO·3Al2O3·BaSO4(C2.75B1.25A3ˉS)形成过程的影响,并对高温固相反应过程中出现的物相进行了初步分析.结果表明CaF2加速了CaCO3的分解,降低了C2.75B1.25A3ˉS的形成温度.当温度低于1 300℃时,CaF2可能促进C2.75B1.25A3S的形成及结晶,并同时伴随着氟铝酸盐矿物11CaO·7A12O3·CaF2的生成.另外,CaF2对C275B1.25A3S的高温分解没有明显的影响.     

硫铝酸钡钙矿物的早期水化

利用水化热分析、环境扫描电镜和X射线衍射对2.75CaO·0.25BaO·3Al2O3·BaSO4(C2.75B1.25A3(-S))矿物的早期水化行为进行了研究.结果表明:C2.75B1.25A3(-S)矿物水化放热速度迅速,早期水化反应剧烈.水化早期,水化产物均匀覆盖于熟料颗粒表面,至6 h时,熟料颗粒周围形成大量的细针状水化产物晶体.水化至12h后,晶体逐渐长大,附着于熟料颗粒的四周并相互交织在一起,熟料颗粒表面的水化膜消失.C2.75B1.25A3(-S)的早期水化过程在14h基本结束.     

无水硫铝酸钙矿物的合成及形成机制

用化学试剂CaCO3,Al2O3,CaSO4·2H2O制备无水硫铝酸钙(C4A3 (S-))单矿物,借助化学分析法、X射线衍射、差热-热重分析及扫描电镜-能谱仪等研究了C4A3 (S-)矿物的形成机理.研究表明:C4A3 (S-)矿物分别是通过3种不同途径形成的;在煅烧温度低于1 100 ℃时,C4A3 (S-)矿物主要是由CaO,Al2O3,CaSO4直接通过固相反应形成;在煅烧温度高于1100 ℃时,C4A3 (S-)矿物是通过中间矿相七铝酸十二钙(C12A7)或铝酸一钙(CA)的形成而形成的.     

BaO·Al2O3·SiO2系微晶玻璃晶型转变的研究进展

本文从六方钡长石和单斜钡长石的晶体结构差异出发,介绍了BaO·Al2O3·SiO2(BAS)系微晶玻璃中六方钡长石向单斜钡长石转变的研究进展,综述了促进相变的方法及其促进机理,指出了今后研究应关注的几个问题.     

氧化物对3CaO·3Al2O3·CaSO4形成的影响

借助XRD测试手段研究了Al2O3、SiO2、Fe2O3以及MgO几种生料中常见氧化物对高温固硫物相3CaO·3Al2O3·CaSO4形成的影响.结果表明,改变Al2O3的含量,不会对3CaO·3Al2O3·CaSO4的形成产生明显影响;Fe2O3及MgO的存在能降低3CaO·3Al2O3·CaSO4的形成温度,但也使其分解温度提前;SiO2的大量存在则会抑制3CaO·3Al2O3·CaSO4的形成.     

2CaSO_4·K_2SO_4复盐对硅酸盐水泥熟料烧成及水化的影响

通过高温合成2CaSO_4·K_2SO_4复盐,再将其以不同掺量掺入Ca CO3、Si O2、Al2O3和Fe2O3组成的水泥生料中,在1 450℃煅烧至水泥熟料中f-Ca O小于1%。研究了2CaSO_4·K_2SO_4复盐对水泥熟料高温烧成过程、矿物组成与结构及水化性能的影响。结果表明:2CaSO_4·K_2SO_4降低了Ca CO3起始分解温度,改变了熟料的熔融液相性质,增加了液相量,降低了矿物的最低共熔温度;2CaSO_4·K_2SO_4提高了熟料中C_3S含量,降低了C_3A和C_4AF含量,烧成熟料中C2S晶型主要为β型,也存在少量γ型,2CaSO_4·K_2SO_4使C_3S晶型由R型向M_1型转变,但晶型不随掺量改变。复盐的掺入缩短了熟料水化的诱导期,促使第二水化放热峰最大值提前出现,2CaSO_4·K_2SO_4掺量增加抑制了熟料前期和后期水化性能,提高了中期水化放热速率。     

CaO—Al2O3—BaSO4系统物相形成及其动力学初探

研究了CaO-Al2O3-BaSO4系统物相形成变化关系,对该系统仅存三元化合物3CA@BaSO4的形成动力学进行了初步研究.研究表明,该系统可能出现的主要固相包括CA,C12A7,BA,3CA@BaSO4,气相有SO2和O2等.其中,固相CA,C12A7,BA有两种形成机制.温度低于1350℃时,这些矿相因原料的组分之间发生反应而形成;而温度高于1360℃的条件下,这些矿物是由3CA@BaSO4分解形成的.矿物3CA@BaSO4的形成可能表现为吸热效应.在温度1150℃和1300℃范围内,三元化合物3CA@BaSSO4的形成受界面化学反应控制,符合动力学方程f(a)=1-(1-a)1/3=Kt.     

2CaO·2SrO·3Al_2O_3·SO_3的形成动力学

研究了一种硫铝酸锶钙矿物2CaO·2SrO·3Al_2O_3·SO_3(C_2?_2A_3$)的形成过程,采用Rietveld定量方法确定了不同温度、不同保温时间下烧成熟料中C_2?_2A_3$矿物的含量,并对C_2?_2A_3$的形成过程进行动力学分析。结果表明:在1 150–1 350℃条件下,熟料中C_2?_2A_3$的含量随着保温时间的延长而增加,在1 350℃保温180 min时C_2?_2A_3$的含量达到97.3%;在1 400℃保温超过30 min时,熟料中C_2?_2A_3$的含量开始减少;在1 450℃熟料中C_2?_2A_3$的含量随保温时间的延长而降低。形成C_2?_2A_3$的固相反应符合三维扩散模型,Jander模型具有最好的拟合效果。C_2?_2A_3$形成过程的活化能为479 kJ/mol。烧成温度主要影响C_2?_2A_3$矿物颗粒的细观形貌,但不会影响C_2?_2A_3$矿物的元素分布及组成。     

二氧化锰对含硫铝酸钙矿物硅酸盐水泥熟料相平衡共存的影响

借助X射线衍射定量分析及化学分析法,系统研究了MnO2对含硫铝酸钙矿物(3CaO·3Al2O3·CaSO4,C4A3)硅酸盐水泥熟料中阿利特和硫铝酸钙矿物形成及共存温度范围的影响。结果表明:在生料中掺入0.1%(质量分数)MnO2,可以加速CaCO3的分解,提高CaCO3的分解速率,促进熟料煅烧过程中固相反应的提前及水泥熟料烧成过程中f-CaO的吸收,同时,增加了液相量,加速熟料的烧成,使C4A3S矿物分解温度提高了100℃,使体系中阿利特和硫铝酸钙两者的共存温度范围扩大了57℃。     

Fe2O3,ZrO2及F对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶行为的影响

研究了形核剂对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶的影响,将形核剂掺量(质量分数)分别为1.0?2O3,2.0%ZrO2和4.0%F添加到基础玻璃中.用扫描电子显微镜和X射线衍射技术分析了微晶玻璃析晶和显微特征.不添加任何形核剂的样品以及分别添加1.0?2O3和1.0?2O3 2.0%ZrO2形核剂的样品以表面析晶为主,在1 053 ℃保温1.0 h后,析出晶体以硅灰石(CaO·SiO2)为主,同时还有少量钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2)和透辉石(CaO·MgO·2SiO2)析出.Fe2O3的加入促进了玻璃的析晶和生长,而ZrO2的作用正好相反,抑制了玻璃的析晶.对于添加1.0?2O3 2.0%ZrO2 4.0%F形核剂的样品,在1 040 ℃保温1.0h后,其析出晶体以整体析晶为主,块状晶体均匀析出,析出主晶相为钙长石.     

ZrSiO4-Al2O3系材料高温反应的研究

借助X衍射仪(XRD)和具有能谱仪(EDAX)的扫描电镜,研究了粉状ZrSiO4和a-Al2O3间生成化学计量成分3Al2O3·2Si02的固态反应.在1 400～1600℃温度区间和0.5～60h的时间内获取了试验数据.结果表明,ZrSiO4和-Al2O3反应形成晶体ZrO2和莫来石(基本为3Al2O3·2SiO2成分)及SiO2-Al2O3非晶相(前驱莫来石).在1 600℃时,反应最快的阶段是ZrSiO4的分解.试验结果表明错英石的分解是一级反应.Al2O3颗粒的溶解和Al扩散到非晶相可能是反应最慢阶段.     

CaO和SiO_2含量对CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO熔渣熔化性能的影响

通过测定熔渣升温过程中的DSC曲线,观察升温过程中发生的熔化相变温度以及熔化热焓,研究了CaO和SiO2含量对CaO-SiO2-Al2O3-MgO熔渣熔化性能的影响.结果表明,随着SiO2含量的增加,熔化过程的吸热峰向高温端偏移;在1120~1160℃范围内,存在一个由于Ca2SiO4的晶型转变而产生的明显的放热峰;相同SiO2含量下,随着CaO含量的增加,熔化温度降低,熔化温度和熔化热焓增大;相同CaO含量下,随着SiO2含量的增加,熔渣熔化温度升高,熔化区间增大.建立了熔渣熔化温度与熔渣碱度(X1),MgO含量(X2)和Al2O3含量(X3)的关系式:Τonset=1412.84-286.423X1+47.732X2+7.107X3+1.390X1X2+4.028X1X3-1.060X2X3+17.110X12+0.290X22-0.135X32,Τend=1459.212-299.011X1+44.968X2+3.647X3+3.264X1X2+5.621X1X3-0.243X2X3+9.338X12+0.522X22-0.275X32.     

钛酸酯偶联剂NDZ-3与3（CaO·A12O3）·CaSO4界面的XPS研究

借助X射线光电子能谱(XPS)定量地研究了钛酸酯偶联剂NDZ-3和3(CaO*Al2O3)*CaSO4 界面结合情况.结果表明:钛酸酯偶联剂NDZ-3的烷氧基与3(CaO*Al2O3)*CaSO4表面羟基产生化学反应,生成(Ti-O-M)[M=Al, Ca]化学键,这样钛酸酯偶联剂NDZ-3在3(CaO*Al2O3)*CaSO4表面形成偶联剂单分子层,使3(CaO*Al2O3)*CaSO4得到改性,因而改善了它与有机聚合物亲和性.     

贵州省黄磷渣特点及其资源化利用研究

1黄磷渣的特点黄磷炉渣是电炉法生产黄磷时排出的废渣,每产1t黄磷排渣9t。贵州省是重要的黄磷生产基地,产量仅次于云南省,位居全国第二。磷渣是在1400~1600℃高温下形成熔融状态,再经水淬急冷而得的产物,其玻璃体含量高达80%~90%,含有一定量的假硅灰石-αCaO·SiO2,β-2CaO·SiO2,5CaO·3Al2O3,硅钙石(3CaO·2SiO2),枪晶石(3CaO·2SiO2·CaF2)等矿物,还有残留的P2O5。磷渣中含有40~50%的CaO,25~42%的SiO2,其次是Al2O32.5~5%,Fe2O30.2~2.5%,MgO0.5~3%,一般P2O5含量为1~4%;F含量在2.5%左右[1]。随着黄磷生产的发展,排放的黄磷…     

镁钙耐火材料与钢水作用的热力学研究

通过扫描电镜能谱分析,研究了镁钙耐火材料与ARO16钢的作用,通过热力学数据,结合试验结果,进行了热力学研究,结果表明:含游离CaO的镁钙耐火材料在1600℃下与ARO16钢发生作用,在耐火材料表面形成反应层,推测有CaS、3CaO·Al2O3、CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3、CaO·6Al2O3、3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·2SiO2、MnO、FeO等物质生成.     

C4A3(S)分解反应动力学研究

以CaCO3,Al2O3,CaSO4·2H2O为原料制备无水硫铝酸钙(C4A3(S))单矿物,借助X射线衍射和扫描电镜等测试手段研究了C4A3(S)矿物的分解动力学.研究结果表明:C4A3(S)矿物分解反应属于界面化学反应动力学范围,满足化学反应动力学方程:F(α)=ln(1-α)=-Kt ,C4A3(S)矿物分解的化学活化能为449.78 kJ·mol-1.