合成热参数对阿利特固溶特性和XRD衍射特征的影响

利用X射线衍射和等离子电感耦合等离子发射光谱研究了烧成温度、烧成气氛、淬冷开始温度等参数对掺杂和不掺杂的实验室合成熟料中阿利特的室温保留晶型和Al3+、Fe3+、Mg2+等主要杂质离子固溶量的影响.随煅烧温度升高,阿利特对称性升高,不掺杂熟料中阿利特晶型从MⅠ转变为MⅠ和MⅢ型的混合体;掺杂熟料中阿利特晶型从MⅠ转变为M和R型混合体.氧化气氛烧成熟料中阿利特的对称性高于还原气氛烧成的.还原气氛烧成熟料中阿利特无论掺杂与否,阿利特室温保留晶型都呈现MⅢ型晶体衍射特征.氧化气氛下烧成掺杂熟料中阿利特为以R型为主的R型和M型的混合体,不掺杂熟料中阿利特以MⅢ型晶体存在.在1450 ℃开始空气淬冷熟料中阿利特晶型对称性要高于其他温度开始淬冷的对称性.掺杂熟料从1450 ℃开始淬冷可以保留较多的R型阿利特.在其它较低温度开始淬冷,掺杂熟料中阿利特更多呈现MⅠ型晶体的衍射特征.不掺杂熟料中阿利特在所有开始温度淬冷,都呈现M型衍射特征.较高的烧成温度、较高的淬冷开始温度、氧化烧成气氛以及合理掺杂条件下,阿利特保留较高对称性的原因在于: 随煅烧温度升高以及随淬冷起始温度的升高,Al3+在阿利特中的固溶量升高,Fe3+的固溶量有所降低,Mg2+的固溶量则没有明显变化.氧化气氛下烧成的阿利特中Al3+的固溶量要高于还原气氛下的,而还原气氛下烧成的阿利特中Fe3+/Fe2+的固溶量高于氧化气氛下的.     

温度、气氛和淬冷对阿利特固溶和多晶转变的影响(英文)

利用X射线衍射和等离子电感耦合等离子发射光谱研究了烧成温度、烧成气氛、淬冷开始温度等参数对实验室熟料中阿利特的多晶转变和Al3+,Fe3+,Mg2+等主要杂质离子固溶量的影响。随煅烧温度升高,阿利特对称性升高,不掺杂熟料中阿利特晶型从MⅠ转变为MⅠ和MⅢ型的混合体;掺杂熟料中阿利特晶型从MⅠ转变为M和R型混合体。氧化气氛烧成熟料中阿利特的对称性高于还原气氛烧成的。还原气氛烧成熟料中阿利特无论掺杂与否,阿利特室温保留晶型都呈现MⅢ型晶体衍射特征。氧化气氛下烧成掺杂熟料中阿利特以R型为主并含有M型的混合体,不掺杂熟料中阿利特以MⅢ型晶体存在。掺杂熟料从1450℃淬冷可以保留较多的R型阿利特。在其它较低温度淬冷,掺杂熟料中阿利特更多呈现MⅠ型晶体的衍射特征。不掺杂熟料中阿利特在所有开始温度淬冷,都呈现M型衍射特征,其原因在于:随煅烧温度升高以及随淬冷起始温度的升高,Al3+在阿利特中的固溶量升高,Fe3+的固溶量有所降低,Mg2+的固溶量则没有明显变化。氧化气氛下烧成的阿利特中Al3+的固溶量要高于还原气氛下的,而还原气氛下烧成的阿利特中Fe3+/Fe2+的固溶量高于氧化气氛下的。     

多离子复合掺杂对阿利特介稳结构的影响

多离子固溶对阿利特的影响产生复合效应,与单一离子显著不同。采用X射线衍射结合Rietveld方法、差示扫描量热、红外光谱等,研究了Na+、Mg2+等熟料阿利特中7种典型杂质离子复合掺杂对阿利特介稳结构及多晶转变的影响。结果表明:7种离子以常规含量复合存在时,显著促进阿利特烧成,并主要稳定M3型阿利特,Mg2+及Al3+对稳定阿利特高温型结构的影响最大,不含Mg2+或Al3+阿利特以T3型为主;高含量P5+(1%P2O5,质量分数,下同)可稳定R型阿利特;高含量Mg2+(2%MgO)稳定的M3型,在600℃附近向三斜晶型的再次受热转变受阻,而Fe3+促进这一转变;随离子稳定阿利特结构对称性的提高,[SiO4]四面体的对称性也提高。     

氟硫掺杂对MgO固溶及高镁熟料结构与性能的影响

利用化学分析、力学性能测试、岩相分析和XRD Rieitveld精修,研究了氟硫掺杂对高镁熟料中MgO固溶量、熟料强度、熟料显微结构和萃取阿利特的指纹区XRD特征峰及晶胞.结果显示:掺加一定量的SO3、CaF2能有效促进熟料中MgO的固溶.当掺加的CaF2掺量≤0.25％时,MgO固溶量随SO3含量增加而增加.随着熟料中CaF2掺量的增加,SO3含量的变化对MgO的固溶影响越来越弱.在SO3掺量≤1.2％,CaF2掺量的增加更利于熟料中MgO的固溶.单掺SO3时,熟料28 d强度随着SO3掺量增大而降低.而在同时掺有0.50％ CaF2的熟料中,随着SO3掺量的增大,熟料的3d、28 d强度均呈先增加后减少的趋势.在掺杂适量的CaF2的前提下,掺加一定量的SO3有助于提高熟料的强度,但存在一个最佳掺量.且在一定范围内熟料中CaF2的含量越高,水泥熟料的后期强度也越高.在熟料中同时含有SO3和MgO时,室温下能稳定M2-M3型的的阿利特.且在掺杂一定量的SO3时,随着熟料中CaF2含量的提高,阿利特的对称性也会逐步提高.与仅掺加MgO的样品相比,SO3、CaF2的掺杂使得alite的a轴稍有变小、b轴和c轴稍有变大,晶轴角则基本不变.     

F~-掺杂对阿利特结构及水化活性的影响

利用X射线衍射结合Rietveld方法等,研究在Na+、K+等工业熟料中常见的固溶组分的作用下,Ca F2掺杂对阿利特结构、水化活性的影响。结果表明:Ca F2掺杂不改变阿利特晶型,其主要稳定为M3型,但其晶格常数会因Ca F2的掺入而变化,变化规律符合Vegard固溶体定律;F-掺杂可以改变阿利特的水化活性,使得早期水化放热峰以降低为主。     

多组分组合作用下Al2O3掺杂对阿利特结构及活性的影响

采用X射线衍射结合Rietveld方法、热释光及微量热分析,研究了在Na、K等熟料阿利特中常见固溶组分作用下,Al2O3掺杂对阿利特结构、缺陷及水化活性的影响。结果表明:约1/3Al取代Ca,2/3Al取代Si;少量Al2O3即可将阿利特稳定为M3型,且M3晶格常数随Al2O3含量增加呈线性变化,直至达到Al2O3固溶极限1%(质量分数),符合Vegard固溶体定律;Al2O3进入阿利特,形成杂质缺陷,使其热释光性及水化反应动力学特征随之发生显著变化,且缺陷类型对水化的影响比浓度的影响更为显著;阿利特原始热释光强度与其水化反应活性大小一致,这与阿利特中以俘获电子形式亚稳储藏的能量有关。     

MgO对熟料烧成及性能的影响机理

采用化学试剂合成硅酸盐水泥熟料,应用X射线衍射结合Rietveld方法和差示扫描量热等,研究了MgO对熟料煅烧、矿物组成、阿利特晶型及熟料性能等的影响。结果表明:MgO在碳酸钙分解反应阶段已开始影响甚至参与了熟料烧成反应;MgO掺入使阿利特和铁铝酸四钙含量增多,贝利特和铝酸三钙含量相对降低;但当MgO掺量达到2%(固溶置换极限)及以上时,方镁石形成,熟料矿物组成基本不再变化;随着MgO的掺入,阿利特的晶型逐渐由M1型为主转变稳定为M3晶型。MgO掺量在1%附近时,靠近阿利特准同型相界处,熟料发展强度最高。     

B2O3和CaF2对C3S-C2.75B1.25A3S-C2S-C3A水泥熟料矿物体系力学性能影响

研究了B2O3和CaF2对C3S-C2.75B1.25A3S-C2S-C3A熟料矿物体系的组成、结构与力学性能的影响.研究结果表明:在该熟料体系中C3S,C2.75B1.25A3S,C2S和C3A的适宜含量分别为50%,10%,25%和15%,B2O3和CaF2的适宜掺量为2%和1.5%.在最佳组成和制备工艺条件下,合成的阿利特-硫铝酸钡钙水泥的1d,3d和28d抗压强度分别达到18MPa,48MPa和95MPa以上,展现了良好的早期力学性能.同时,掺加CaF2能有效降低熟料中游离氧化钙的含量,促进阿利特在低温条件下形成.利用SEM-EDS,XRD等测试手段对熟料的组成、结构及性能进行了分析.     

SO3掺杂对高镁熟料Alite晶型和水化性能的影响

文章探讨了SO3对高镁水泥熟料中C3S晶型的调控以及对该熟料水化性能的影响。通过X射线衍射对熟料矿物含量和C3S的晶型进行表征并测试了熟料的净浆强度及结合水。研究表明:当SO3的掺量为1%、2%时不会对C3S的形成带来阻碍,样品中f-CaO含量均小于1%。在该熟料中,阿利特以M3型为主,多为细小的晶体,SO3的掺入能够稳定M1型的阿利特。1%~2%SO3的掺入能促进熟料的水化,提高熟料的中后期强度,当掺量为2%时3、28d净浆抗压强度分别提高8%和5%。水化程度随着SO3掺量的增加而增加,水化产物中含有大量的钙钒石。     

以不同磷酸钙盐形式引入P5+掺杂对阿利特结构及活性的影响

利用X射线衍射结合Rietveld拟合精修、X射线荧光及微量热分析等,研究了在Na、Mg等熟料阿利特典型固溶组分作用下,不同形式磷酸钙盐引入P5+掺杂对阿利特烧成、结构及水化活性的影响。结果表明:不同磷酸钙盐对阿利特烧成影响存在差异,磷酸氢钙对烧成阻碍作用最小,磷酸钙次之,磷酸二氢钙最大,这可能与三种化合物的熔点不同有关;不同磷源P5+对阿利特多晶态稳定作用相近,1.0%掺量P2O5可完全稳定R型阿利特;磷酸氢钙具有较低的挥发率,低掺量(<1.0%)下更有利于稳定R型;P2O5在阿利特中的固溶极限约为1.0%,掺量低于1.0%时,R型阿利特晶格常数随P2O5掺量基本呈线性变化;不同磷源P5+掺杂均使阿利特初始水化活性降低,水化40h后活性升高,其中R型阿利特样品3d后水化活性高于其他样品。     

高胶凝性水泥熟料

总结了以硅酸三钙(C3S)为主要矿物的熟料烧成研究成果和最新研究进展．C3S是硅酸盐系统的水泥熟料中含量最高、胶凝性能最好的矿物。在熟料烧成过程中。C3S是形成温度最高的矿物。因此。C3S的充分形成实际上也就代表了熟料的烧成．提高C3S含量是提高水泥熟料胶凝性能有效途径．采用离子掺杂的方法可以降低熟料烧成过程中的游离氧化钙,使C3S质量分数(下同)在70%以上的硅酸盐水泥熟料在正常温度下烧成。如：在生料中掺加氟硫复合矿化剂,适量磷渣或钢渣等含磷杂质及其与氟离子复合。或者掺入1%CuO,可明显改善熟料的易烧性。但是磷的掺加数量应有一定限制。在硅酸盐水泥熟料中引入适量硫铝酸盐矿物也可以有效提高水泥的胶凝性能。但是应该解决烧成温度范围偏窄的问题。     

Effect of MgO and SO3 on the Impurity Concentration in Alite in Portland Cement Clinker

MgO in clinker promotes the stable growth of alite in favor of the occurrence of M ₃. Mg ions go into solid solution in alite by simply replacing the Ca-sites in the structure. While the concentration of Mg in alite increases in proportion to the amount of MgO in the clinker, the concentration of Al, Fe, and Ti in alite remains constant. It is thus the Mg ions occupying the Ca-sites that give rise to the occurrence of M ₃ at ambient temperature. By contrast, SO₃ encourages the growth instability of alite. The concentration of impurity elements in alite tends to increase with increasing amount of SO₃ in clinker. This is most remarkable for Al and seems closely connected with the occurrence of M ₁ at ambient temperature. The presence of S was clearly recognized in alite.     

钡掺杂对高阿利特硅酸盐水泥熟料组成与性能的影响

采用正交试验方法研究了掺杂氧化钡及形成的新矿物硫铝酸钡钙(C_(2.75)B_(1.25)A_3(S))对高阿利特水泥熟料组成与性能的影响.借助于X射线衍射和扫描电镜-能谱仪及岩相等分析方法,研究了水泥熟料的组成、结构及性能.结果表明:阿利特和硫铝酸钡钙矿物可以在同一熟料体系中共存;氧化钡的掺入促进了硫铝酸钡钙矿物的形成,同时对在低温下形成阿利特及对贝利特矿物的活化起到了重要作用.从早期强度角度分析,BaO的适宜掺量为1.8%(质量分数,下同),硫铝酸钡钙矿物的最佳设计含量为4.0%.所制备的高阿利特硅酸盐水泥的3,7,28d抗压强度分别为52.3,78.4,102.5MPa,展现了良好的早期力学性能;从后期强度分析,BaO的适宜掺量为1.3%,硫铝酸钡钙矿物的最佳设计含量为2.0%,所制备的高阿利特硅酸盐水泥的3,7,28d抗压强度分别为42.9,77.8,108.8MPa,显示了较高的后期强度.     

纳米CaCO3的室温固相合成及三聚磷酸钠的控制机理

以Ca(NO3)2·4H2O和Na2CO3·10H2O为原料,采用室温固相反应合成出粒径为19 nm的CaCO3,BET比表面积为36.3 m2·g-1.反应中Na5P3O10能有效地抑制CaCO3晶体的生长和团聚.其作用在于Na5P3O10电离产生的离子可进入CaCO3晶格位置或选择性地吸附在CaCO3的晶面上,从而降低了CaCO3的表面能.当CaCO3的活性部位被完全包覆时,继续增加Na5P3O10用量,将不再抑制CaCO3的生长.     

Crystal lattice defects in di-calcium silicate

It is well documented that the impurity content of C₂S has a marked effect on its hydration properties. It is also a fact that pure C₂S at room temperature exists in a crystal configuration, γ, which is completely different from the clinker C₂S. Incorporation of impurity ions into pure C₂S inhibits the β → γ transition on cooling, even at impurity levels as low as 0.1%. Currently, there is no fully accepted model for the mechanism of the stabilization of the β phase over the γ phase by impurities. The presence of these trace impurities naturally raises the question of the location and role of the impurities in producing this marked stabilizing effect. A quantitative solution to this problem requires that the lattice defect disorder of C₂S be defined and related to the phase stabilization properties of the impurities. Definition of crystal defect disorder can be achieved through detailed measurements of the electrical conductance of the solid with the data being interpreted in terms of solid state physics. Data for the electrical conductance of pure and “intentionally” impure (doped) C₂S over the temperature range 300 to 1100°C is presented. These data are interpreted in terms of crystal defects, their formation, location and kinetics. Models are presented to account for the stabilizing action of impurity ions within the crystal lattice of C₂S.     

含氟硅酸三钙的水化

用化学分析、XRD、传导量热仪和测定抗压强度等手段研究了含氟C_3S的水化。结果表明,随着(?)含量的增加,1d龄期的水化程度、化学结合水、水化放热速率和抗压强度均降低,而3d后均提高。随(?)含量增加,液相中Ca~(2+)和OH~-离子浓度达最大值的时间推迟,(?)固溶量越大,时间推迟越明显。在1d特别是3d后,所有试样的Ca~(2+)和OH~-离子浓度均趋于相同。在C_3S水化时,外掺的CaF_2对液相中的Ca~(2+)和OH~-离子浓度和浆体抗压强度的影响均很小。     

用脱硫石膏制备硫铝酸盐水泥熟料研究

用脱硫石膏代替天然石膏进行硫铝酸盐水泥熟料制备试验研究.结果表明:用本试验所采用的原料,配料比为m(矾土)∶ m(石灰石)∶ m(脱硫石膏)=35∶ 43∶ 22,煅烧温度为1400 ℃可烧制成矿物组成为无水硫铝酸钙和硅酸二钙的合格硫铝酸盐水泥熟料.从外观特征及借助XRD、SEM分析温度对水泥熟料烧结的影响,当烧结温度为1300 ℃时,熟料结构酥松,强度低,其主晶相为C_4A_3 、β-C_2S、2C_2~-S·CaSO_4,熟料为欠烧料;当烧成温度为1400 ℃时,熟料结构致密,强度高,形成的主要矿物为C_4A_3 、β-C_2~-S和C_4AF,属于正常合格的硫铝酸盐水泥熟料;当烧成温度为1500 ℃时,出现液相过多,熟料块坚硬,主晶相为C_4A_3 、β-C_2~-S、C_12A_7、CT,熟料为过烧料.     

稀土离子掺杂Co2O3-ZnO-NiO-Fe2O3陶瓷在特定波段的红外辐射性能

用常规固相合成法成功地制备出La3 ,Ce3 ,Pr3 及Nd3 掺杂的Co2O3-ZnO-NiO-Fe2O3陶瓷材料.用x射线衍射分析、红外吸收光谱和IRE-2双波段红外发射率测量仪对材料的结构特征与红外辐射性能进行研究.稀土离子主要以八面体配位形式进入Co2O3-ZnO-NiO-Fe2O3类尖晶石型体系中取代Ni2 ,形成有限置换型固溶体结构,导致体系晶胞参数从0.8383nm缩小为0.8373nm.样品的红外辐射性能随La3 ,Ce3 ,Pr3 及Nd3 离子半径的降低呈现极值的变化,掺杂质量分数为0.5%的Ce3 在8～14μm波段的平均辐射率最高,可达0.92.