建立"匹配理论"的工艺配方体系(连载二)

2原料特性要匹配的因素2.4原料中硅酸盐矿物Si-O结构选择匹配烧水泥的校正原料都以硅酸盐矿物组成为主的原料。如粘土、辉绿岩中的硅酸盐矿物:粘土:高岭土A l4犤Si4O10犦·8H2O层状结构石英SiO2架状结构辉绿岩:辉石Ca(M g·Fe2 ·Fe3 Ti·A l)犤(Si·A l)2O6犦单链结构角闪石C a2·N a(M g·Fe)4(A l·Fe3 )犤(Si·A l)4O11犦2(O H)2双链结构这就要明确硅酸盐校正原料:(1)原料中硅酸盐矿物的Si-O结构形式直接影响原料的物化特性,见表4。(2)水泥烧成反应中无论多复杂的Si-O结构体,都要解聚到活性的犤SiO4犦4-去参与固相和液相…     

从原料矿物结构式分析节能因素（中）

2硅酸盐矿物结构表达式在水泥烧成上,除了CaO主体用CaCO3石灰石矿物外,其它原料几乎都要用硅酸盐矿物原料。例如粘土中页岩,主要有架状SiO2石英结晶颗粒和层状Si-O结构的高岭石Al4[Si4O10]（OH）8,     

水泥原料的成因与选择匹配——论水泥节能新方向

3 应用Si—O结构粘度理论选择Si质原料 自然界中硅酸盐矿物占98％,Si占20％以上。它在自然岩石中出现有二种形式:一种作为阳离子的SiO_2矿物——石英,一种以Si—O络阴离子存在于各硅酸盐矿物里面,例如CaMgSi_2O_6(透辉石),Fe_2SiO_4铁橄榄石。SiO_2石英矿物熔点1713℃,熔融为高粘度、低活性的Si—O架状结构聚合体。一般水     

惰性SiO2→活性[SiO4]4-(中)

4 原料中硅(SiO2)质成分在烧成中表现的匹配特性 了解了结晶SiO2和硅酸盐矿物Si-O结构体解聚出活性[SiO4]4的过程后,应进一步认识它们在烧成中的特性表现.     

硅酸盐矿物标准熵简易计算模型

标准熵作为热力学的基础数据,在科学研究中起着不可或缺的作用,但仍缺乏很多硅酸盐矿物的标准熵.目前,Latimer标准熵计算模型及其后续修正模型虽然得到了广泛使用,但在这类模型中阴离子标准熵受阳离子价态影响,使用过程较为繁琐,并且模型只优化了SiO2-3和SiO4-4的标准熵.本研究建立了一种不考虑阳离子价态,同一硅酸盐阴离子对应单一的标准熵值的离子加和简易计算模型,并且模型优化范围扩展至SiO2-3,SiO4-4,Si2O2-5,Si3O4-8,SiO6-5和Si2 O6-7等常见的硅酸盐阴离子.对覆盖23种阳离子的94种硅酸盐矿物的标准熵计算结果表明,本模型计算值与实测值的整体平均相对误差仅为6.00 J/mol·K,显著优于Latimer模型和Mills模型.     

惰性SiO→活性[SiO4]^4-（下）

4 原料中硅（SiO2）质成分在烧成中表现的匹配特性 了解了结晶SiO2和硅酸盐矿物Si-O结构体解聚出活。[SiO4]^4-的过程后，应进一步认识它们在烧成中的特性表现。     

中国水泥窑节能减排的探索——惰性SiO2→活性[SiO4]^4-节能浅析

1 SiO2在熟料中的Si-O结构状态--[SiO4]4- 研究C2S、C3S中的Si-O结构单位表明:熟料中SiO2都是以独立的[SiO4]4-的Si-O结构形式与CaO组合而存在,原料中SiO2(结晶、离子团)都要在烧成中解聚出活性的[siO4]4-离子体才能与新生态CaO反应,形成[SiO4]4---CaO硅酸钙熟料矿物.在水泥烧成中各种形式Si-O结构体必须通过高温热分子扩散运动力、鼓风供氧[O]2解开的O原子冲入力或通过其它解聚剂解开其结构,通过气相或液相介质扩散[SiO4]4-离子群.这是形成C2S、C3S的必要条件,是解聚Si-O结构能耗的关键、烧成工艺的基础.     

原料中SiO2结晶特性影响熟料烧成的研究进展

二氧化硅(SiO2)是硅酸盐水泥生料的主要成分,其赋存于原料中的结晶特性对熟料烧成能耗及熟料质量具有决定性的影响.结合熟料烧成反应过程,根据熟料矿物与原料矿物组分之间的成键关系,分析了原料中SiO2参与熟料烧成反应的化学过程,综述了原料矿物中的Si-O键合形式,石英的含量、晶粒尺寸、晶型及结晶度等SiO2结晶特性对熟料烧成的影响及作用机理,并总结了提高惰性石英质原料中SiO2反应活性的方法.综述分析可为水泥企业高效应用各类硅源原材料,生产高质量水泥提供参考依据和科学方法.     

不同类型层状硅酸盐宝玉石矿物的近红外光谱研究

目前宝石红外光谱的研究主要集中在中红外波段,对近红外区间的研究相对较少.以层状硅酸盐宝玉石矿物为研究对象,测试分析了该类宝玉石矿物的近红外光谱特征,得出以下结果:1:1型矿物Si-O基团伸缩振动倍频峰主要位于4600 cm-1附近;2:1型矿物Si-O基团伸缩振动倍频峰主要位于4500 cm-1附近;而2:1:1型矿物由于Si-O基团与[OH]基团合频振动,峰值主要位于4400 cm-1附近.高岭石、蛇纹石、滑石、叶腊石、绿泥石、葡萄石中H2 O弯曲和伸缩振动组合频位于5150 cm-1附近.此类合频峰在层状硅酸盐宝玉石矿物的三种类型中均存在.羟基O-H伸缩振动的倍频位于滑石7223 cm-1、叶蜡石7201 cm-1处,这里主要存在于2:1型的矿物中.     

主要成分为SiO2的天然宝玉石

硅位于元素周期表第四族,在地壳中分布很广,在所有元素丰度分布的顺序上占第二位,仅次于氧,硅也是典型的亲氧元素,主要与氧结合形成硅氧四面体SiO4,由硅氧四面体以各种形式结合生成不同的硅酸盐矿物,在宝石矿物中硅酸盐类占80%以上,以游离硅氧--SiO2形式分布的硅也占重要地位,而且稳定性非常好,是自然界最常见、最主要的造岩矿物,也是珠宝界应用数量和范围很大的一类宝玉石,以SiO2为主要成分的宝玉石更是种类繁多,特征各异.     

水泥烧成节能减排的探索——CaO与SiO2不匹配性到匹配性的节能方向

从CaCO3（CaO来源）和SiO2地质成因的能耗烙印入手，分析了CaO与SiO2在烧成中的化学特性变化，总结了CaO与SiO2烧成特性的不匹配性是能耗高的主因，从而根据矿物特性调整原料中SiO2的Si-O结构组合是降低烧成热耗的关键，并就如何利用原料的本源特性来节能和提高经济性进行了闸述。     

某高硅磷块岩中硅的赋存状态研究

通过对滇池地区某高硅磷块岩中Si元素的赋存状态研究,查明了Si元素及其赋存矿物的矿物学特征。该矿样中Si元素约90%赋存在硅质矿物石英、玉髓中,且以石英为主,约占71%;约10%赋存在硅酸盐矿物白云母、水云母、长石、高岭石、海绿石等中,故该矿样选矿脱硅应以脱石英为主。矿样中石英多呈不规则粒状,平均粒径为0.05mm;玉髓主要以硅质条带(条纹)或粒状胶磷矿的胶结物形态出现,和胶磷矿嵌布紧密;硅酸盐矿物的平均粒径为0.02mm。矿样需要细磨才能使有用矿物和脉石矿物解离,矿样磨至-0.074mm质量分数占99.10%时胶磷矿的单体解离度为92.52%,石英、玉髓的单体解离度为84.37%,单体解离情况较好。矿样中硅酸盐矿物的质量分数虽然较低,但会给选矿流程和后续湿法磷酸生产带来不利影响,因此在制定选矿工艺流程时应采取有效的脱硅方法。     

硅酸盐矿物中硅的Auger参数及其构型

本文以MgK_o的韧致辐射激发SiKLL,测定了20个分别代表岛状、链状、层状.架状4种构型的硅酸盐矿物中Si的Auger参数值;引用了环状硅酸盐矿物绿宝石的文献值,从22组数据中总结出硅酸盐矿物中Si的Auger参数值依岛状、环状、链状、层状、架状构型顺序递减的规律,并分析了原因,解释了例外情况。     

Ti-B位置换改性Mg2SiO4陶瓷微结构与微波介电性能研究

Ti-B位置换改性Mg2SiO4陶瓷微结构和微波介电性能的研究中发现,在合成Mg2SiO4陶瓷过程中,Mg2SiO3总是作为第二相出现,Ti的引入能够有效地抑制Mg2SiO3的出现.但Ti不是进入Si-O四面体取代置换Si形成Mg2(Si1-xTixO4固溶体,而是Mg与反应形成Mg2TiO4、Mg2Ti2O5等第二相.Mg2(Si1-xTix)O4陶瓷随着值x增加,介电常数εr从6.8增加到8.1,Qf值也获得显著改善,但谐振频率温度系数不会因Ti引入而得到优化.在x=0.1时,Mg2(Si0.9Ti0.1)O4陶瓷获得优良的微波介电性能:εr=7.4,Qf=73 760GHz,τf=60·10-6/℃.     

纳米二氧化硅对玻璃粉水泥体系水化硬化的影响

利用X射线衍射、扫描电镜及力学性能测试等手段研究了纳米SiO2对玻璃粉水泥体系水化硬化的影响,结果表明:纳米SiO2促进了水泥早期溶解,提高了复合体系碱度,有利于玻璃粉内部高能键(Si-O,Al-O)断裂,从而提高复合体系中玻璃粉早期水化程度;纳米SiO2对材料凝结硬化的促进作用较大程度上缓解了掺玻璃粉体系早期性能发展不足的缺陷;纳米SiO2的微集料效应,改善了玻璃粉水泥浆的微观结构,使得硬化浆体更为密实;纳米SiO2的促凝作用可显著缩短复合体系凝结时间,大幅度提高其早期强度,但掺纳米SiO2的复合胶凝材料强度存在一个极值,而5%纳米SiO2为其最佳掺入量.     

高钙铝酸盐超早强水泥改性材料试验

1前言普通硅酸盐水泥所具备的性能可满足一般建筑工程施工的需要,但由于其凝结硬化的速度和早期强度发展慢等原因,使其不能满足要求凝结硬化迅速、快速发挥强度的抢修抢险、止水堵漏等快速施工的特殊工程需要,制约了普通硅酸盐水泥的工程应用范围。为此,笔者进行了以高钙铝酸盐为主要矿物的超早强水泥改性材料的试验研究,并取得了较理想的效果。2试验用原料及工艺过程2.1原料超早强水泥改性材料所需原料是由石灰、熟铝矾土及石膏三种无机非金属质原材料组成,石灰要求CaO>90%、SiO2<4.0%;熟铝矾土要求Al2O3>80%、SiO2<10%;石膏要求SO3>45…     

水杨酸溶液萃取转炉钢渣中硅酸盐相的研究

研究了水杨酸-甲醇(SAM)溶液萃取钢渣中硅酸盐相的可行性,分析了钢渣比表面积、溶解时间和水杨酸浓度对萃取硅酸盐相量的影响,利用XRF和XRD分别测定了萃取后残渣的化学组成和矿物成分,以判别SAM溶液萃取硅酸盐相的效果.结果表明:常温下,5g比表面积为600m/kg的钢渣,经300mL SAM溶液(水杨酸浓度为0.2g/mL)萃取3h,钢渣中的硅酸盐相可完全溶解,其他矿物不溶或溶解甚微.分析指出,硅酸盐相溶解于SAM溶液的原因是由于水杨酸电离出的配体(HO-C6H4-COO-)与矿物表面阳离子(Ca2 )生成的络合物,通过键极化作用削弱Si-O键的稳定性,从而降低了硅酸盐溶解活化能.     

微波煅烧硅酸盐水泥的研究

用微波在1370℃,1400℃,不同生料组成下煅烧了硅酸盐水泥,并与在1450℃的电炉煅烧进行了比较.结果显示:微波煅烧比电炉煅烧的温度至少降低50℃,煅烧时间减少约70%.微波煅烧(1400℃,10min)水化活性优于电炉煅烧(1450℃,30min),强度也提高.同种生料,两种不同煅烧模式得到的熟料中,其四大矿物(C3S,C2S,C3A,C4AF)是相同的,阿利特相结构都属于Ⅲ型和Ⅰ型单斜晶系,但微波煅烧的熟料中硅酸盐矿物(C3S+C2S)总含量提高了约10%,晶体的尺寸较小且比例较高,中间相(C3A+C4AF)的含量降低了约10%,黑色中间相的尺寸有增大趋势.结果还表明,适宜的组成有利于微波烧成硅酸盐水泥,并且其矿物形成过程也不同于电炉煅烧.     

含钡硅酸盐水泥矿物研究

在硅酸盐水泥生产中,CaCO3的分解需要大量的热,致使水泥生产的热耗很高.因此设法降低水泥矿物中Ca的含量.就能降低产品能耗.试验主要用分析纯化学试剂碳酸钡对C2S和C3S中的钙离子进行取代,形成一种新系列的含钡硅酸钙矿物:重点对C2S及其含钡C2S系列矿物的强度进行测定,找出其发展规律及强度最高的矿物配比.试验发现,钡取代量达0.75mol时的含钡C2S硅酸钙矿物的强度明显高于硅酸二钙矿物,依据对该配料点矿物的测试数据.对该熟料矿物的形成和水化机理进行了初步的研究.     

利用铝型材厂污泥和叶腊石制备莫来石材料

以铝型材厂污泥和叶腊石为主原料制备莫来石材料,属于固体废料和矿物资源的综合利用项目.采用XRD法和SEM法表征各试样的晶相结构和显微结构;用Rietveld Quantification法确定各试样中各晶相的含量.结果表明不同配方的各试样均形成三种晶相,莫来石固溶体Al4.59Si1.41O9.7、Al2O3、SiO2,其中Al4.59Si1.41O9.7是主晶相,其含量为85.3%～97.8%;分析结果确定最佳的配方组成为:污泥为75wt%,叶腊石为25wt%,Al2O3/SiO2物质的量比为2.4.