转炉钢渣中物相易磨性及胶凝性的差异

将钢渣粉磨后分级,得到7种不同粒径的试样,用x射线衍射仪分析了它们的矿物成分,研究了粗粒子试样在硅酸钠作用下的胶凝性,并以矿渣为参比样,比较研究了钢渣细粉与矿渣易磨性及胶凝性的差异,用扫描电子显微镜及X射线能谱仪分析了钢渣中硅酸盐矿物硅酸二钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)的固溶组分.结果表明:钢渣中难磨组分为铁铝酸钙[Ca2(Al,Fe)205] 和镁铁相同溶体(MgO·2FeO),且它的水化反应活性很低;钢渣中C3S和C2S具有较好的易磨性,其易磨性比矿渣的略好,但其水化反应活性明显比矿渣的差,钢渣中的C3S和C2S固溶了较多的异离子;钢渣水化活性低是由于它所含的矿物Ca2(Al,Fe)2O5,MgO·2FeO无水硬性,C2S呈γ型,水硬性低,而C3S是在长时间高温下形成的,它具有较稳定的结构,其水化活性亦相对较低.     

镁钙材料表面包裹MgO膜过程的热力学分析及试验验证

为了提高镁钙材料抗水化性能,对镁钙材料表面包裹MgO膜过程进行热力学计算与分析,得出MgO和C发生碳热还原反应生成Mg蒸气,扩散到MgO-CaO耐火材料表面附近,与通入的O2反应,生成MgO膜包裹镁钙耐火材料表面。根据热力学分析结果设计试验,以MgO和C为反应原料,在1600℃下通入O2对镁钙砂处理4h,并对处理后镁钙砂进行抗水化性测试和SEM分析。结果表明:包裹处理后的镁钙砂水化质量增加率为0.09%,约是包裹处理前的1/30;沉积在镁钙砂表面CaO上的新生MgO以小颗粒排列的形式形成膜,沉积在镁钙砂表面MgO上的新生MgO呈阶梯状生长。     

电炉还原渣对转炉钢渣的重构机理

以电炉还原渣为调节组分,探讨其对转炉钢渣的重构机理。采用X射线衍射仪、热重-差示扫描量热仪、扫描电镜等分析重构前后钢渣的物相组成、结构和胶凝性能。结果表明:高温作用下转炉钢渣中部分原有低熔点矿物熔融,为高温重构反应提供了液相环境。掺入的电炉还原渣为转炉钢渣补充了钙离子,并促进转炉钢渣中硅铝惰性组分(黄长石和钙铁(钙镁)辉石等)的解体和活性胶凝矿物硅酸二钙、硅酸三钙和七铝酸十二钙的生成,增加重构钢渣的活性。与掺重构钢渣前相比,28d龄期的水泥净浆掺重构钢渣后抗压强度增加18.0%,重构钢渣水化产物数量提高,水化进程明显加快。     

成分改质对转炉钢渣方镁石的影响

方镁石的水化反应是制约转炉钢渣作为硅酸盐水泥材料的因素之一.依据实际转炉钢渣的成分特性,建立了以CaO-MgO-SiO2-Fe2O3-P2O5为主的实验渣,通过对此渣系的方镁石性质的深入研究,提出了成分改质法来消除渣中方镁石,研究结果如下:高碱度(C/S)转炉钢渣的镁元素主要以游离态方镁石形式存在,且固溶了少量的Fe、Mn等二价金属元素,而其它矿物中不含镁;随改质剂SiO2含量不断增加,实验渣的方镁石数量逐渐减少;当加入20％的SiO2后,即C/S值小于1.67,方镁石基本消失.而减少的方镁石会溶入C2S和C2F矿物,最终以CMS和MF形式稳定存在.研究证实成分改质处理方法可消除转炉钢渣的游离方镁石,进而利于它的资源化利用.     

钢渣中的氧化镁对水泥安定性的影响

研究了钢渣中氧化镁的存在形态及其含量与钢渣水泥安定性之间关系。氧化镁如以化合状态,在钙镁杆榄石等中存在,一般不影响水泥的安定性。但若以游离状态,也就是以方镁石形态存在,则容易造成水泥安定性不良。若氧化镁在RO相中作为固溶组分存在,那么水泥的安定性决定于MgO/(FeO MnO)之比,该比值小于1时,不影响水泥的安定性,大于或等于工时,则安定性会受到影响。石膏钢渣水泥的长期安定性或防止水泥中方镁石的水化,采用以下三种方法之一均可获得成功: 1.加入少量硫酸镁(MgSO_4·7H_2O); 2.掺入适量水淬矿渣或粉煤灰等硅质物料; 3.对水化水泥进行碳化处理。     

温度对煤矸石还原钢渣铁氧化物制备的水淬渣活性的影响

钢渣中的铁氧化物是影响钢渣粉活性的因素之一。为改善钢渣粉水化活性,实现钢渣和煤矸石协同处置,利用煤矸石中残碳还原和分离出钢渣中的铁,研究了不同温度下煤矸石与钢渣制备的水淬残渣的物相变化以及水化活性。结果表明：提高还原温度,可以显著提高铁的回收率,最高可达94%。还原温度低于1 450℃时,水淬残渣中的矿物相主要为钙镁蔷薇辉石和钙铝黄长石。随着温度分别升高到1 450℃和1 500℃,钙镁蔷薇辉石和钙铝黄长石相消失。此时,水淬残渣主要由玻璃相组成。还原温度升高导致水淬残渣中玻璃相含量增多,胶凝活性增强,掺加高还原温度水淬渣的水泥水化反应累计放热量更大。     

皮江法炼镁还原机理

用XRD和SEM?EDS对不同还原温度下所得皮江法炼镁还原渣的主要物相与分布规律进行分析,分析了镁、硅与钙的扩散过程,探讨了皮江法炼镁的还原机理。结果表明,以硅铁合金为还原剂的还原炼镁过程是简单的固?固反应,Si还原MgO的起始温度为900~950℃,还原反应主要在高于1050℃时进行,温度低于1000℃时MgO还原率很低。还原反应首先在CaO?MgO颗粒与Si颗粒的交界面进行,反应生成的镁蒸汽从反应区域逸出并在结晶区结晶,未反应的Si向外扩散穿过反应区域继续还原MgO。还原过程中,以单质存在的Si全部参与反应,与CaO结合生成Ca2SiO4, FeSi2在还原反应过程中部分分解为FeSi和Si,而FeSi, FeSi2及Fe2Si3(FeSi与FeSi2的混合物)中的Si还原MgO的温度较高,较难参与还原反应,造成Si损失,是硅铁还原MgO还原率较低的主要原因。     

不同激发剂对钢渣活性影响的研究

本文选用水玻璃、氢氧化钠、硫酸钠、硅灰、铝酸钠以及复合激发剂,系统研究了不同类别激发剂对钢渣活性的影响和激发机理.利用SEM和XRD对不同激发剂制备的钢渣胶凝材料水化产物进行了微观表征和矿物相分析,比较了不同龄期活性激发钢渣胶凝材料的抗压强度.结果表明:激发剂能促使钢渣水化产物中水化硅酸钙凝 胶含量增加,促进钙矾石晶体生成,破坏钢渣中玻璃体网络结构,增大钢渣水化浆体的密实度.硅灰作为激发剂对钢渣活性的激发效果最好,制备的水泥试块28 d抗压强度能达15.9 MPa.     

Bi2O3-SiO2系统固相反应研究

利用XRD、DSC研究了Bi2O3-SiO2系统的固相反应.按物质的量比1∶1将Bi2O3与SiO2混合物在一定温度下处理一定时间获得生成产物并探讨了不同反应条件下产物生成规律.结果表明:亚稳化合物Bi2SiO5在固相反应时产生,并随温度及保温时间按一定规律变化.750 ℃保温不同时间所获试样的XRD谱表明随着固相反应时间的延长,反应物Bi2O3的衍射峰减弱,生成物Bi12SiO20衍射峰增强,反应越完全.在固相反应过程中生成的亚稳相Bi2SiO5随着反应时间延长衍射峰减弱.固相反应温度由700 ℃升高至900 ℃过程中,Bi12SiO20逐渐转变为Bi4Si3O12.     

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%.     

SiO2-MgO-CeO2烧结过程中的相变

对SiO2一MgO—CeO2体系在1250～1750℃进行常压烧结，并用XRD进行了相分析。结论是，对Mg元素而言，在高温下，当原料中MgO含量较高时，Mg元素以MgO和硅酸盐晶体存在；当原料中的MgO含量较低时，总是以硅酸盐的形式存在；对Ce元素而言，在烧结温度较低时，Ce元素主要以晶体形式存在；在烧结温度较高时，Ce元素主要以硅酸盐的形式存在，始终没有CeO2析出。     

添加物对MgO-ZrO2-C材料性能的影响

研究了Al和Si添加物对镁锆炭砖碳化烧成后膨胀性能的影响及机理。结果表明 :Al和Si在高温下氧化成Al2 O3和SiO2 ,继而与CaZrO3或用于稳定氧化锆的稳定剂反应 ,生成铝酸钙、MA、C2 S和M2 S,另外 ,C2 S和ZrO2 还发生了晶型转变。这一系列反应使试样产生很大的体积膨胀 ,从而破坏了制品结构。因此 ,与镁炭砖不同 ,Al和Si不但不能增强镁锆炭砖 ,而且使其结构破坏和耐侵蚀性降低。     

从含碱硅酸钠溶液中水热合成硅灰石

以含碱硅酸钠溶液为原料,在常压下加入石灰乳,先水热合成CaO·SiO2·H2O,再将CaO·SiO2·H2O在850℃下焙烧2 h可制备硅灰石.研究了溶液中SiO2浓度、钙硅摩尔比(C/S)及反应时间对硅灰石合成的影响.热力学计算结果表明,常压下Na2O-CaO-SiO2-H2O体系中,最有可能形成CaO·SiO2·H2O及2CaO·SiO2·1.17H2O.实验结果表明:当C/S为1.0时,随着溶液中硅浓度的增加,硅酸根离子的聚合程度增加,有利于硅灰石的制备;随着时间的延长,硅灰石结晶程度越高;当C/S为0.6、0.8、1.0时,最终产物为CaSiO3;当C/S为1.5、2.0时,最终产物中含有大量的Ca2SiO4.适宜的水热合成条件为:SiO2浓度>30 g/L、C/S 0.6～1.0、温度98℃、反应时间>3 h.     

Effect of MgO calcination temperature on the reaction products and kinetics of MgO–SiO2–H2O system

MgO-based binders have been widely studied for decades. Recently, the MgO–SiO₂–H₂O system was developed as a novel construction material, however, its reaction mechanism remains unclear. This paper investigated the reaction products and kinetics of MgO/silica fume (SF) pastes with MgO calcinated at different temperatures. The results indicate that MgO presented larger grain size after calcination at higher temperature. Mg(OH)₂ and magnesium silicate hydrate (M–S–H) gel were formed when using MgO calcined at 850, 950, and 1050°C. However, only M–S–H gel was formed when using MgO calcined at 1450°C. The reaction kinetics of MgO could be described using α = 1 − e^−k*t. The reaction rate of MgO increased with decreasing calcination temperature, increasing SF dosage, and the addition of sodium hexametaphosphate. Only M–S–H gel was formed when the reaction rate of MgO was below the demarcation line (about 0.250 × 10⁻⁶ s⁻¹), and the corresponding demarcation area was around 14 days.     

Development of low pH cement systems forming magnesium silicate hydrate (M-S-H)

This work aimed to develop novel cement systems for waste encapsulation that would form with a pH of around 10. The approach taken was to investigate the formation of brucite by hydration of a light burned periclase (MgO). Commercially available MgO powders often contain some CaO, and therefore silica fume was added to form C-S-H gel. Identification of the hydrated phases in MgO/silica fume samples showed that brucite formed in substantial quantities as expected. However, brucite reacted with the silica fume to produce a magnesium silicate hydrate (M-S-H) gel phase. After 28 days, the pH of systems rich in MgO tended towards the pH controlled by residual brucite (~ 10.5), whereas when all brucite reacts with silica fume a cement with an equilibrium pH just below 10 was achieved.     

含ZrO_2添加剂对方镁石-尖晶石耐火材料抗渣性能的影响

采用电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石为主要原料,用坩埚法研究了三种含ＺｒＯ２ 添加剂对方镁石－ 尖晶石耐火材料抗渣性能的影响。结果表明：引入的ＺｒＯ２ 能有效吸收渣中的ＣａＯ,形成高熔点的ＣａＺｒＯ３ 固相堵塞在气孔中,阻止了炉渣的进一步渗透,又有效地降低了ＣａＯ 对尖晶石的分解作用及ＣａＯ、ＳｉＯ２ 等对主晶相方镁石的侵蚀作用;同时,ＺｒＯ２ 的引入能促进烧结,提高高温固相直接结合率,对提高抗渣性也有着十分重要的意义。     

Preparation and Characterization of CaO/MgO Catalyst and Its Application for Transesterification of n-Butyl Acetate with Methanol

This work reports the synthesis and characterization of CaO/MgO mixed oxide with different CaO/MgO mass ratios prepared by the co-precipitation method in a basic medium and subsequent calcination of the precursors. These mixed-oxide materials were characterized by XRD, FT-IR, SEM, and BET. The alkalinity of samples was determined by CO₂ temperature-programmed desorption (CO₂-TPD). Results show that the CaO/MgO samples contained mixed crystalline phases of cubic CaO and hexagonal MgO species. Decreasing the CaO/MgO ratio resulted in low average pore diameter and enhanced BET surface area.

Transesterification of n-butyl acetate with methanol was studied using a CaO/MgO catalyst at atmospheric pressure and 95°C, a model reaction to evaluate the potential of these catalysts for biodiesel production. The highest activity was found for a CaO/MgO mass ratio of 8:2 with conversion percentage of 83. The effects of calcination temperature, reaction time, reaction temperature, methanol/n-butyl acetate molar ratio, and catalyst recycling were investigated.     

炉渣组分对CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O渣系粘度的影响

针对高碱度高氧化铝含氧化钠的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O六元渣系,采用有限制的混料均匀设计方法设计实验,在1773 K温度熔融还原条件下测定了该渣系的粘度. 利用偏最小二乘法回归分析,建立了炉渣组分与粘度的回归方程,利用回归方程分析了炉渣碱度[w(CaO)/w(SiO2)], MgO, TiO2, Al2O3及Na2O对炉渣粘度的影响. 结果表明,回归方程拟合的关联系数RC2为0.9945,方程可很好地预测该渣系的粘度. 在实验范围内,炉渣粘度随碱度的增加而增加. 碱度一定时,炉渣粘度随MgO, Al2O3, Na2O含量的增加而逐渐降低,随着TiO2的增加先降低后增加. 当炉渣碱度小于3.1、MgO质量含量大于4%、Al2O3大于20%、TiO2在3.1%~6.1%、Na2O大于0.75%时,1773 K温度下炉渣粘度均小于2 Pa×s,此时渣系粘度完全满足实际冶炼要求.     

镁负载CaO基吸附剂捕集CO2性能及抗烧结机理

复合钙基吸附剂制备成本过高是限制其工业化应用的主要瓶颈问题。本文以不可溶的CaCO₃和Ca(OH)₂作为钙源,通过燃烧合成法制备钙镁复合吸附剂,在双固定床反应器上研究了其循环捕集CO₂性能。结果显示：制备得到的钙镁复合吸附剂具有更发达的孔隙结构,吸附剂表面Ca和Mg分散均匀,MgO均匀分布于CaO晶粒之间,有效提高了钙镁复合吸附剂的抗烧结特性,因此钙镁复合吸附剂循环反应过程中具有高捕集CO₂活性。以Ca(OH)₂作为钙源时,燃烧合成过程中Ca和Mg均匀同时析出,分散更加均匀,有效避免了CaCO₃作为钙源时Mg的团聚问题,因此得到的钙镁复合吸附剂循环捕集CO₂性能最优。最佳的Ca/Mg摩尔比为(8∶2)~(7.5∶2.5)。本研究以不可溶钙源制备得到高活性钙镁复合吸附剂,有效控制了吸附剂成本,具有更好的工程应用前景。