铝土矿的烧结与均化烧结

采用荧光-能谱分析和场发射扫描电镜研究了4种D-K型铝土矿及其烧结块料的化学-矿物组成和显微结构,并对比分析了4种市售均化料的显微结构。结果表明:致密的水铝石质原料可获得致密化烧结,少量结构疏松的水铝石质原料不易获得致密化烧结;由水铝石和高岭石两矿物构成的铝土矿结构复杂,其中的致密、均匀者可获得均匀的刚玉-莫来石组合;有些烧结料的相分布不均匀,或疏松或玻璃相胶结刚玉。均化烧结料中局部富集的少量SiO2和杂质被均化并生成液相,致使刚玉晶体被液相胶结,从而降低了固-固相结合率,反映在宏观性质上却是显气孔率和吸水率极低而体积密度并不高,这是因为形成了较多的封闭式气孔。相比之下,A l2O3含量较低的刚玉-莫来石两相组合的均化料,既可实现均化又能获得含玻璃相很少的致密料。     

煅烧条件对铝土矿碱溶脱硅效果的影响

以山西孝义铝土矿为原料,破碎、细磨至≤0.088mm后,在不同温度(900、950、1000、1050℃)保温不同保温时间(30、60、90、120、180min)进行煅烧,煅烧产物与150g.L-1的NaOH溶液按质量比1:10混合,搅拌2h后,过滤、洗涤、110℃烘干,然后检测产物中Al2O3和SiO2的含量,以研究煅烧条件对碱溶脱硅效果的影响。结果表明:碱溶脱硅的最佳煅烧条件为1000℃保温90min;碱溶脱硅后,Al2O3的质量分数从原矿的78.18%增加到83.66%,铝硅质量比从原矿的5.68增加到11.65。     

高温烧结条件下硅线石的莫来石化

以黑龙江鸡西硅线石为基本原料,引入不同数量的煅烧工业氧化铝（αＡｌ２Ｏ３）,并分别于１６５０℃和１７５０℃下烧结,研究讨论所得试样的烧结性能及矿物组成。试验结果表明：随着工业氧化铝含量的增加,试样中玻璃相含量呈指数关系减少,莫来石生成量增加,少量未参加反应的氧化铝以刚玉相存在。在无矿化剂作用的情况下,试样在１７５０℃下的烧结性能比１６５０℃的好。     

煅烧高岭土的硬脂酸改性及其性能研究

研究了硬脂酸对山西怀仁地区煤系煅烧高岭土的表面改性方法,并对改性高岭土进行了红外光谱表征和活化指数、吸油量等性能的测定。实验结果表明,用3%的硬脂酸对煅烧高岭土改性后,活化指数达100%,吸油量可降低40%左右。将其加入聚氨酯中,可明显提高煅烧高岭土和聚氨酯高分子的亲和能力。     

南非红柱石细粉的烧结行为和莫来石化研究

采用南非红柱石细粉(粒度≤0.088mm)为原料,粉体在200MPa下成型为36mm×10mm试样,选择煅烧温度为1200～1600℃(温度间隔50℃),研究了南非红柱石细粉的烧结行为。通过对试样烧后线变化率、体积密度、显气孔率及XRD分析数据进行处理,分析了红柱石分解和莫来石化反应的行为特征。结果表明:1200℃左右已有莫来石生成;1500℃红柱石分解完全。随着温度的升高,红柱石和莫来石两者的消长主要出现在1300～1400℃,而反应过程有如下先后顺序:材料膨胀,红柱石分解,莫来石生成。温度低于1400℃,莫来石化反应膨胀和基质烧结同时存在,出现局部膨胀和局部烧结排除气孔共存的现象,导致显气孔率的变化趋势与烧后线变化率及体积密度的变化趋势不对应。高于1450℃,液相促进烧结起主导作用,材料大幅度收缩。1400℃煅烧后试样的线收缩率最小。     

竹碎料板用低毒脲醛树脂的合成工艺研究

在脲醛树脂(UF)的制备过程中,采用三聚氰胺对UF进行改性,制得低毒UF。结果表明:该低毒UF的固含量为49.88%,游离甲醛释放量仅为0.2026%;采用这种低毒UF胶粘剂压制的竹碎料板,其静曲强度为22.6MPa,弹性模量为2056MPa,内结合强度为0.58MPa,2h吸水厚度膨胀率为2.57%;该低毒UF是一种综合性能良好的木材用胶粘剂,其应用前景非常广阔。     

熟料煅烧过程的显微观均化

为改善熟料的矿物结构和煅烧质量,提出了熟料煅烧过程的显微观均化概念。对于熟料煅烧过程显微观均化不好的熟料,使用金相显微镜进行岩相分析;检验生料、生料80μm筛筛余的化学成分,并加以对比;检验熟料酸不溶物。结果显示,当生料中存在较多粗颗粒SiO2时,会使得在一个100～200μm的微小区域内,熟料率值严重偏离正常值,产生尺寸达数百微米的贝利特晶簇。同时,在大型贝利特晶簇周围数百微米的区域内存在较多f-CaO。更换硅质原料,减少生料中粗颗粒SiO2后,熟料中尺寸巨大的贝利特晶簇大大减少,强度提高。3个水泥厂的生产实践表明,欲得到期待的熟料矿物组成,除重视传统的宏观均化之外,更应该重视显微观均化。     

粒度对铝土矿烧结性能的影响

以山西阳泉铝土矿为原料,分别细磨至粒度为0.147~0.075、0.075~0.044和≤0.044 mm的粉体,加结合剂混匀后压制成坯,干燥后在电炉中分别于1 550、1 580、1 600、1 650和1 700℃保温3 h煅烧。研究了不同粒度矾土矿的烧结情况,并用XRD和SEM对烧后试样的相组成和显微结构进行了研究。结果表明:Al2O3含量为84%(w)的Ⅰ等铝土矿细磨至0.075~0.044 mm,1 600℃煅烧3 h后可达到最佳烧结状态。刚玉晶体发育完整,晶粒大部分呈长柱状,晶粒间结合紧密,杂质均匀分布在晶界的玻璃相中。研磨至0.044 mm以下的矾土,煅烧后晶粒内部形成大量封闭气孔,导致体积密度下降。     

改性煅烧高岭土对EPDM性能的影响

采用硅烷偶联剂对煅烧高岭土进行表面改性，研究硅烷偶联剂品种和用量对煅烧高岭土填充EPDM胶料性能的影响。结果表明。硅烷偶联剂对煅烧高岭土填充EPDM胶料的焦烧时间和正硫化时间影响不大;偶联剂A-17Z的改性作用较为明显，可显著提高EPDM硫化胶的撕裂强度；偶联剂A-172用量过大，对EPDM硫化胶耐溶剂性能不利。     

微波烧结机械活化后红柱石的莫来石化、显微结构和物理性能

本文研究了机械活化和微波加热红柱石粉体对莫来石形成的影响。XRD分析结果表明:球磨60h后红柱石的衍射峰消失,同时可以观察到氧化铝的衍射峰。机械活化后的红柱石粉末和基准红柱石粉末加热后莫来石的形成温度分别为800℃和1 250℃。然而完全莫来石化的温度分别为1 100℃和1 400℃。机械活化后的红柱石所制备的莫来石具有更好的致密度,并且具有细长的形状。     

用矾土制备莫来石-高硅氧玻璃材料的研究

用Al2O3含量在57％～62％的矾土制备了一种由莫来石与高硅氧玻璃所构成的材料。在高温下，玻璃转变为高粘度的液相对高温性能有利；低温下，由于高硅氧玻璃的热膨胀系数低，莫来石形成交叉网络结构，有利于提高热震稳定性。这是一种有广泛前途的耐火原料，也为我国二级矾土的开发利用开辟了新途径。     

以矾土碎矿和煤矸石合成莫来石均质料

采用Ⅰ等高铝矾土碎矿、Ⅱ等高铝矾土碎矿分别与煤矸石配合,并加入活性Al2O3调整m(Al2O3)/m(SiO2),按照矾土基莫来石均质熟料w(Al2O3)=68%～72%的要求,共配成6个混合料,将混合料湿磨至粒度≤0.044mm以均化化学成分,经成型、干燥后分别在1550℃、1600℃、1650℃和1700℃煅烧3h,冷却后测定其显气孔率和体积密度,以确定它们的烧结温度。结果表明:均质料的烧结温度为1700℃;在1700℃烧结制成的矾土基莫来石均质熟料的Al2O3含量为68%～72%,显气孔率<2.5%,体积密度≥2.75g·cm-3,其莫来石晶体发育良好,构成网络结构。同时,还将部分试样分别在800℃、1000℃、1200℃、1300℃、1400℃、1500℃、1600℃、1650℃和1700℃保温3h,测量其烧后线收缩率和显气孔率,并用XRD分析其相组成,据此分析试样在不同温度下所发生的反应。结果表明,试样在1000～1700℃加热过程中的变化可分为3个阶段:1000～1200℃的一次莫来石形成阶段,1200～1500℃的二次莫来石化阶段,以及1500～1700℃的液相烧结阶段。     

矾土基莫来石料的工业生产实践

以Ⅱ等高铝矾土碎矿(≤3 mm)和煤矸石碎矿(≤3 mm)为原料,按照矾土基莫来石熟料w(Al2O3)=68%~72%的要求,将它们按一定比例混合配制成混合料,接着将混合料湿磨至0.044 mm以均化化学成分,经湿法挤泥成型、烘干后分别在1 550℃、1 600℃和1 700℃煅烧6 h,冷却后测定其显气孔率和体积密度以确定烧结温度。工业生产实践表明:制备矾土基莫来石料适宜的烧成温度约为1 600℃,所得莫来石料的成分均匀、结构均匀、性能稳定。它们的显气孔率≤1.5%、体积密度≥2.81 g.cm-3、荷重软化开始温度为1 610~1 650℃。与实验室结果相比,其烧成温度降低约100℃,且体积密度提高0.06 g.cm-3以上(实验室≥2.75 g.cm-3)。这初步验证了采用本工艺制备矾土基莫来石料的工业可行性。     

以矾土和煤矸石烧结合成刚玉和莫来石

为了提高高铝矾土资源的综合利用率,并促使矾土熟料在质量、品种和价格上升级,以高铝矾土和煤矸石为原料,配制成w(Al2O3)分别为90%、80%、70%和60%的试样,通过均化(细磨、混练)、成型、烘干后,分别在1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃和1700℃保温3h煅烧,测定煅烧后试样的显气孔率、体积密度和烧后线变化率,以此确定各试样的烧结温度;还测定了烧结试样的荷重软化开始温度,并采用XRD和SEM分析了烧结试样的相组成和显微结构。结果表明:w(Al2O3)为90%、80%、70%和60%的试样的烧结温度分别为1550℃、1550℃、1700℃和1650℃,各烧结试样的荷重软化开始温度分别为1450℃、1500℃、1600℃和1550℃,并且烧结试样的纯度和密度均很高(w(Al2O3 SiO2)>93.5%,显气孔率<3%)。由于w(Al2O3)为70%和60%的试样在煅烧过程中二次莫来石化较多,玻璃相含量较少,因此其烧结温度相对较高;同时,由于这两个试样烧结后有发育良好的棱柱状莫来石构成的连续的网络结构,因此其荷重软化开始温度相对较高。     

硅线石对矾土基浇注料性能的影响

以矾土为主要原料,加入硅线石粉、SiO2微粉、活性A l2O3微粉、水泥等制备矾土基浇注料,研究了硅线石加入量(质量分数分别为0、4%、8%和12%)对浇注料常温性能和抗渣侵蚀性能的影响。结果表明:随着硅线石加入量的增加,浇注料的常温强度和体积密度下降,显气孔率增大;在浇注料中加入硅线石有助于提高试样的抗渣侵蚀性能,但加入质量分数大于8%时,试样抗渣侵蚀性能下降,渣渗透深度和侵蚀深度增加;硅线石加入质量分数为4%~8%时,浇注料的综合性能较好。     

我国高铝矾土均化料的技术进步

介绍了我国高铝矾土加工特点,提出了我国高铝矾土的发展方向应该是均化与提纯,重点介绍了矾土基均化料的工艺路线和技术发展,并对进一步产业化提出建议。     

Effect of calcination temperature on structural,morphological and electrochemical properties of Sn doped Co3O4 nanorods

Tremendous attention has been devoted for the development of highly efficient and stable electrode materials for supercapacitor applications. In this study, Sn-doped Co₃O₄ nanorods were prepared via solvothermal process using PVP and oxalic acid as surfactants. The phase, morphology and composition of Sn-doped Co₃O₄ nanorods were examined by XRD and SEM/EDX techniques. The electrochemical properties were studied via cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charging-discharging (GCD), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements. The CV results show that electrode based on 5 at. % Sn-doped Co₃O₄ (5Sn-doped Co₃O₄) nanorods delivered the highest specific capacitance (842.44 F/g) at 5 mV/s than that of the electrode based on pure Co₃O₄ (729.39 F/g). In order to further tune the performance of this electrode, the structure, morphology and electrochemical behavior of 5Sn-doped Co₃O₄ sample were optimized via variety of calcination temperatures ranging from 250 to 400 °C. Notably, the 5Sn-doped Co₃O₄ sample calcined at 350 °C exhibited higher electrochemical performance (specific capacitance ~913.10 F/g) than other samples calcined at low or high calcination temperatures. The CV curves of 5Sn-doped Co₃O₄/T-350 °C at scan rates of 5–35 mV/s also showed pseudocapacitor behavior and good electrochemical reversibility. Moreover, the prepared novel electrode material has also displayed good rate capability (71.77%) at current density of 1–10 A/g and long-term stability of 92.23% after 3000 cycles. These excellent electrochemical characteristics of 5Sn–Co₃O₄/T-350 °C nanorods verified that it will be highly suitable electrode material for supercapacitor applications.     

Effect of firing temperature and atmosphere on sintering of ceramics made from Bayer process bauxite residue

Bauxite residue, the principal waste from the Bayer process, was dried, pressed and studied for its thermal and sintering behaviour under different atmospheres, up to 1100 °C. For sintering in air and N₂, shrinkage begins at 800 °C and ranges from 2.6% to 13.9%, after firing at 1000–1100 °C. Bulk density varies from 1.7 to 2.3 g/cm³ whereas water absorption from 31.5% to 17.7%. The main crystalline phases identified on firing in air were hematite (Fe₂O₃), gehlenite (Ca₂Al₂SiO₇) and perovskite (CaTiO₃) whereas magnetite (Fe₃O₄) was also found on firing in N₂. Microstructures are characterised by irregularly shaped, <20 μm Feret diameter, pores in a ceramic matrix with interconnected porosity. The average pore size is greater in samples fired in N₂. On sintering in 4%H₂/Ar, shrinkage begins at 710 °C. After firing at 1100 °C, shrinkage is 20.1% and water absorption 1%. The main crystalline phases are magnetite, wustite (FeO), gehlenite and perovskite. Microstructures are characterised by a compact heterogeneous matrix, with isolated <15 μm Feret diameter, closed pores. The grains have reacted with the adjacent phase and their shape is rounded with no sharp facets. Increased sintering temperature results in improved physical properties for all atmospheres tested and in higher average pore size when sintering takes place in air and N₂. The use of magnetite-reducing sintering conditions can potentially assist in the production of a variety of ceramic compositions containing bauxite residue.     

矾土尖晶石钢包浇注料的研制与应用

采用特级矾土熟料为骨科，天然出合成的镁铝尖晶石为部分基质，选用新型复合结合剂研制成矾土尖晶石质钢包浇注料．使用结果表明：一次性寿命较传统的铝镁浇注料提高８０％以上．