岩峰白云石二步煅烧制备镁钙砂

以湖北岩峰地区的天然白云石为原料,在实验室内采用二步煅烧法制备了镁钙砂,研究了轻烧温度(分别为750、800、850、900、950、1000℃)和轻烧保温时间(分别为1、1.5、2、2.5、3、3.5h)对轻烧白云石的活性度,镁钙砂的体积密度、显气孔率和抗水化性的影响,以及煅烧温度(分别为1550、1600、1650、1700℃)对镁钙砂的体积密度、显气孔率和抗水化性的影响,确定了实验室制备镁钙砂的最佳工艺为:轻烧温度850℃,轻烧保温时间3h,烧结温度1650℃.     

不同活性MgO对高钙镁钙耐火材料性能的影响

通过向轻烧白云石中加入不同活性的菱镁矿分解产物,研究了不同活性MgO粉的引入对高钙镁钙耐火材料的烧结性能和抗水化性能的影响.结果表明:800℃下保温2h得到的轻烧MgO活性最高;MgO粉活性越高,镁钙耐火材料的烧结性能和抗水化性能越好;显微结构分析显示,活性MgO粉在CaO晶粒表面形成了薄膜,抑制了CaO的水化作用.     

两种镁源反应烧结合成镁铝尖晶石

分别以轻烧菱镁矿粉和分析纯MgO粉为镁源,以工业α-Al2O3粉为铝源,按n(MgO):n(Al2O3)=1:1的比例配料,经球磨混合、机压成型后,分别在1 550、1 600和1 650℃保温3 h合成了两种不同镁源的镁铝尖晶石试样,对比检测了两种试样的致密度、强度、物相组成和显微结构的差异。结果表明:1)利用两种不同镁源合成试样的致密度和强度均随合成温度的升高而增大,在合成温度相同时,以轻烧菱镁矿为镁源的试样的致密度和强度较高。2)以轻烧菱镁矿为镁源、1 650℃合成的试样的主晶相为尖晶石,还有少量CA2和CaSiO3,其尖晶石晶体发育较好,八面体形态可辨;以分析纯MgO为镁源、1 650℃合成的试样中只有单相镁铝尖晶石,但尖晶石晶体发育较差,只有少数形成较完整的八面体形态。3)轻烧菱镁矿中SiO2、CaO杂质的存在有利于试样中形成CaO-Al2O3-MgO-SiO2系低熔点相,促进镁铝尖晶石晶体的发育及试样的烧结。     

天然白云石合成镁钙砂新工艺的研究

结合一步煅烧与两步煅烧工艺,采用粒度8～5、5～3、3～1 mm的天然白云石,研究了900、950、1 000、1 100℃轻烧温度下原料的活性和烧结性能;通过改变生料与消化料的混合比例,研究了镁钙砂的烧结性和抗水化性。结果表明:最佳的轻烧条件是粒径8～5 mm,轻烧温度1 000℃;随着生白云石粉含量的增大,镁钙砂的体积密度先增大后减小,在生白云石粉质量分数为50%时镁钙砂的烧结性能最好,体积密度最大可达到3.35 g.cm-3;生白云石粉的质量分数<50%时对合成镁钙砂的抗水化性能影响不大,当生白云石粉的质量分数>50%时,其抗水化性能急剧下降。     

原料种类与煅烧温度对合成CaZrO_3粉体的影响

为了探讨采用高温固相反应法合成CaZrO_3粉体的适宜工艺条件,以CaO、Ca(OH)_2和CaCO_3粉为钙源原料,以纳米级ZrO_2(简称nm-ZrO_2)、微米级ZrO_2(简称μm-ZrO_2)和CaO部分稳定ZrO_2(简称Ca-PSZ)粉为锆源原料,按照n(CaO)n(ZrO_2)=1 1分别组合配料,经混合、压制成型后,采用固相反应法分别在800、900、1 000、1 100和1 300℃保温3 h煅烧合成CaZrO_3粉体,探讨了原料种类及煅烧温度对CaZrO_3合成率的影响。结果表明:有利于CaZrO_3合成的钙源优势顺序(从优到劣)为CaO、Ca(OH)_2、CaCO_3,有利于CaZrO_3合成的锆源优势顺序为nm-ZrO_2、μm-ZrO_2、Ca-PSZ;以nm-ZrO_2、μm-ZrO_2和Ca-PSZ为锆源的试样中,其CaZrO_3含量迅速增加的温度区间分别主要发生在800~1 000℃、900~1 100℃和1 000~1 300℃;以CaO和纳米级ZrO_2为原料,在1 000℃保温3 h的条件下即可合成出纯度较高的CaZrO_3粉体。     

镁钙砂的合成工艺对MgO-CaO砖抗侵蚀性的影响

将45%(w)的轻烧白云石粉用水消化后,与55%(w)的轻烧镁砂粉混合,按两种合成工艺分别制成传统镁钙砂(共磨至≤0.074 mm,湿法压球,以焦炭为燃料煅烧至1 800℃保温16 h)和优质镁钙砂(共磨至≤0.045 mm,干法压球,以重油为燃料煅烧至1 850℃保温8 h),并对两种合成后的镁钙砂进行了化学分析和扫描电镜观察。再将这两种镁钙砂按同种配比制成MgO-CaO砖用于AOD炉上,对用后残砖的杂质成分进行分析。结果表明:重油煅烧的优质镁钙砂的纯度和致密度都远好于焦炭煅烧的传统镁钙砂的,而且用优质镁钙砂制成的镁钙砖的抗渣侵蚀性要优于用传统镁钙砂制成的镁钙砖的。     

熔盐法制备方镁石-镁橄榄石轻质隔热耐火材料

低品位菱镁矿作为制备镁质隔热耐火材料的原料是未来的主要研究方向之一。以高硅菱镁矿和三级滑石矿为原料，经预处理后得到轻烧镁粉和滑石粉，以NaCl熔盐为反应介质，通过熔盐法制备了方镁石-镁橄榄石(MgO-Mg₂SiO₄)轻质隔热耐火材料。研究了NaCl加入量、烧结温度、保温时间以及原料配比对试样制备的影响。结果表明：当NaCl的加入量为轻烧镁粉-滑石粉混合料质量的20%、烧结温度为1 200℃、保温时间为6 h、m(轻烧镁粉)∶m(滑石粉)=5∶5时，试样的综合性能最优，此时其体积密度为1.46 g·cm^-3,显气孔率为55.0%。此外，发现滑石自分解和镁橄榄石的合成均可在试样内部形成气孔。     

微晶菱镁矿制备硅钢氧化镁前驱体除钙工艺研究

以微晶菱镁矿为原料,经轻烧、消化制得Mg(OH)2乳液,通过引入MgCl_2,以有效除去其中的杂质钙离子。分别了研究MgCl_2掺量、反应时间、反应温度、轻烧温度及轻烧保温时间对除钙效果的影响。结果表明:MgCl_2对微晶菱镁矿轻烧镁粉的除钙效果确有明显改善作用;920℃条件下煅烧2h得到的轻烧镁粉在消化反应后,通过加入8%的MgCl_2溶液反应1.5 h,可以得到w(MgO)≥99.45%、w(CaO)≤0.20%的高纯Mg(OH)_2前驱体;除钙工艺对温度的适应性较大,室温环境下除钙效果良好且稳定。     

菱镁矿轻烧水化对MgO烧结的影响

分别以Mg(OH)2(菱镁矿轻烧后水化得到的,简称水化后)和菱镁矿(称为水化前)为原料,按轻烧(850℃1h)→细磨→成型→煅烧(1600℃3h)的工艺制得烧结镁砂(又称烧结MgO)。通过XRD、SEM及傅立叶红外光谱(FT-IR)对水化前后所得的轻烧MgO的形貌和结构进行了分析,并研究了水化前后得到的烧结镁砂的烧结性能和显微结构。结果发现:水化前后得到的都是面心立方晶体结构的MgO,但水化前得到的轻烧MgO中仍存在官能团CO32-的残留物,而水化后得到的轻烧MgO中不存在CO32-,而且颗粒变得较易破碎,大大减少了细磨时间;再者,水化后的轻烧MgO活性较高,加上Mg(OH)2在分解过程中残留的水分对MgO的烧结起催化作用,因此,使其经高温煅烧制得的烧结镁砂的开口气孔率由水化前的2.0%下降到0.6%,闭口气孔率由水化前的6.1%下降到2.8%,体积密度由水化前的3.29g.cm-3提高到3.46g.cm-3。     

山东掖县浮选镁精矿易烧性能的研究

采用加了高纯石灰的山东掖县镁精矿,即使不引入添加剂,在1350℃保温2h,也可获得体积密度大于3.3g/cm~3、杂质(∑SAF)<2％的高纯高密度合成镁白云石砂。烧结性能表明,物料最佳轻烧温度除与原料的化学纯度、工艺参数有关外,原料本身的物性,也是影响烧结的重要因素。     

甘氨酸对固相法合成钛酸钡粉体的影响

以BaCO₃和TiO₂为原料、甘氨酸为添加剂，采用固相法合成钛酸钡(BT)粉体。研究了不同合成温度和甘氨酸添加量对BT粉体性能的影响，利用XRD、BET、SEM、DSC、TG等手段对合成的BT粉体进行表征。结果表明，添加甘氨酸可以促进BaCO₃在650℃附近分解，使BT粉体的合成温度降低50℃，在900℃就能得到纯相BT，在1 000℃可以得到四方率(c/a)>1.010的BT粉体，但添加过量的甘氨酸使粉体粒径急剧增大反而会降低其性能；添加15%的甘氨酸在1 000℃保温2 h可以得到c/a=1.010 3、平均粒径为520 nm、k=9.00的BT粉体，其性能整体优于平均粒径为600 nm的商业BT粉。将二者在1 280℃烧结2 h得到的陶瓷进行介电性能对比发现，商业粉室温和居里点介电常数略大于添加15%甘氨酸的合成粉，但室温下正交-四方的相变峰使介电损耗急剧增大。     

柠檬酸络合法制备Ca_3Co_2O_6及其透氧性能研究

Ca_3Co_2O_6是一种常用的热电材料,但是其透氧性能则少有人关注。以Ca(NO_3)_2·4H_2O和Co(NO_3)_2·6H_2O为原料,采用柠檬酸络合法制备了纯相Ca_3Co_2O_6材料,系统分析了煅烧温度和保温时间对合成Ca_3Co_2O_6的影响。样品烧结致密化后,通过四端引线法和气相色谱装置分别考察了它的电导率和透氧率。实验结果表明,热处理温度为900℃,保温2 h可以获得纯相的Ca_3Co_2O_6粉体,粉体的形貌为蠕虫状。提高热处理温度和延长保温时间,样品的结晶度随之提高,晶粒尺寸也随之长大。样品经烧结后获得致密膜片,950℃时电导率可达11.95 S·m~(-1)。Ca_3Co_2O_6具有一定氧渗透能力,950℃时透氧率为7.36×10~(-8) mol·cm~(-2)·s~(-1),有望作为一种新型的混合导体用于纯氧的制备。     

钙基固硫剂对高硫煤固硫效果的研究

为降低高硫煤燃烧过程中SO_2等有害气体的排放,以木坦坝高硫煤为原料,分别利用CLS-2型库伦测硫仪和X射线衍射仪（XRD）分析钙剂固硫剂固硫率和煤灰中矿物组成,研究了3种钙基固硫剂（CaO、Ca(OH)_2、CaCO_3）在不同钙硫物质的量比情况下与木坦坝高硫煤混合燃烧过程中的演变行为和固硫效果。结果表明,Ca(OH)_2固硫效果优于其它两种固硫剂;800℃为Ca(OH)_2固硫作用的最佳温度,CaO固硫能力最强的温度点是900℃,CaCO_3固硫效率随温度增加而提升;钙硫物质的量比超过2.5之后固硫效果减弱,最佳钙硫物质的量比为2.5;XRD分析得出Ca(OH)_2作为固硫剂时,分解更多的CaO参与反应,故固硫效果佳。     

利用菱镁矿制备高活性氧化镁

以菱镁矿为原料,先在850℃下煅烧2h获得轻烧氧化镁,然后水化成氢氧化镁,干燥后在不同温度(分别为450℃、500℃、550℃、600℃)和保温时间(分别为1h、1.5h、2h)下轻烧,通过分解氢氧化镁制备了高活性氧化镁。结果表明:氢氧化镁在500℃时完全分解成氧化镁;轻烧温度和保温时间对氧化镁活性(用吸碘值表征)有较大的影响,随着温度的升高,氧化镁活性逐渐降低,而在相同温度下,随着保温时间的延长,氧化镁的活性降低;在加热温度为500℃,保温时间为1h的条件下轻烧分解氢氧化镁,能得到吸碘值达191.42mg·g-1的活性氧化镁。     

轻烧氧化镁活性对镁砂烧结性能及显微结构的影响

为利用轻烧氧化镁制备高性能烧结镁砂,以大石桥产破碎至≤0.074 mm的菱镁矿粉为原料,分别于700、800、900和1 000℃保温30 min煅烧获得4种不同活性的轻烧氧化镁,再将不同活性的轻烧氧化镁分别于1 550、1 600、1 650和1 700℃保温3 h进行二步煅烧制备了烧结镁砂,探讨了轻烧氧化镁活性对镁砂烧结性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明:高活性轻烧氧化镁具有更高的缺陷能,从而具有更大的烧结驱动力,可以促进Mg O晶体的发育,提高镁砂的烧结性能,但过高的活性会导致镁砂的致密度降低;利用900℃煅烧的轻烧氧化镁经1 700℃保温3 h二步煅烧制备的烧结镁砂的体积密度可以达到3.41 g·cm-3,并且晶粒发育良好,排布均匀、紧密。     

菱镁石轻烧水化法制备高密度烧结镁砂

首先将菱镁石在850℃下煅烧2h获得轻烧氧化镁,并将其水化成氢氧化镁;然后以这种氢氧化镁(烘干后)为原料,分别按细磨-轻烧、细磨-轻烧-细磨、轻烧-细磨3种细磨工艺制备轻烧氧化镁(分别在500~900℃保温1h的条件下轻烧);再将轻烧氧化镁粉末成型、干燥后,在电炉中于1600℃煅烧3h得到烧结镁砂,考察了细磨工艺对烧结镁砂体积密度的影响。结果表明(1)将氢氧化镁按细磨-轻烧-细磨-成型-烧结的工艺可以制得高密度的烧结镁砂。这是由于两道细磨工序严重破坏了氧化镁晶体的假晶结构及其之间的团聚现象,减少了二次气孔的存在,提高了素坯体积密度,从而提高了烧结镁砂的体积密度。(2)通过对烧结镁砂的显微组织结构分析,确定该工艺的最佳轻烧温度为850℃,此时可以制得体积密度达到3.46g·cm-3,晶粒较大且均匀的烧结镁砂。     

由低品位菱镁矿制备高纯Mg(OH)_2的“绿色”新工艺

将低品位菱镁矿经900℃煅烧3 h制得轻烧镁粉,按不同比例与硫酸铵混合后,在不同温度下焙烧不同时间,使MgO转化成MgSO4,同时将焙烧过程中产生的氨气用水吸收得到回收氨水;将焙烧产物分散于水中.过滤分离其中的Si、Ca、Fe、Al等杂质而得到MgSO4溶液,然后加入回收的氨水使MgSO4转化成Mg(OH)2,经过滤、洗涤、干燥后得到最终产物氢氧化镁.主要研究了轻烧镁粉一硫酸铵混合物的配比、焙烧温度和焙烧时间对MgO转化为MgSO4过程中镁转化率的影响,并对最终产物进行XRD分析、X射线荧光光谱分析和扫描电镜观察.结果表明:在轻烧镁粉一硫酸铵混合物中,当n((NH4)2SO4):n(MgO)=0.9:1,焙烧温度为475℃,焙烧时间为3 h时,镁的转化率可达90%;最终产物氢氧化镁中Mg(OH):的质量分数高达99.7%,氢氧化镁颗粒呈球形,粒径均匀,平均粒径2μm.     

不同类型镁钙砂对MgO-CaO-C砖抗渣性的影响

分别以30%(w)的烧结镁钙砂A、烧结镁钙砂B、电熔镁钙砂3种镁钙砂原料与62%(w)的电熔镁砂、8%(w)的鳞片石墨制备了3种CaO质量分数均为6%的MgO-CaO-C砖.利用回转抗渣法对比了3种MgO-CaO-C砖抗CaO-SiO2渣的侵蚀性能,并对残砖进行了SEM分析.结果表明:(1)Mgo-CaO-C砖抗CaO-SiO2渣侵蚀的能力与镁钙砂的致密度成正比,电熔镁钙砂抗渣侵蚀性能及挂渣性能皆优于烧结镁钙砂.(2)镁钙砂的CaO的分布影响Mgo-CaO-C砖的抗渣性能:电熔镁钙砂的CaO形成连续相而将MgO与渣隔离开来,更有利于抗CaO-SiO2渣侵蚀;烧结镁钙砂的CaO分布不均匀,会导致Mgo-CaO砂的不均匀熔损,进而加速渣对其侵蚀.     

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。     

低品位菱镁矿的热选提纯工艺研究

为了使杂质含量较高的低品位菱镁矿得到合理利用,采用热选法对低品位菱镁矿进行提纯,以降低杂质氧化物CaO、SiO_2、Fe_2O_3、Al_2O_3的含量。以30~80 mm的块状菱镁矿为原料,在煅烧温度分别为700、800、900和1 000℃,保温时间分别为1、2、3和4 h的条件下煅烧后,进行轻微破碎,然后用10目(2 mm)-60目(0.28 mm)-100目(0.154 mm)的组合标准筛进行筛分,以研究煅烧制度和筛分粒度对菱镁矿纯度的影响。结果表明:块状菱镁矿在800℃保温3 h条件下煅烧能够完全分解,然后通过破碎、筛分,当筛分粒度为2~0.154 mm时,可以有效提高轻烧镁粉的纯度,降低杂质CaO、SiO_2和Al_2O_3的含量,但对杂质Fe_2O_3含量的降低效果不明显。