碱性氧化物对煤灰熔融特征行为的影响

利用分析纯试剂制备了酸碱比为0.82,但Na₂O、CaO、MgO和Fe₂O₃含量不同的合成灰,并在815℃下在马弗炉中进行灼烧后,对其熔融温度进行测定。同时利用扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）和X射线衍射仪（XRD）对样品微观形貌和矿物组成进行表征。结果表明：随着Na₂O质量分数从4%升高到12%,合成灰变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温度（FT）分别从1225℃、1233℃、1255℃和1297℃下降为1162℃、1174℃、1181℃和1189℃,意味着Na₂O对合成灰具有较强的助熔效果;随着CaO和MgO含量在合成灰中分别增加,DT、ST和HT均单调上升,而FT则呈先下降后上升趋势,说明二者含量变化与合成灰熔融温度呈非线性关系;随着Fe₂O₃质量分数由5%增加至30%,FT由1215℃上升至1308℃,而其他3个熔融特征温度并无显著变化。通过SEM-EDS和XRD表征发现,合成灰中耐熔矿物（SiO₂和CaAl₂Si₂O₈等）和助熔矿物（CaMgSi₂O₆和NaAlSiO₄等）的比例变化和含钠矿物、含钙矿物之间低温共熔反应程度是影响其熔融温度的主要原因。综合对比所有合成煤灰熔融特征温度和化学组成发现,对于具有相同酸碱比的煤灰,DT主要与样品中Na₂O含量和碱土金属总量（CaO+MgO）密切相关影响,而FT主要受Na₂O和Fe₂O₃含量影响。     

青釉制备及其影响因素的研究

以钠长石、偏高岭土、方解石、石英粉为釉用原料，氧化铁为着色剂，在高岭土坯体上采用热化学反应法成功制备了青瓷乳浊釉面。研究了Si/Al比、RO/R₂O比、Fe₂O₃加入量、烧结温度对青瓷釉面以及釉面/坯体结构的影响。利用XRD、SEM、EDS、光学显微镜对所制备的青瓷釉面物相组成与显微结构进行了表征。结果表明，当Si/Al比为9.136～10.456、RO/R₂O比为5时，烧结温度1320℃，保温3 h时可制备出光滑无裂纹、具有乳浊性能的青瓷釉面。当Fe₂O₃的加入量为1.0%～1.5%(wt)时，青瓷釉面呈粉青色，随着Fe₂O₃的加入量增加到2.5%～3.5%(wt)时，青瓷釉面逐渐变成豆青色。坯体中的Al³⁺扩渗到釉层中形成钙长石晶须，使青瓷釉面具有乳浊性能。     

宁东能源化工基地燃煤电厂粉煤灰的矿物学及元素地球化学特征

粉煤灰的类型、元素及矿物组成等理化性质是决定粉煤灰资源化利用途径的基础。为实现宁东能源化工基地周边燃煤电厂粉煤灰的潜在高值化利用,以马莲台电厂和银星电厂原煤、炉渣、粗灰、细灰为研究对象,用X射线荧光广谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)手段分析粉煤灰化学组成及微量元素含量,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜分析粉煤灰矿物组成与形态特征。结果表明：马莲台电厂和银星电厂的粗灰、细灰氧化物化学组成以SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO为主,含少量TiO₂、MnO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅;两电厂粉煤灰中CaO质量分数均小于10%、w(SiO₂)+w(Al₂O₃)+w(Fe₂O₃)>75.39%,均属F型低钙粉煤灰;结晶矿物相均以...     

高稳定性SrF2-Na2O-Fe2O3-P2O5体系氟磷酸盐玻璃的制备与表征

⁹⁰SrF₂和高Na₂O、Fe₂O₃、P₂O₅含量的废物是两大类核电废物,将两者联合固化可获得以SrF₂、Na₂O、Fe₂O₃和P₂O₅为主要组成的玻璃固化体。本文采用X-射线荧光光谱仪、X-射线衍射仪、红外光谱仪、热膨胀仪、差热分析仪等研究了各样品的玻璃形成能力、实际组成、结构及热稳定性;采用溶解速率法和产品一致性测试方法研究了样品的耐水性。结果表明:1 000 ℃熔融保温0.5 h制得的玻璃中Sr损失较小而F质量损失达30%~34%;随着P₂O₅/SrF₂摩尔比的降低,玻璃的热稳定性急剧降低,而耐水性却有明显的改善;具有焦磷酸盐玻璃结构的样品稳定性好,其中SrF₂为30%(摩尔分数)的玻璃既具有高耐水性又具有较高的热稳定性。     

四元体系硼酸锂-硼酸钾-硼酸镁-水在308.15 K时固液相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究四元体系硼酸锂-硼酸钾-硼酸镁-水在308.15 K时固液相平衡,测定了体系溶解度和平衡液相的密度、折光率和pH。研究发现：该体系308.15 K时的稳定相图中包含一个共饱点（L+Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O）,其液相组成：w（Li₂B₄O₇）=3.112%、w（K₂B₄O₇）=16.64%、w（Mg₂B₆O₁₁）=0.101 8%;3个固相结晶区：Li₂B₄O₇·3H₂O、K₂B₄O₇·4H₂O、Mg₂B₆O₁₁·15H₂O,体系无复盐或固溶体生成。溶液中硼酸锂、硼酸钾对多水硼镁石有很强的盐析效应,液相的密度、折光率和pH随溶液中硼酸盐浓度的增加呈规律性变化。     

Na2O掺杂铝酸钙化合物物相转化与浸出性能

以分析纯试剂CaCO₃、Al₂O₃和Na₂CO₃为原料,在1350℃烧结1 h合成了Na₂O掺杂铝酸钙熟料,并采用XRD、SEM和EDS等方法研究了Na₂O掺杂CaO-Al₂O₃体系铝酸钙化合物的物相演变规律及熟料浸出性能。结果表明:当CaO和Al₂O₃的摩尔比为1.0时,CaO-Al₂O₃体系铝酸钙由CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃组成,而Na₂O掺杂铝酸钙熟料由CaO·Al₂O₃、12CaO·7Al₂O₃、Na₂O·Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀组成。除形成含Na₂O化合物外,熟料中掺杂的Na₂O固溶于12CaO·7Al₂O₃中,而CaO·Al₂O₃中几乎不含Na₂O。随着熟料中Na₂O掺杂量的升高,12CaO·7Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀的含量逐渐增加,CaO·Al₂O₃的含量逐渐降低;12CaO·7Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀的结晶度逐渐降低,CaO·Al₂O₃的结晶度逐渐升高。Na₂O的掺杂提高了熟料在碳酸钠溶液中的浸出性能,并且使浸出渣中CaCO₃的空间群由R-3CH、P63/MMC两种转变为只含有R-3CH一种。     

Bi2O3对K2O–B2O3–SrO–Al2O3–Nb2O5–SiO2玻璃陶瓷介电储能性能的影响

随着电力电子系统的不断发展,高功率脉冲电容器的需求增多。电介质电容器因具有放电功率大、充放电速度快及性能稳定等优点,在电力系统、电子器件、脉冲电源等方面发挥着重要作用,广泛应用于民用领域及军事领域。通过熔融压延制备玻璃基体,采用可控结晶工艺研究了不同含量的Bi₂O₃ (x=0.0%、1.0%、2.0%、4.0%,摩尔分数)对K₂O–B₂O₃–Sr O–Al₂O₃–Nb₂O₅–SiO₂玻璃陶瓷物相演化、微观结构、介电和储能性能的影响。在该玻璃陶瓷中,KSr₂Nb₅O₁₅为主要析出晶相,当Bi₂O₃的加入量为x=2.0%(摩尔分数)时,热处理温度为950℃时,玻璃陶瓷样品的储能密度最大可达到1.27 J/cm³,室温下介电常数可达342,是热处...     

Na2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃的结构和析晶性能研究

采用熔融-淬冷法制备了不同(Al₂O₃+P₂O₅)含量的碱铝硅酸盐玻璃,通过拉曼光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜研究了其结构特征和析晶性能。发现随着(Al₂O₃+P₂O₅)含量减少,玻璃中Na₂O含量增加,玻璃化转变温度从685 ℃降低到622 ℃,当减少至摩尔分数为22%时,出现析晶峰且起始析晶温度降低。拉曼光谱表明Q⁴_P对应的拉曼峰强度变低且逐渐向低波数方向移动,说明Na₂O作为网络修饰体使硅酸盐玻璃结构逐步解聚,玻璃的析晶能力逐渐增强。结果表明:当(Al₂O₃+P₂O₅)摩尔分数为22%时热处理后的样品存在晶型转变,700 ℃热处理时以NaAlSiO₄霞石晶体为主,900 ℃时转变为以Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂霞石晶体为主。当(Al₂O₃+P₂O₅)的摩尔分数为21%和20%时,热处理后的样品能稳定析出Na₃PO₄和Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂晶体。热处理后的样品析出了耐酸侵蚀性较差的富磷相和Na₃PO₄晶体,导致化学稳定性变差。     

汽车玻璃油墨用无铅低熔点玻璃的研究与制备

采用高温熔融法制备了R₂O-Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂系无铅低熔点玻璃,并将其应用于汽车玻璃油墨,重点研究了组成对玻璃结构、热学性能和耐酸性能的影响规律。结果表明,随着Bi₂O₃/B₂O₃和Bi₂O₃/SiO₂的增加,[BO₃]和[BiO₃]三角体结构单元数量逐渐减少,[SiO₄]和[BO₄]四面体结构单元数量逐渐增多,玻璃的网络结构增强。当碱金属氧化物总量为15%(摩尔分数)时,双碱玻璃的热膨胀系数α_25～320℃、转变温度T_g和软化温度T_f比单碱玻璃的小,耐酸质量损失率D_r更低。当n(Li₂O)∶n(N...     

煤矸石在堇青石蜂窝陶瓷催化剂载体中的应用与研究

董青石蜂窝陶瓷具有极低的热膨胀系数、较好的抗热震性、较高的化学稳定性,是优良的汽车净化器催化剂载体材料。煤矸石主要成分为SiO₂和Al₂O₃,在陶瓷行业的利用一直是本领域研究的热点。以山西煤矸石为主要研究对象,通过对采用不同化学组成、粒度分布和微观形貌的煤矸石制备的堇青石蜂窝陶瓷载体样品热膨胀系数进行测定,考察了煤矸石对堇青石蜂窝陶瓷性能的影响。结果表明：不同化学组成的煤矸石制得的蜂窝陶瓷越接近堇青石的理论组成51.4wt.%SiO₂、34.9wt.%Al₂O₃、13.7wt.%MgO,热膨胀系数就越低。随着煤矸石颗粒越细,堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数越低,选用250目煤矸石原料粉末时,热膨胀系数为1.662×10^-6℃^-1。采用微观形貌为片状的煤矸石粉末比用球形的煤矸石粉末制得的堇青石蜂窝陶瓷热膨胀系数更低。     

含CO工业尾气煅烧改性磷矿石结块成因分析

含CO工业尾气煅烧中低品位磷矿石工艺实际应用时，常出现磷矿石结块和窑体结瘤问题，导致设备损坏。针对煅烧产物进行组分分析，并对可能产生的产物体系进行熔融特性和流动特性研究，判断发生熔融的临界条件，分析结块成因，为优化煅烧工艺提供依据。结果表明：磷矿石中的Fe₂O₃和Al₂O₃杂质降低了磷矿石的熔融温度，增加了流动性，造成结块。最容易发生熔融结块体系：在氧化条件下，w(CaO)/w(Fe₂O₃)为0.25且w(MgO)为5%的Fe₂O₃-CaO-MgO体系，流动温度为1 262.3℃，熔融时间为1.34 min，流动性指数为26.87；在弱还原条件下，w(SiO₂)/w(CaO)为1.8且w(Al₂O₃)15%的Al₂O₃-CaO-SiO₂体系，流动温度为1 388.3℃，熔融时间为3....     

氧化镧对低介电玻璃纤维性能的影响

通过在玻璃中分别引入La₂O₃和Na₂O，对比研究了La₂O₃加入后对低介电玻璃黏度、玻璃熔制温度、拉丝作业温度、玻璃膨胀系数、玻璃介电常数和介电损耗的影响规律。研究结果表明，玻璃中引入La₂O₃能有效降低玻璃熔制温度和拉丝作业温度。与引入Na₂O相比，玻璃中引入La₂O₃对膨胀系数和介电常数的影响与引入Na₂O相当，但是含La₂O₃玻璃具有更低的介电损耗和电导率。含4%La₂O₃和4%Na₂O玻璃的介电常数分别为5.76和5.75，介电损耗分别为5.4×10^-3和13.7×10^-3，电导率分别为2.39×10^-8S/m和7.5×10^-8S/m。     

四元体系LiB5O8+NaB5O8+KB5O8+H2O在298.15K实验与理论预测相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了四元体系LiB₅O₈ + NaB₅O₈ + KB₅O₈ + H₂O在298.15 K下的相平衡。实验测定了该体系在298.15 K下的固液相平衡溶解度和物理性质（密度和折射率）,基于实验溶解度绘制了四元体系的干盐相图、水图和物理性质组成图。在该四元体系的干基图中,有一个共饱点（LiB₅O₈·5H₂O + NaB₅O₈·5H₂O + KB₅O₈·4H₂O）、3条单变量溶解度曲线和3个单盐结晶区（LiB₅O₈·5H₂O、NaB₅O₈·5H₂O和KB₅O₈·4H₂O）。该体系在298.15 K下没有复盐和固溶体生成,属于简单四元水溶液体系。结合三元体系溶解度,拟合获得了3种碱金属五硼酸盐的单盐参数和三离子混合作用参数;应用Pitzer及其扩展的HW模型对溶解度进行预测,预测值与实验值吻合较好,表明获得的Pitzer参数可靠。研究结果可为碱金属五硼酸盐分离纯化提供理论基础。     

成纤性粉煤灰的低熔区组成及分布

粉煤灰的熔融温度分布图对粉煤灰成纤的降熔配比具有指导意义。利用X荧光光谱仪和灰熔点测试仪,分别测得5种不同来源粉煤灰样品的组成和熔融特性温度。运用实验所测值与117种粉煤灰组成及熔融温度的文献值,以Al₂O₃+SiO₂、CaO+MgO、Fe₂O₃+TiO₂为三相坐标制成三元相图,按照熔融温度高低划分不同区域,得到粉煤灰熔融温度分布图,找出低熔区（流动温度FT<1350℃）的组成及其组成与熔融温度的分布规律。同时将次要组分通过等电量换算后标在CaO-Al₂O₃-SiO₂三元相图中,发现所研究粉煤灰在低熔区的组成与CaO-Al₂O₃-SiO₂三元相图中1350℃低温共熔区的组成具有良好的一致性,由此找出高熔融温度粉煤灰成纤的降熔调配方法。     

添加剂对铜渣还原尾渣微晶玻璃析晶行为及性能的影响

铜渣还原尾渣与CaO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃的化学组成相似,采用熔融法以铜渣还原尾渣为主要原料制备微晶玻璃可为铜渣的高效利用提供一种有效途径。通过DSC、XRD和SEM-EDS等技术研究了不同添加剂(B₂O₃、CaF₂、TiO₂和Cr₂O₃)对微晶玻璃物相组成、抗折强度、体密度、吸水率和显气孔率等性能的影响。结果表明:无论添加哪种添加剂,微晶玻璃均能析出力学性能较好的钙长石和钙铝黄长石,且能使晶体析晶方式转化为整体析晶;添加B₂O₃可使微晶玻璃性能最优,其次是TiO₂与CaF₂。     

酸性氧化物和酸碱比对煤灰熔融行为的影响

为了研究酸性氧化物（SiO₂和Al₂O₃）的相对含量和酸碱比对煤灰熔融行为的影响,本文以准东煤灰化学组成为基础,利用分析纯试剂制备了28组合成灰样品,在马弗炉815℃灰化后利用灰熔融特性分析仪、扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）和X射线衍射仪（XRD）对样品熔融特性、表观形貌和矿物组成进行表征。进而采用多元线性回归法建立了灰熔融温度预测模型,并对该模型的适用性进行了检验。结果表明：在相同酸碱比下,当SiO₂含量由9%上升至33.73%,而Al₂O₃含量由35.98%降至11.25%时,合成灰的变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温度（FT）均呈单调下降趋势,这意味着SiO₂含量的增加可能促进了煤灰的熔融过程;在不同碱酸比下,合成灰的熔融温度随着酸碱比的增加呈先下降后升高的变化趋势,在酸碱比为1.25时合成灰的特征温度出现最小值,表明酸碱比对合成灰熔融温度的影响呈非线性关系。通过SEM-EDS和XRD表征发现,合成灰中CaO、Fe₂O₃、Ca₂MgSiO₇、Ca₂Fe₂O₅、SiO₂和Al₂O₃等耐熔矿物和CaSiO₃等助熔矿物的相对含量以及与钠相关的低温共熔反应是改变合成灰熔融温度的主要因素。本文所建立模型对文献中6组灰样4个特征温度的预测结果与其对应测量值之间最大残差绝对值均小于80℃,说明该模型在本文的合成灰化学组分范围内可用性较好,具有一定的应用价值。     

KBaB5O9的两步法制备及其过程动力学研究

本文利用溶液法制备了K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O,并将其进行热处理制备得到了KBaB₅O₉,利用XRD、FT-IR、TG-DTA-DTG对样品进行了表征。分析研究了由K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O热处理制备KBaB₅O₉过程中的物相变化过程,其物相变化经历脱结晶水、脱羟基、重结晶、再分解、熔融再结晶5个阶段,其中结晶水的脱失分两步进行。运用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法、Šatava-Šesták法对K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O结晶水第二步脱失过程的动力学参数进行了计算,可知K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O结晶水第二步脱失过程的活化能E_s为151.94 kJ/mol,指前因子的对数值lg A_s为21.25 min^-1,机理函数G(α)=(1-2α/3)-(1-α)^2/3(其中α为转化率)。     

K2O/Al2O3和Na3PO4/MgO固体碱催化合成松香酸蔗糖酯的研究

分别以自制固体碱K₂O/Al₂O₃和Na₃PO₄/MgO为催化剂,1,2-丙二醇为反应溶剂,催化松香与蔗糖合成松香酸蔗糖酯。以酯化率为指标,考察了反应温度、催化剂的负载量、反应时间、松香与蔗糖质量比对松香酸蔗糖酯合成的影响。通过SEM和BET等手段对催化剂进行表征,并对松香酸蔗糖酯的乳化、发泡、表面张力等性能进行测试。结果表明：K₂O/Al₂O₃与Na₃PO₄/MgO比表面积分别为142.52和19.38m²/g;在松香酸蔗糖酯的合成反应中,催化剂K₂O/Al₂O₃的活性高于Na₃PO₄/MgO。K₂O/Al₂O₃为催化剂时,最优合成工艺条件为反应时间2.5h,反应温度125℃,K₂O/Al₂O₃催化剂用量3%,催化剂中K₂O负载量30%,松香和蔗糖质量比1：2,该条件下酯化率达到98%。合成的松香酸蔗糖酯与市场广泛使用的脂肪酸蔗糖酯相比,具有更好的表面活性。     

脉冲加热下微加热器在Al2O3纳米流体中的沸腾换热

以Al₂O₃-H₂O纳米流体中的微加热器为研究对象,通过实验方法对脉冲加热条件下微加热器的温度响应曲线和气泡动力学行为进行了详细的研究。比较了在纯水及浓度为0.1%和0.2%的Al₂O₃-H₂O纳米流体中微加热器的温度变化和气泡动力学行为。发现在脉冲加热条件下,微加热器在不同浓度的纳米流体中将出现不同的温度响应曲线,加热膜表面的气泡动力学行为也不相同。实验表明,在脉冲加热条件下,微加热器在Al₂O₃-H₂O纳米流体中的换热效果要明显高于纯水,纳米粒子的浓度对于加热膜表面的气泡动力学行为有明显影响,对微加热器换热的影响也很大。最后根据实验结果以及纳米粒子对气液固三相线的影响,对实验中Al₂O₃纳米流体的换热情况进行了合理的解释。     

珍珠光泽艺术釉的制备研究

珠光釉可以提高陶瓷美学价值和产品附加值。但由于珠光颜料易于与陶瓷基础釉反应，过高的温度会导致颜料基片熔融失去珠光效果。因此不与颜料反应且熔融温度低的基础釉是制备珠光釉的前提。采用B₂O₃部分代替SiO₂，以低温固相反应法研制适于珠光颜料的基础釉，探究了B₂O₃含量、烧成温度、保温时长对基础釉的影响。结果发现配比为nNa₂O∶nK₂O∶nAl₂O₃∶nSiO₂∶nB₂O₃=0.993∶0.007∶0.068∶3.054∶2.628，烧结温度为850℃，保温4h,XRD表明，样品B3已无明显的衍射峰，说明已经形成玻璃。将B3与5 wt%～15 wt%珠光颜料适配烧成，XRD表明，800℃以上的烧成温度破坏了珠光颜料，而750℃保温0.5 h含12.5 wt%珠光颜料烧成样品珍珠光泽和釉面效果俱佳。三维景深显微镜观察珠光颜料在釉中分...