偏铝酸钠对单组分地聚水泥的性能调控及水化机理

地聚水泥是一种新型胶凝材料,与普通硅酸盐水泥相比,具有绿色环保、节能低碳、性能优异等诸多技术优势。目前,地聚水泥主要由原材料粉体与碱溶液双组分混合所得,导致腐蚀性和高粘度碱溶液运输条件苛刻,且现场施工不易控制,因而在土木工程中难以大规模应用。本工作以偏铝酸钠(NaAlO_(2))对单组分地聚水泥的性能调控及水化机理为研究目标。在地聚水泥中,将碱溶液改为固体碱激发剂,并引入原材料粉体质量2%的NaAlO_(2)改善其工作性能。研究表明,NaAlO_(2)水解速度快,可在反应初期产生富Al反应环境,并快速形成水化硅铝酸钙,使得单组分地聚水泥在强度不变的情况下,凝结时间得到延长,工作性能得到改善,且微观结构也趋于凝胶化、致密化。可见,少量NaAlO_(2)的引入有利于突破当前双组分地聚水泥的应用技术瓶颈,推动地聚水泥在工程中的大规模应用。

铝酸钠对磷石膏矿渣干硬水泥性能的影响机理

磷石膏矿渣水泥是一种低碳水泥,该体系中反应物矿粉的溶出速度较慢,导致凝结时间长,早期强度低。降低水灰比并使用干压成型方式制备干硬水泥,通过颗粒的紧密堆积提供初始强度,但极低的水灰比使反应进行缓慢,因此提出通过外掺铝酸钠促进早期产物产生及后期矿渣水化。通过抗压强度、水化放热、物相分析以及微观形貌观测研究外掺铝酸钠对干硬水泥性能的影响。结果表明,铝酸钠的掺入能够促进磷石膏矿渣干硬水泥水化的进行,且在早期生成更多的水化产物以提升强度的发展,后期能促进矿粉的持续水化,掺加铝酸钠试块在各个养护龄期的强度均高于对照组,掺量为混合粉体质量的0.5%时效果最佳。

晶种粒度对过饱和铝酸钠溶液分解结晶反应动力学过程的影响

以过饱和铝酸钠溶液为研究体系,以氢氧化铝为诱导分解结晶反应晶种,研究分析反应过程中晶种粒度对表观活化能的影响。结果表明,随着晶种粒度减小,表观活化能降低,分解率升高。晶种颗粒形貌近似于椭球形模型,基于该模型引入了比表面能对Arrhenius公式中的表观活化能进行修正,表观活化能与晶种粒度的倒数之间呈线性关系。这一结果表明,降低诱导结晶的晶种粒度使分解率升高的机理是由于晶种引入了额外比表面能,该比表面能降低了铝酸钠溶液分解反应过程的表观活化能,从而使分解率升高。建立了晶种粒度与反应分解率之间的定量关系,为过饱和铝酸钠溶液分解过程的优化控制提供了理论依据。

基于六水铝酸三钙的双电层调控从铝酸钠溶液中短流程脱除有机物

从铝酸钠溶液中经济地脱除有机物是长期以来的研究重点。基于叶滤环节将六水铝酸三钙(TCA)作为助滤剂的工艺,提出一种短流程同时滤除杂质颗粒和吸附脱除有机物的新方法。在浓缩铝酸钠溶液中制备结晶度低、TCA含量高、表面能高、晶格畸变大的超细TCA样品。同时,TCA样品在碱性溶液中的Zeta电位线性依赖于TCA含量,揭示二元混合物Zeta电位的可加性。描述在碱性溶液中TCA二元混合物双电层的演化规律。此外,超细TCA样品对长烷基链及高相对分子质量有机物具有较高的吸附容量,对腐殖酸钠的吸附容量可达69.69mg/g(以有机碳计),而高温溶出过程会显著降低TCA的吸附容量。

工业铝酸钠溶液中腐殖酸的检测分析及降解规律研究

铝酸钠溶液中的有机物对氧化铝生产危害较大,目前铝酸钠溶液中腐殖酸浓度测定操作流程繁琐、测定结果准确度低,本文创新性提出了以“萃取-沉淀法”测定的腐殖酸浓度为基础,采用“吸光光度法”快速测定腐殖酸浓度的方法,并探讨进入工业铝酸钠溶液中的腐殖酸在高温循环过程中的降解规律,得到以下主要结论。萃取-沉淀法测定的原理是在反萃溶液中加入钡盐溶液沉淀腐殖酸,然后焙烧沉淀物,通过焙烧产物的质量推算腐殖酸浓度,试验用工业铝酸钠溶液中的腐殖酸浓度为1.80 g/L;吸光光度法测定的原理是先通过试验测定吸光度曲线方程Y=1.6298X-0.1628,再测定待测溶液吸光度,吸光度测量值应在0.2~2.0之间,代入方程即可计算出待测溶液中的腐殖酸浓度。温度和时间对腐殖酸的去除影响较大,温度越高,保温时间越长腐殖酸的去除率越高,280℃保温1 h后,腐殖酸去除率为68.30%;温度和时间对铝酸钠溶液中的总有机碳,以及丙二酸根、甲酸根、乙酸根、丁二酸根和草酸等小分子酸的质量浓度影响不大,但是草酸根质量浓度在长时间保温后则有较大幅度的增加,工业生产中需关注草酸钠质量浓度的变化。

高固含铝酸钠溶液生产砂状氧化铝技术

高固含铝酸钠溶液生产砂状氧化铝的技术,是一项涉及化学工程和材料科学领域的技术,主要用于从铝土矿中提取氧化铝。氧化铝作为制造铝金属和各种铝盐的重要原料,在工业生产中占据重要位置。传统的氧化铝生产方法,如拜耳法和赛德法,存在能耗高、成本大、环境影响显著等局限性。因此,开发高效、环保的氧化铝生产新技术具有重要的实际意义。开发高固含铝酸钠溶液生产砂状氧化铝工艺不仅提升了生产效率和产品质量,而且有助于降低生产成本和减轻环境压力。该工艺的实施将为氧化铝生产行业提供一种新的、可持续的发展路径。

偏铝酸钠激发石灰石粉的胶凝材料合成机理研究

石灰石在地球上储量丰富。为了对石灰石粉进行高效利用,本工作采用偏铝酸钠与石灰石粉制备胶凝材料,探究了偏铝酸钠掺量对其凝结时间、力学性能的影响,分析了胶凝材料的物相组成、红外吸收特性及微观结构,揭示了石灰石粉的碱激发活化机理。试验结果进一步表明,当偏铝酸钠质量掺量为15%时,浆体在71 min时初凝;掺入20%(质量分数)的偏铝酸钠时,试样3 d抗压强度可达25.3 MPa。偏铝酸钠可促进石灰石粉的缓慢溶解、重结晶,生成层状双氢氧化物Ca_(4)Al_(2)(OH)_(12)(CO_(3))·5H2O。然而当掺入过量偏铝酸钠时,Na^(+)、Al(OH)_(4)^(-)、OH-等离子无法及时与石灰石进行反应,使得所形成胶凝材料的凝结时间延长。因此,在制备碱激发石灰石粉胶凝材料时,需控制偏铝酸钠掺量在胶凝材料总量的20%以下。本研究为碳酸钙基胶凝材料的高效应用提供重要参考。

铝酸钠对铬铁矿无钙焙烧过程中铬氧化的影响

研究Na_(2)O·Al_(2)O_(3)与铬尖晶石及铬铁矿的氧化焙烧反应行为,揭示Na_(2)O·Al_(2)O_(3)对铬氧化的影响。结果表明:Na_(2)O·Al_(2)O_(3)与MgO·Cr_(2)O_(3)的氧化焙烧过程中,MgO·Cr_(2)O_(3)中仅有约50%的铬被氧化转化为Na_(2)CrO_(4),其余的铬转化为含铝尖晶石Mg(CrAl)O_(4)。Mg(CrAl)O_(4)在铬铁矿氧化焙烧条件下很难与Na_(2)O·Al_(2)O_(3)进一步反应。Na_(2)O·Al_(2)O_(3)与铬铁矿氧化焙烧进一步证实了Na_(2)O·Al_(2)O_(3)不能与部分铬尖晶石充分反应,从而揭示了传统铬铁矿无钙焙烧生产铬盐过程中铬氧化转化率低的原因。根据实验结果,提出了一种消除Na_(2)O·Al_(2)O_(3)对无钙焙烧过程影响的新策略,即在炉料中增加Na_(2)CO_(3)的配量以满足形成Na_(2)O·Al_(2)O_(3)的需要,新策略可使铬氧化率提高至近100%。本研究更新了人们对铝酸钠在铬铁矿无钙焙烧过程作用机理的认识,为开发高效清洁的铬盐生产技术提出了新思路。

低铁铝酸钠溶液中针铁矿向赤铁矿转化的规律和机制

本文研究了高温铝酸钠溶液中针铁矿向铁矿转化的规律和机制。结果表明,当温度低于210℃时,针铁矿难转化为赤铁矿,但通过红外光谱发现有极少量赤铁矿在针铁矿表面生成。当温度高于240℃、溶液中氧化铁浓度为30 mg/L左右时,升高温度、延长时间和增大游离碱浓度均可促进针铁矿转化为赤铁矿。铝酸钠溶液中针铁矿向赤铁矿的转化过程遵循针铁矿溶解-赤铁矿表面成核和赤铁矿析出机制,FeO^(-)_(2)的生成和赤铁矿自催化作用都有利于赤铁矿的生成。此外,加入赤铁矿晶种和提高温度都将促进针铁矿转化为赤铁矿。

工业铝酸钠溶液有机物赋存分布及其对草酸盐平衡浓度的影响

通过有机碳分析仪、气相色谱仪等手段分析了工业铝酸钠溶液中有机物分布和赋存形式,同时研究了有机物对铝酸钠溶液中草酸盐平衡浓度的影响。结果表明:三水铝石矿拜耳法工业铝酸钠溶液中总有机碳和主要小分子有机物含量明显高于一水硬铝石矿,两种铝土矿工业铝酸钠溶液中主要小分子有机物种类相近。铝酸钠溶液中丙酸盐的存在对草酸盐平衡浓度基本无影响,甲酸盐、乙酸盐和丁二酸盐能够降低草酸盐平衡浓度,而苯甲酸盐和二丙基甲酮能提高草酸盐平衡浓度。

铝酸钠和含硅铝酸钠溶液的红外光谱和拉曼光谱

应用红外光谱和拉曼光谱系统地研究了苛性比ak=1.5 5 ,Al2 O3 含量分别为 10 0 g/L ,15 0g/L和 2 0 0 g/L的铝酸钠溶液和含硅铝酸钠溶液。结果表明 :溶液中存在Al—O—Al键 ,且随着Al2 O3 含量增加而增多 ;SiO2的存在使得铝酸钠溶液中Al—O—Al键转化为Al—O—Si键 ,随着SiO2 含量增加 ,Al—O—Si键增多。这表明Al—O—Si键比Al—O—Al键更稳定。因此 ,含硅铝酸钠溶液是由Al—O—Al,Al—O—Si,Si—O—Si键和Al—O—H…O—Al氢键结合的成网络状无机高分子溶液 ,而不是过饱和的Al2 O3 溶液。

铝酸钠溶液结构改变时的表面张力变化

采用最大气泡法测定铝酸钠和含硅铝酸钠溶液体系的表面张力,考察了溶液的摩尔比、温度、Al(III)的浓度及硅的加入对铝酸钠溶液表面张力的影响,并用拉曼光谱谱峰与结构的关系解释了表面张力的变化.

探究氧化铝生产铝酸钠溶液中各价态硫的不稳定性

目前很多学术研究都只是围绕铝酸钠溶液中各价态硫的分析方法来展开,最常用的分析方法是碘-硫代硫酸钠滴定法,而分析方法中未深入探讨各影响因素及干扰因子,也未具体铝酸钠溶液中各价态硫的稳定性,这给分析带来了一定的误差,也影响了生产分析的准确性,不利于氧化铝脱硫生产分析。本文在现有分析方法的基础上深刻阐述了氧化铝生产铝酸钠溶液中各价态硫在不同环境及条件下的不稳定性分析,进一步完善了分析方法,同时提出解决影响各价态硫不稳定性的措施,为各价态硫分析提供了依据,也能更好的为脱硫工艺提供了准确、科学的数据,更好地指导工艺生产。

氢氧化铝制备过程中铝酸钠溶液稳定性研究

铝酸钠溶液主要用于氢氧化铝制备。针对铝酸钠放置一段时间有白色沉淀析出且氢氧化铝粒径大等问题,本文研究铝酸钠溶液苛性比αk、铝酸钠纯化(晶种活性、晶种数量、纯化温度、纯化时间)对铝酸钠稳定性和氢氧化铝的影响。铝酸钠纯化工艺制得高稳定性溶液(静置一年溶液澄清)且合成氢氧化铝粒径减小。

铝酸钠溶液碳酸化分解的热力学

为对高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解过程中产品杂质含量的控制提供理论依据,分析了铝酸钠溶液碳酸化分解过程的热力学,认为该过程中Al(OH)3析出的真正机理是过饱和铝酸钠溶液的自发结晶;而基于分解过程中平衡浓度的热力学计算表明,在碳酸化分解过程中SiO2的变化规律与公认的三段变化规律一致,说明该过程产品中SiO2的含量取决于它在溶液中的平衡浓度,而非吸附所致;同时还分析了丝钠铝石的形成热力学。

超声强化和温度对铝酸钠溶液种分过程的影响

运用分形动力学的方法考察了超声强化和温度对铝酸钠溶液种分过程的影响。通过SEM图象观察发现低频超声强化相在种分过程中晶种表面有大量次生晶核的生成 ;较低温度下 (5 0℃ )能明显加速铝酸钠溶液晶种分解 ;升高温度 (6 0℃ )虽然对铝酸钠溶液的种分热力学平衡不利 ,但由于温度升高 ,晶种表面活性增大 ,因而可以增大种分反应的谱维数 ,前期能够加快铝酸钠溶液晶种分解反应速率。实验表明超声强化在较低温度下强化效果较好 。

硅在铝酸钠溶液分解过程中的行为

采用离子膜电解强化铝酸钠溶液分解,考察硅在分解过程中的行为,并用扫描电镜和电子能谱分别对自发分解产品的表面形貌及表面元素进行了表征。结果表明:二氧化硅的浓度变化在分解过程中分三个阶段,即前期迅速减少,中期基本不变,后期又缓慢减少;在分解温度不同时,二氧化硅的浓度在高温时变化较低温快。种分温度为70℃与60℃时,在分解6 h后,分解率都在50%左右。种分温度为70℃时,在前1 h分解率就达到40%左右,明显比60℃时快,说明溶液分解显著地由化学反应控制。二氧化硅使10μm以下的粒子数增加,同时二氧化硅在60℃时相比70℃更能影响粒度分布。纯铝酸钠溶液自发分解产品表面光滑,含硅铝酸钠溶液自发分解产品表面有细小粒子和不规则絮状物,表面元素分析表明絮状物为硅铝酸钠晶体之间的簇合。

用偏铝酸钠直接制取高纯拟薄水铝石

利用自制的超深度脱硅剂将山西铝厂生产的偏铝酸钠母液进行精制 ,使母液中的硅铝比 (m(SiO2 ) /m(Al2 O3 ) )和铁铝比(m(Fe2 O3 ) /m(Al2 O3 ) )稳定达到万分之一以下 ,以制取高纯拟薄水铝石 .用氨气作为循环介质 ,采用缓冲溶液沉淀法 ,研究了反应物浓度、加料方式、pH值、反应温度、反应时间及老化洗涤等条件对拟薄水铝石比表面积和孔体积的影响 .结果表明 ,制得的粉末状拟薄水铝石的比表面积达到 30 0m2 / g以上 ,孔体积达到 0 7ml/ g左右 .经自制的高效脱钠剂处理 ,可使拟薄水铝石中杂质钠的质量分数降到 5× 10 -5以下 ,其性能达到了德国用有机醇铝法生产的同类产品的技术指标 .

添加剂对铝酸钠溶液晶种分解产生Al(OH)_3和Al_2O_3的影响

研究了疏水性添加剂脂肪酸类阴离子表面活性剂与21-碳烷不同配比对铝酸钠溶液分解产生氢氧化铝和氧化铝的粒度、强度及分解率的影响,考察了产物Al(OH)3和Al2O3的强度和粒度之间的关系,探讨了添加剂影响铝酸钠溶液晶种分解的相关机理.结果表明:脂肪酸质量分数在32%～49%,添加剂加入量为150×10g/L时,有利于提高分解率,但对提高Al(OH)3和Al2O3的强度和粒度不利;脂肪酸质量分数在15%～22.5%时,Al(OH)3和Al2O3在强度和粒度方面呈相一致的对应关系,添加剂可促进Al(OH)3的附聚,提高Al(OH)3和Al2O3的粒度和强度,但对提高分解率作用不大;Al(OH)3的粒度过大时,会引起其强度降低,导致Al0O3粒度下降;加入添加剂后,可形成球状的Al(OH)3晶体,有利于形成粒度大、强度高的氧化铝.

铝酸钠液体速凝剂性能及作用机理

目的研究不同物质的量比铝酸钠液体速凝剂对水泥性能的影响规律,探讨其促凝机理及存在最佳掺量的原因.方法测试了不同物质的量比的铝酸钠液体速凝剂对水泥的凝结时间和强度,利用差热分析,X-射线衍射和扫面电镜手段分析其作用机理.结果物质的量比为1.2时,铝酸钠液体速凝剂放置1 d便产生大量的沉淀.增大物质的量比时,稳定性也增加.不同物质的量比的铝酸钠液体速凝剂均存在最佳掺量,其凝结时间和强度都符合JC477-2005标准.结论铝酸钠液体速凝剂并不是靠生成大量钙矾石相互搭接实现速凝,而是促进各水泥矿物的反应形成大量的凝胶,并有一定量的板状晶体氢氧化钙和柱状晶体钙矾石(AFt)分布在其中.当掺量过大时,形成大量的六方片状晶体水铝石和单硫型水化硫铝酸钙(AFm),C-S-H凝胶和柱状钙矾石相对较少,导致结构不密实,速凝效果减弱.