基于分子动力学的热化学储能过程中CaO/Ca(OH)_(2)分子扩散机制研究

在CaO/Ca(OH)_(2)热化学储能过程中,CaO晶粒的结构演变会影响材料的储能和机械性能.本文通过分子动力学模拟研究了热化学储能过程中CaO/Ca(OH)_(2)晶粒中分子的扩散强度和晶格结构的变化.结果表明,脱水反应过程中Ca(OH)_(2)分子的运动符合体扩散机制.其中,O/H原子的扩散指前因子为7.9×10^(-8)m^(2)/s,而Ca原子的扩散指前因子仅为4.7×10^(-8) m^(2)/s,O/H的快速扩散破坏了材料原有的晶格结构,使得脱水后CaO的结晶度降低.在水合反应过程中,CaO晶粒外层分子的扩散指前因子为3.2×10^(-8) m^(2)/s,为内层分子的2.5倍,CaO分子扩散符合表面扩散机制.由于水合过程中CaO分子的整体扩散强度较弱,因此对CaO晶格结构影响较小.从分子层面揭示了CaO/Ca(OH)_(2)分子在热化学储能过程中的扩散机制.

MgO-CaO系耐火材料的研究与应用

镁钙系耐火材料具有一系列优良的性能,有关镁钙系耐火材料的研究与应用一直受到人们的关注。镁钙系耐火材料的弱点是其中游离氧化钙易水化的问题,围绕着这一问题,人们做了大量的工作并取得了一些有益的结论。对镁钙系耐火材料的现状进行了分析,介绍镁钙系耐火材料的性能、生产、研究和应用,并对下一步的研究工作提出了建议。

CaO/ZnO核-壳结构纳米材料抗菌性能的初步研究

目的:检测CaO/ZnO核-壳结构纳米球材料的抑菌性能。方法:采用液相沉淀法制备CaO/ZnO核-壳结构纳米球,测定该材料与丁香油酚调拌的材料钙离子释放和p H值,电子显微镜观察其形态及粒径,电感耦合等离子体(ICP)分析其离子组成;通过琼脂扩散法检测该材料对变形链球菌、粪肠球菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制情况。结果:CaO/ZnO核-壳结构纳米材料的颗粒接近球形,粒径为80~90 nm,具有核-壳结构,由CaO和ZnO组成;在PBS中CaO/ZnO核-壳结构纳米球材料p H值和钙离子累积释放量随时间增加而递增,抑菌性优于iRoot SP和氧化锌-丁香油糊剂(P﹤0.01)。结论:CaO/ZnO核-壳结构纳米球材料具有优良的抑菌性。

CaO-SiO_2-Fe_tO-P_2O_5渣中磷的富集行为

通过考察不同温度下CaO-SiO2-FetO-P2O5熔渣中磷在2CaO·SiO2颗粒内部和表面以及熔渣本体中的浓度分布规律,对CaO-SiO2-FetO-P2O5熔渣中磷的富集行为进行了研究.结果表明:熔渣中存在的2CaO·SiO2固体颗粒为渣中磷富集提供了场所,磷向2CaO·SiO2颗粒富集并形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体(富磷相).磷从熔渣本体向2CaO·SiO2颗粒的富集过程可认为是由磷自熔渣本体向2CaO·SiO2颗粒表面的传质、在2CaO·SiO2颗粒表面形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体以及磷通过固溶体产物层由颗粒表面向其内部扩散的3个子过程组成.提高温度对熔渣中磷向2CaO·SiO2颗粒的富集起到促进作用.小粒径2CaO·SiO2颗粒相比于大粒径颗粒虽然可以在较短时间内完成磷的富集过程,但大粒径的2CaO·SiO2颗粒有利于其所形成的富磷相与钢渣本体的分离.

CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3脱磷渣系中组元活度的计算

2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5含磷固溶体的生成可提高转炉液相渣的脱磷能力,减少渣量.但目前CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3渣系中各组元活度的变化规律尚不明确,无法为分析含磷固溶体的形成机理提供理论依据.为此,本文依据分子离子共存理论建立了熔渣组元的活度模型,分析了不同条件下组元活度的变化规律.结果表明:随渣中Al_2O_3含量的增加,2CaO·SiO_2、3CaO·P_2O_5、3FeO·P_2O_5的活度逐渐降低;随着碱度的增大,3CaO·P_2O_5的活度升高,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5的活度则呈先升高后降低的趋势;随着渣中FeO含量的增加,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5及CaO·Al_2O_3的活度逐渐增大,并在w(FeO)为15%时达到最大值,之后逐渐降低;升高温度会导致CaO、3CaO·SiO_2的活度增大,2CaO·SiO_2的活度降低.

CaO-SiO_2-FeO_x及CaO-SiO_2-P_2O_5-FeO_x渣系热力学性质的研究

CaO-SiO2-FeOx三元渣系和CaO-SiO2-P2O5-FeOx四元渣系是转炉脱磷用渣的主要子渣系,研究这两种渣系的热力学性质可为脱磷渣的高效利用提供理论依据。利于相图软件FactSage分别绘制了这两种渣系的相图,并分析了温度和氧分压对体系相平衡关系和液相线的影响规律。分析结果表明:升高温度会使这两种渣系的液相区扩大,初晶相稳定区域显著减小;降低氧分压会导致尖晶石固溶体相的初晶区消失,磷石英(SiO2)、伪硅灰石(CaSiO3)、α'-Ca2SiO4固溶体相减小。

烧结温度对MgO-CaO材料结构和性能的影响

以轻烧镁砂粉和轻烧白云石粉为原料在不同的烧结温度下制备了MgO-CaO材料。研究了不同的烧结温度对MgO-CaO材料的显微结构及体积密度、抗水化等性能的影响。结果表明,MgO-CaO材料的主要矿相为MgO、CaO,与烧结温度无关,其合成实际上是原料中的MgO与CaO在高温下扩散至均匀以及MgO、CaO晶粒长大的过程;MgO-CaO材料的相对密度随温度的变化呈现抛物线增长趋势,MgO-CaO材料的抗水化性能取决于CaO的分布及其晶粒的大小,烧结温度越高,CaO分布越均匀,晶粒粒径越大,抗水化性能越好;只有当烧结温度大于1830℃时,才能制备致密度高、MgO与CaO分散均匀、晶粒发育完善、抗水化性能优越的MgO-CaO材料。

基于热丝法对CaO-SiO_2-Al_2O_3保护渣结晶性能与凝固分数的研究

针对髙铝包晶钢连铸设计了Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣.采用单丝法研究w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣结晶性能的影响;采用双丝法模拟了保护渣渣膜形成及凝固过程,研究了w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣固相体积分数φ的影响.结果表明:实验保护渣系结晶能力随w(Ca O)/w(Al2O3)增大而增强,按结晶能力分为两个区间,w(Ca O)/w(Al2O3)>1.30时保护渣结晶能力强于w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30的保护渣;在等温结晶过程中,w(Ca O)/w(Al2O3)=1.00的实验保护渣中析出枪晶石,w(Ca O)/w(Al2O3)=2.50时渣中析出硅酸二钙;w(Ca O)/w(Al2O3)增大使保护渣渣膜双丝间固相体积分数增大,结晶层增厚,不利于保证结晶器内润滑.与浇注常规包晶钢的Ca O-Si O2系保护渣性能对比表明,Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣在w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30时的结晶能力和固相体积分数都与对照渣相近,设计的Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣适用于高铝包晶钢连铸.

低氧分压条件下CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系热力学性质的研究

以促进2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5固溶体生成的非均相脱磷工艺被视为未来实现转炉少渣冶炼的重要手段,但目前相关渣系热力学性质的研究较少,不能为合理解释非均相渣脱磷的机理提供理论依据.为此,本文利用FactSage热力学软件绘制了低氧分压(1mPa)条件下CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系及其子体系的热力学相图,分析了不同温度下相平衡关系及液相线的变化规律.研究结果表明:升高温度可使体系中液相区及Ca_3(PO_4)_2初晶区的范围扩大,但会导致α'-Ca_2SiO_4的初晶区缩小以及Ca_2Fe_2O_5等物相的消失;降低氧分压可使体系的液相区缩小,并向高FeO的方向收缩;CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系中存在较大的α'-Ca_2SiO_4与Ca_3(PO_4)_2共存区,尤其是α'-Ca_2SiO_4,Ca_3(PO_4)_2与Ca_2Fe_2O_5的三相共存区可极大地促进2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5固溶体的生成.

MgO-CaO系耐火材料的进展

本文论述了MgO-CaO系耐火材料的特点,各种防水化、测水化方法、提出了目前存在的问题及今后发展方向。

中磷生铁用CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3系和CaO-Fe_2O_3系熔剂炉外脱磷的研究

本文报导了用 CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3系和 CaO-Fe_2O_3系熔剂在实验室条件下处理含磷～0.45%的中磷生铁的脱磷结果,实验结果表明,对于 CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3系熔剂,其消耗量为生铁量的10%,Al_2O_3/CaO 的重量比为1/9,对于CaO-Fe_2O_3系熔剂,CaO/Fe_2O_3的重量比为41/59的条件下,两种渣系的脱磷率可达85～90%,其脱磷能力与 CaO-Fe_2O_3-CaF_2系熔剂相当;炉渣中 P_2O_5含量在12%以上,这种炉渣经适当处理即可作为肥料使用.

烧成MgO-CaO质耐火材料的结构和性能研究

本文以22%和55%CaO的镁钙砂作主要原料,三种配比的细粉作为基质相,石蜡做结合剂制备烧成镁钙质耐火材料。研究了烧成温度、基质组成和镁钙砂中CaO含量对MgO-CaO材料常温物理性能和荷重软化温度的影响。结果表明:(1)随着烧成温度的升高,MgO-CaO材料气孔率降低,体积密度和耐压强度增大。(2)增加基质相中镁砂粉添加量,颗粒和基质结合良好,耐压强度和荷重软化温度提高。(3)在1550℃到1650℃烧成温度范围内,高钙镁钙质材料的最佳烧成温度为1650℃,低钙镁钙质材料在1600℃烧成综合性能最好。

基于CaO/CaCO3体系的热化学储能研究进展

对近年来关于CaO/CaCO3储能与聚光发电的集成系统和多类型钙基材料储能研究进行综述。闭式CO2布雷顿循环CaO/CaCO3储能系统是最理想的一种集成方案,热电效率高达46%。随着储能循环次数的增加,常规钙基材料的性能迅速衰减,成为其工业化应用的主要缺陷。储能条件、储能材料的成分和微观形貌对钙基材料储能性能有显著影响。添加惰性支撑体/催化剂可以有效提升钙基材料的循环稳定性和储能性能。最后,综合分析CaO/CaCO3储能的优势和面临的挑战并指明今后的研究方向。

磷在CaO-SiO_2-Fe_tO-P_2O_5与2CaO·SiO_2颗粒界面间的传质行为

对2CaO·SiO2(C2S)颗粒与C2S饱和的CaO-SiO2-FetO-P2O5渣在1 500℃下的反应进行了实验研究,采用SEM/EDS观测了C2S颗粒与熔渣界面之间不同位置各成分的含量变化,讨论了磷在C2S颗粒与熔渣界面间的传质行为。结果表明,在C2S颗粒与其周围熔渣形成的固液两相区内生成了n·2CaO·SiO2-3CaO·P2O5(nC2S-C3P)固溶体。随着反应时间的延长,nC2SC3P固溶体层越来越厚,在指向C2S颗粒内部方向,nC2S-C3P固溶体层中的磷含量逐渐降低。了解磷在C2S与熔渣界面间的传质行为,有助于CaO-SiO2-FetO-P2O5中nC2S-C3P固溶体形成机理的研究。

CaO含量对CBAS玻璃/Al_(2)O_(3)低温共烧陶瓷的影响

本文主要研究了CaO含量对CaO-B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(CBAS)玻璃/Al_(2)O_(3)低温共烧陶瓷结构和性能的影响。利用DSC、FTIR、XRD、SEM等测试方法对玻璃和低温共烧陶瓷的结构进行表征与分析。研究结果表明,CaO含量低于40%(质量分数,下同)时,由其引入的游离氧增加破坏了网络结构,降低玻璃黏度。CaO含量为40%及以上时,Ca^(2+)与[SiO_(4)]四面体形成较大的阴离子基团,增大玻璃黏度,提高玻璃化转变温度。CaO会促进CaSiO_(3)和Ca_(2)SiO_(4)的析出和CaSiO_(3)向Ca_(2)SiO_(4)的转变。CaO含量增加导致陶瓷的致密度先增加后减少,晶相尺寸增大,使陶瓷的密度、抗折强度和介电常数先增大后减小。当CaO含量为40%时,样品综合性能最好,密度最大为2.94 g/cm^(3),抗折强度为153.44 MPa,介电常数为9.69。

CaO陶瓷的基本性能及应用前景

ＣａＯ陶瓷与熔融金属接触时具有不污染金属，热力学稳定性高等特点，但易与水发生反应，且在高温下与酸性氧化物发生熔融反应，使其应用范围受到限制。通过强化提高ＣａＯ抗水化作用的技术措施，可以使ＣａＯ陶瓷在工业生产中得到广泛应用。

CaO-Al_2O_3基钢液净化剂组成的优化

运用CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系的熔点和等a(Al_2O_3)两个相图,分析CaO-Al_2O_3渣系净化剂降低钢液中氧化物夹杂的能力与其组成的关系。从热力学角度看,CaO与Al_2O_3质量分数比高(1.6～2.0),则a(Al_2O_3)低(≤0.02),有利于钢液中氧化物夹杂的降低;从动力学角度看,CaO与Al_2O_3质量分数比低(1.1～1.26),则熔点低(<1400℃),有利于钢液中氧化夹杂的排出。在净化剂组成的优化过程中,寻找到较佳的CaO与Al_2O_3质量分数比为1.41～1.74,使其a(Al_2O_3)较低(0.02～0.04),熔点较低(<1450℃)。工业性试验表明优化后的净化剂净化钢液的效果显著。

CaO-Al_2O_3基钢液净化剂组成的优化

运用CaO-Al2O3-SiO2三元系的熔点和等αAl2O3相图,分析了CaO-Al2O3渣系净化剂降低钢液中氧化物夹杂的能力与其组成的关系。从热力学角度看,CaO/Al2O3比值高(1.6～2.0),则αAl2O3低(≤0.02),有利于钢液中氧化物夹杂的降低;从动力学角度看,CaO/Al2O3低(1.1～1.26),则熔点低(<1400℃),有利于钢液中氧化夹杂的排出。净化剂组成的优化结果表明,适宜的CaO/Al2O3比值为1.41～1.74,净化剂αAl2O3较低(0.02～0.04),熔点较低(<1450℃)。工业性试验表明,优化后的净化剂净化钢液效果显著。

混凝土构件中游离CaO等对混凝土质量影响的分析

通过分析水泥中低温CaO和高温CaO对混凝土构件质量的不同影响,提出了由于水泥安定性不良造成对混凝土质量影响的综合判定方法,并强调了工程中对水泥质量进行适时监控的必要性。

CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5渣系脱磷影响因素的研究

为了提高转炉渣中CaO的利用率,降低转炉渣的碱度,通过试验研究了CaO粒度、粒状CaO的加入比例、温度和保温时间对含磷富集相的影响。结果表明,适当增大CaO的粒度有利于2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的形成;当渣中粒状CaO的含量较低时,增加粒状CaO的加入比例,可促进渣中大颗粒固溶体的形成并减少渣中磷的含量,但当粒状CaO的含量较高时,2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体生成量减少;适当提高温度有利于脱磷反应的进行;随反应时间的延长,2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的粒径增大,而且固溶体中磷的含量也不断增加。