CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)微晶玻璃的制备及介电性能

低介电常数、低介电损耗的微晶玻璃是制造低温共烧陶瓷基板的重要材料。本文采用熔融水淬法制备了CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)(CBS)微晶玻璃,重点研究了m(CaO)/m(SiO_(2))质量比、B_(2)O_(3)含量对CBS微晶玻璃介电性能的影响。结果表明:CBS微晶玻璃的主要晶相有Ca_(3)Si_(3)O_(9)、Ca_(2)B_(2)O_(5)、CaB_(2)O_(4)、SiO_(2)和Ca_(2)SiO_(4)。随着m(CaO)/m(SiO_(2))质量比的增加,介电常数增加,介电损耗先降低后增加;硅灰石相的增多使介电损耗从2.87×10^(-3)降到1.36×10^(-3),介电损耗随着SiO_(2)、Ca_(2)B_(2)O_(5)和CaB_(2)O_(4)含量的增加而增大。随着B_(2)O_(3)含量的增加,介电常数先增加后减少,而介电损耗则相反。当m(CaO)/m(SiO_(2))质量比为0.89、B_(2)O_(3)含量为15%(质量分数)时,在900℃烧结3 h,CBS微晶玻璃的热膨胀系数为7.16×10^(-6)℃^(-1),介电常数为5.85,介电损耗为1.37×10^(-3)(10 GHz)。

氧分压和温度对CaO-SiO_(2)-TiO_(x)渣系钛组元价态及赋存相的影响

从含钛高炉渣中绿色高效提取钛资源是实现高附加值钛制品持续开发的有力保障,目前与含钛氧化物渣系相关的关键热力学数据匮乏,严重制约了相关提钛工艺的开发。本文基于典型含钛高炉渣成分及矿物特征,结合FactSage 8.2热力学软件的“Phase Diagram”模块和“FactPS”、“FToxid”数据库,计算分析了含钛矿物在高炉不同区域还原过程中钛赋存相的变化规律,并进一步计算分析了1400~1600℃下0.21~10^(-18)atm氧分压范围内CaO-SiO_(2)-TiO_(x)渣系平衡相的演变规律。结果表明,当温度一定时,随着氧分压的降低,液相区范围先增大后减小,钛的氧化物被逐级还原;当氧分压一定时,随着温度的增加,液相区逐渐变大,液相与钙钛矿两相共存区随温度升高先小幅增大后小幅缩小,且向w(CaO)/w(SiO_(2))比增大的方向移动,液相与金红石两相共存区先大幅增大后小幅缩小。本文结果对于深入理解含钛赋存相在不同工艺参数下的演变规律,进而开发更加绿色高效钛资源提取工艺具有重要意义。

Na_(2)O-CaO-SiO_(2)平板玻璃减反射功能化研究

随着光伏产业的高速发展,与之配套使用的减反射玻璃重新进入了研究者们的视野。本文采用湿化学二步刻蚀法制备了具有减反射性能的Na_(2)O-CaO-SiO_(2)平板玻璃,采用分光光度计、扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线能谱仪等测试样品的透过率、表面形貌和断面膜层厚度、表面化学成分、耐酸性和硬度,研究了反应温度和反应时间、玻璃膜层结构与透过率的关系。通过使用弱碱性的混合盐溶液对Na_(2)O-CaO-SiO_(2)玻璃表面进行化学刻蚀,使玻璃表面Si—O键断裂,在玻璃表面形成纳米膜层结构,当膜层厚度达到一定厚度时,一定波长的光在玻璃表面发生相消干涉,透过率最高可达到97.8%,刻蚀前后玻璃成分基本无变化,铅笔硬度达到3H。

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.

降温速度对γ-2CaO·SiO_2分解性能和晶体结构的影响

采用分析纯试剂在1500℃下保温2 h合成γ-2CaO·SiO_2熟料,并通过溶出实验和XRD等手段研究降温速度对其分解性能和晶体结构的影响。结果表明:随着降温速度的加快,制得的γ-2CaO·SiO_2的分解性能升高;随着分解时间的延长,降温速度对分解性能的影响更加明显;晶胞体积随降温速度的加快而增大,不同降温速度下制得γ-2CaO·SiO_2均具有(130)晶面的择优取向;随着降温速度的加快,(130)晶面的择优取向没有变化;晶胞体积的增大促进γ-2CaO·SiO_2的分解。

12CaO·7Al_2O_3和γ-2CaO·SiO_2混合物相的合成和溶出性能研究

本文研究了CaO的加入量、合成温度、保温时间和出炉温度对合成产物物相的影响,结果发现:当CaO∶Al2O3∶SiO2为2.38∶1∶0.77,合成温度1500℃,保温时间30min和出炉温度100℃时可获得只含有12CaO.7Al2O3和γ-2CaO.SiO2且氧化铝溶出性能较好的物料。采用二次回归正交试验法对该物料进行了溶出性能的研究,详细考察了其受碳钠浓度、氧化铝浓度、溶出温度、溶出时间和液固比的影响规律,得到的回归方程在0.01水平上高度显著,且方程回归值与试验值的相对误差不超过3%,回归方程的数学表达式为:氧化铝溶出率Y=-3.094×10-5NC2-4.049×10-5tT+5.853×10-3NC+3.192×10-3t+4.888×10-3T+5.183×10-2L/S-5.99×10-3。

CaO-SiO_2-Na_2O-CaF_2-Al_2O_3-MgO渣系的粘度和结晶温度

采用CaO SiO2 Na2 O CaF2 Al2 O3 MgO渣系 ,用差热分析仪测定熔渣的结晶温度 ,用粘度测定仪测定熔渣的粘度 ,研究结晶温度和粘度与碱度、w (Na2 CO3 )、w (CaF2 )、w (Al2 O3 )和w(MgO)之间的关系 ,并得到相应的回归方程·利用这两个回归方程 ,可以预测连铸保护渣的结晶性能和粘性特征·化学成分通过改变粘度 ,来影响晶核形成速度和晶体成长速度 。

CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系低熔点区域控制

通过热力学计算软件FactSage计算分析了CaO-SiO2-Al2O3-MnO四元系夹杂物低熔点区域的控制范围.从控制夹杂物成分的角度,指出随着Al2O3含量和CaO含量的增加,夹杂物低熔点区域大小都是先增大后减小;随着SiO2含量和MnO含量的增加,夹杂物低熔点区域增大.为了得到低熔点夹杂物,应控制SiO2-Al2O3-CaO-MnO系中Al2O3质量分数为20%左右,CaO质量分数在25%～30%之间;同时控制CaO/SiO2比值为0.8～1,SiO2质量分数应为30%左右.

SiO_2/CaO质量比对白云鄂博尾矿微晶玻璃的影响研究

以白云鄂博二次选后尾矿和粉煤灰为主要原料,采用熔融法制备得到了CaO-MgO-Al2O3-SiO2系尾矿微晶玻璃。利用XRD、DTA、SEM等测试手段研究了SiO2/CaO质量比对微晶玻璃结构及物化性能的影响。结果表明:随着SiO2/CaO质量比的增加,基础玻璃放热峰右移、放热峰面积减小;微晶玻璃主晶相由辉石相转变为磁铁矿相;析出晶粒尺寸逐渐减小、晶化程度逐渐降低;微晶玻璃相关物化特性降低。

Effect of Na_(2)O on formation of calcium aluminates in CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)system

The formation characteristics of calcium aluminates in the CaO-Al2O3-SiO2 system with sodium oxide was investigated by XRD, SEM-EDS and DSC-TG technologies. The main phases in the clinker after sintering at 1350 °C are 12CaO?7Al2O3, 2CaO?Al2O3?SiO2 and 2CaO?SiO2 when the mass ratio of Al2O3 to SiO2 is 3.0 and the molar ratio of CaO to Al2O3 is 1.0. The proportion of 12CaO?7Al2O3 increases with the increase of Na2O addition when the molar ratio of Na2O to Al2O3 is from 0 to 0.4, while the proportion of 2CaO?Al2O3?SiO2 decreases with the increase of Na2O addition. Na2O forms solid solution in 12CaO?7Al2O3, which increases the volume of elementary cell of 12CaO?7Al2O3. The formation temperature of 12CaO?7Al2O3 is decreased by 30 °C when the molar ratio of Na2O to Al2O3 increases from 0 to 0.4 determined by DSC. The alumina leaching property of clinker increases obviously with the increase of Na2O addition.

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-Al_2O_3-SiO_2系统烧结建筑微晶玻璃颗粒高温摊平影响因素研究

烧结法微晶玻璃装饰板材是一种新型建筑装饰材料。其表面花纹的大小由表面玻璃颗粒度所决定。玻璃颗粒度不同对烧结法微晶玻璃的表面性能会产生不同的影响。本文利用正交实验研究了影响烧结法微晶玻璃颗粒高温摊平的因素。对玻璃颗粒的高温摊平的影响顺序为:烧成温度、成分(CaO/Al2O3)、颗粒度和烧成时间。在成分、烧成时间不变的前提下,玻璃颗粒的平均粒径增加2mm,其烧成温度需提高5～8℃。在成分、烧成温度不变的前提下,玻璃颗粒的平均粒径增加2mm,其烧成时间需增长20～30min。

CaO/SiO_2质量比对不锈钢渣微晶玻璃析晶及性能的影响

以不锈钢渣、废玻璃为原料,采用熔融法制备了主晶相为硅灰石相的微晶玻璃。利用DSC、XRD、SEM等测试分析手段研究了CaO/SiO2质量比对微晶玻璃物相组成、显微结构及理化性能的影响。结果表明:随CaO/SiO2质量比增加,玻璃转变温度和析晶放热峰温度逐渐降低,且析晶放热峰变尖锐;硅灰石相XRD衍射峰强度先增强后减弱;显微结构由表面析晶向整体析晶过渡,晶粒形状由球形颗粒变为针叶状晶,最后发育成片状晶,晶体尺寸先增加后减小;当CaO/SiO2质量比为0.72时微晶玻璃性能达到较优,显微硬度为6.49GPa,密度为3.11g/cm3,吸水率为0.11%,耐酸性96.51%,耐碱性99.92%。制备出的微晶玻璃有望应用在建筑装饰材料领域。

γ-2CaO·SiO2合成及分解性能研究

研究γ-2CaO.SiO2的分解性能对于判断铝酸钙炉渣溶出过程中是否有二次反应发生和氧化铝损失具有重要意义。研究了不同的合成温度和保温时间对合成产物物相的影响,结果发现:合成温度1 500℃保温时间60 min以上时可获得纯γ-2CaO.SiO2且其分解性能不再随着保温时间的增加而改变。采用二次回归正交试验法对1 500℃保温60 min合成的γ-2CaO.SiO2进行了分解性能的研究,详细考察了其受苛碱和碳钠浓度、氧化铝浓度、分解温度以及分解时间的影响规律,得到的回归方程在0.01水平上高度显著,且方程回归值与试验值的相对误差不超过3%。由该回归方程计算可知,γ-2CaO.SiO2在溶出过程中有少量的分解,但是不会引起氧化铝的损失。

SiO_2-Al_2O_3-CaO-Fe_2O_3系微晶玻璃的晶化过程

利用差热分析 (DTA)、红外吸收光谱 (IR)、X射线衍射 (XRD)和扫描电镜 (SEM )等手段研究了SiO2 Al2 O3 CaO Fe2 O3系微晶玻璃晶化过程及其结晶动力学。结果表明 :SiO2 Al2 O3 CaO Fe2 O3系微晶玻璃晶化过程中 ,初晶相是钙铁透辉石 ,钙铝黄长石是中间过渡相且随晶化温度的提高而消失 ,最终晶相只有钙铁透辉石 ;晶体生长指数为 2 .9,属三维生长。玻璃网络中主要有SiO4,AlO4及Fe3+O4四面体结构单元 ,随核化时间延长及晶化温度提高 ,红外最强吸收带朝低波数方向移动 ,吸收带强度随晶化温度的提高而增大。

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.

X射线荧光光谱法测定海绵铁中TFe、SiO_2、P、CaO、MgO

研究了熔融法制样,X射线荧光光谱法分析海绵铁的最佳熔融和测量条件,建立了X荧光光谱法分析海绵铁中TFe、SiO2、P、CaO、MgO的方法。本方法通过熔剂熔融挂壁制成熔剂坩埚和对试样的氧化预处理,使样品熔解更完全并保护了铂金坩埚。实验选择了硝酸钾和碳酸锂作为氧化剂,制样时加入Co元素作主成分TFe的内标,校正基体效应和烧失量(烧增量),采用铑靶LNN线的康普顿散射线作次量成分SiO2内标线,校正SiO2。在选定实验条件下,重复制样得到各元素的相对标准偏差均小于1.9%。本法已用于海绵铁试样中TFe、SiO2、P、CaO、MgO测定,结果与湿法测定值相符,能满足海绵铁的分析要求。

K_2O—CaO—Al_2O_3—SiO_2系统玻璃的分相

本文研究了K_2O—CaO-Al_2O_3—SiO_2玻璃的分相行为.从中发现该系统在液相线下的亚稳不混溶区能一直扩展到含SiO_2量为53～60mol%的截面、K_2O的引入能使该系统的不混溶温度升高.其分相的结构形貌为液滴状,滴状相是富硅相,含有SiO_2Al_2O_3和K_2O,其尺寸大小服从对数正态分布.

CaO/SiO_2对复合尾矿制备玻璃陶瓷性能的影响

以陕南金尾矿为主要原料,以白云鄂博低品位尾矿代替外加晶核剂,采用熔融法制得复合尾矿玻璃陶瓷材料。利用DTA、XRD、SEM等测试手段,研究不同CaO/SiO2对玻璃陶瓷的晶化温度、显微结构和理化性能的影响。研究表明:当CaO/SiO2比值为0.43~0.26时,主晶相均为普通辉石相;随着CaO/SiO2比值减小,晶化温度呈上升趋势,晶化程度逐渐降低,且对力学性能和密度的影响不大。其中当CaO/SiO2比值为0.32时性能最佳,尾矿玻璃陶瓷的抗折强度169.2 MPa、密度2.92 g/cm3、耐酸性95%、耐碱性98%。

CaO/SiO_2对流化床焚烧飞灰熔融过程中重金属挥发的影响

对掺煤混烧的流化床焚烧飞灰熔融过程中重金属在气相(吸收率)中和固相(固定率)中的分布进行了研究,并采用HNO3—NaOH2级吸收方式对气相重金属进行了吸收。结果表明,CaO/SiO2(摩尔比)对重金属的迁移行为有重要影响,CaO/SiO2降低,Cd、Pb固定率总体呈上升趋势;2级吸收对气相重金属的吸收有限,大部分重金属主要溶解在HNO3吸收液中,但NaOH吸收液对Cr的吸收效果好于HNO3吸收液;氯对重金属的挥发有重要影响,当重金属以氯化物形式存在时,其挥发受到SiO2的限制,随着SiO2含量增加,挥发率降低。