Alkali desilicated coal fly ash as substitute of bauxite in lime-soda sintering process for aluminum production

By desilication treatment,the Al2O3/SiO2 molar ratio of coal fly ash could be improved to the range of 1.63-2.0.The desilicated coal fly ash(DSCFA)was enriched in alumina extraction.A processing technology was developed for alumina extraction from the DSCFA with the lime sintering process.Ca/(SiO2+TiO2)molar ratio,and NaO/Al2O3 molar ratio,sintering time,and temperature were the most significant parameters impacting on the aluminum extraction efficiency.The optima aluminum extraction efficiency was obtained under conditions of Ca/(SiO2+TiO2)molar ratio of 2.0,NaO/Al2O3 molar ratio of 0.98,and sintering at 1 200 ℃for 60 min.Astandard industrial dissolution method was used under conditions of caustic ratio(αk=n(NaO)/n(Al2O3)of 2.0,Al2O3 concentration of 50 g/L,sodium hydroxide concentration(Nk)of 60.78 g/L,Na2CO3 concentration of 10 g/L,temperature of 85℃, and dissolution duration of 10 min.The final aluminum extraction efficiency was 90%.

氧化锌对钠钙玻璃的抗菌性及工艺性能的影响

采用高温熔融法制备钠钙玻璃,研究不同量的氧化锌对钠钙玻璃抗菌性和工艺性能的影响。采用贴膜法分析玻璃的抗菌性,测试包括表面张力、高温黏度和熔化澄清的工艺性能。结果表明:当氧化锌引入的质量分数大于3%时,玻璃对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性达到90%以上;氧化锌的引入降低了玻璃的表面张力和高温黏度,使高温玻璃熔体中气泡的排出速率增大,气泡数量减少,利于玻璃熔体澄清,适用于工艺生产。

石灰纯碱法和双碱法处理高硬度废水的试验研究

北京某企业生产废水总硬度(以CaCO3计)为533 mg/L,钙硬度(以CaCO3计)为316 mg/L,总碱度为262 mg/L;分别采用石灰-纯碱法和双碱法进行实验,结果表明:在常温下(25℃),采用石灰-纯碱法,石灰投加量为0.55 g/L、纯碱投加量为0.4 g/L时,出水效果最佳;采用双碱法,氢氧化钠投加量为0.4 g/L、纯碱投加量为0.06 g/L时,出水效果最佳,两种除硬方法均能达到85%以上的硬度去除率;相比之下,双碱法用药量更低,更具有经济效益。

石灰-纯碱软化法在废水除硬单元的设计参数探讨

钢铁企业常规生产废水总硬度较高,为了避免硬度物质在废水回用或者后续处理过程中浓缩富集,发生结垢问题,可在预处理系统中采用石灰-纯碱软化法去除废水中硬度物质。在详细介绍某钢铁厂生产废水除硬单元设计要点的基础上,为避免系统结垢和污堵,对除硬机理、工艺设计、药剂选择及调试过程进行了深入分析。

锆刚玉砖在超白及普通钠钙硅玻璃液中侵蚀分析

通过在实验室分别模拟了超白玻璃液和普通钠钙硅玻璃液对AZS33砖的动态侵蚀试验,即在相同温度、相同冲刷#速度和相同侵蚀时间的工况下,对电熔AZS33砖侵蚀量进行对比,分析得出由于超白玻璃液中铁含量较低,玻璃液的导热性好,玻璃液黏度低,在相同工况下对锆刚玉砖侵蚀更为严重。

碱渣石灰土试样应加水量公式误差分析与修正

一定含水量是石灰稳定土获得良好路用性能的前提保证。规范(JTG E51-2009)给出的应加水量公式,与碱渣石灰土击实试验等实验试件实际含水率与目标含水率存在一定误差。为此,设计不同碱渣掺量和不同目标含水率碱渣石灰土击实试验,分析碱渣石灰土实际含水率和目标含水率误差,并对原应加水量公式进行修正。结果表明:按规范原应加水量公式加水,导致试件实际含水率与设计目标含水率误差显著;通过误差多元线性拟合,考虑碱渣掺量和目标含水率影响因素,在原加水量公式基础上设计修正系数η,来修正加水量公式,并给出修正系数表达式。通过新旧公式误差精度分析,结果显示,按修正后新公式加水量加水,碱渣石灰土试样实际含水率更接近设计含水率,新公式更适用于碱渣石灰土加水量计算。研究成果对于碱渣石灰土配合比设计与施工含水量控制,具有较好的借鉴价值。

石灰-纯碱软化/混凝预处理刁江河水

采用石灰-纯碱软化/混凝的新方法对广西南丹刁江河水进行预处理,考察了澄清石灰水、纯碱、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)的复合处理效果,确定了药剂的最佳投加量,提出了工艺流程设计新方案。试验结果表明,此方案对刁江河水硬度的预处理能达到工业用水要求,可以解决矿区枯水期选矿用水不足的问题。

应用裂纹控制法的钠钙玻璃YAG激光切割技术

针对目前对玻璃切割质量越来越高的需求,应用裂纹控制法进行了连续YAG激光切割钠钙玻璃的试验,分析了激光功率、激光扫描速度、激光光斑大小对切割质量的影响规律,得到了YAG激光切割钠钙玻璃平板的最佳切割参数。同时利用光学显微镜照片研究了玻璃切口表面的质量,对比了激光切割与机械法切割得到的玻璃切口质量,结果表明:采用裂纹控制法的玻璃YAG激光切割技术可以得到很好的切口质量,应用于高质量玻璃的加工。文中还进行了多层玻璃、管状玻璃以及平板玻璃曲线轨迹的YAG激光切割试验,为YAG激光切割玻璃的进一步应用提供了技术基础。

密闭救援空间内碱石灰去除二氧化碳效率影响因素分析

在矿用救生舱、载人航天器等有人应急生存或作业的有限空间内长时间生存,去除人体代谢产生的二氧化碳是保障人员生存的重要措施。碱石灰相比于其他吸附药剂具有吸附稳定性高、技术成熟、价格合理等特点,作为密闭救援空间空气净化的吸附药剂具有无可替代的优点。但是救生舱等密闭救援空间由于受到灾变后特殊条件(外部动力中断及体积等因素)限定,要求碱石灰具有较高的吸附率和吸附速率。通过对市场粒径、组分、产品吸附率等条件的筛选,共选出6种碱石灰进行了不同组分、不同厚度、不同风速、不同温度及湿度下的吸附率影响因素试验,得到了碱石灰对二氧化碳吸附的最佳配比及在密闭救援空间内工作的最佳方式和最佳使用条件。结果表明:碱石灰在救生舱等密闭救援空间内使用条件、优化其成分配比、开发相关环境控制与生命保障技术装备提供了必要的数据支持及理论参考。

中国铝资源与高铝粉煤灰提取氧化铝研究进展

针对中国铝土矿资源不足的状况,利用高铝粉煤灰生产氧化铝不仅有望缓解铝资源的不足,而且可减少粉煤灰对大气、水体的污染和大量土地资源的占用。高铝粉煤灰提取氧化铝技术主要包括酸法、碱法和酸碱联合法。采用碱法提取氧化铝技术,具有对设备腐蚀性小,与现有氧化铝生产设备相容性好,对水体和空气不产生二次污染等优势。与石灰石烧结法和预脱硅-碱石灰烧结法等代表性碱法技术相比,采用预脱硅-低钙烧结法制备氧化铝技术,处理物料总量、一次性资源消耗量和CO2排放量,分别减少22.1%～52.4%、24.6%～52.0%、20.0%～66.2%;综合耗能降低16.4%～36.3%;剩余硅钙固体排放量减少27.5%～71.5%。因此,预脱硅-低钙烧结法技术在物耗、能耗、环境相容性和产品方案等方面均有明显优势,符合高效节能和清洁生产的要求,有望实现高铝粉煤灰生产氧化铝的完全资源化利用。

还原气氛中碱石灰与高铁铝土矿间的作用机理

针对高铁铝土矿的综合利用难题,研究了保温过程中碱石灰同高铁铝土矿以及纯碱和石灰之间的相互作用机理.试验表明,在还原气氛中,原矿中的赤铁矿几乎全部被还原为单质铁,但只有少部分氧化铝转化为铝酸钠,其余仍以铝硅酸钠和刚玉形式存在,造成氧化铝和氧化钠的溶出率偏低.这是由于CaO活性较低,不能完全置换出铝硅酸钠中的Na2O和Al2O3.由于低活性石灰的稀释作用,在体系中的相对含量降低,纯碱与高铁铝土矿之间的相互作用减弱.

陶瓷材料压痕韧性的统计性质

采用直接压痕法测定了钠钙硅酸盐玻璃和一种ＴｉＣ 颗粒增强Ａｌ２Ｏ３复合材料的断裂韧性．研究表明，在同一压痕压制荷载下测得的同一种材料的压痕韧性呈现出较大离散性，可以采用Ｗｅｉｂｕｌｌ分布加以较好地描述．对两种材料的试验数据的对比分析指出，压痕韧性测试值的离散性反映了材料显微结构的不均匀性对材料局部裂纹扩展阻力的影响．基于这一分析，本文建议采用直接压痕法测定材料断裂韧性时，应尽可能增大试验量，从而对压痕韧性测试结果的统计性质作出完整描述．

浮法超薄玻璃化学钢化及性能研究

本文研究高铝超薄浮法玻璃与浮法钠钙硅玻璃的化学钢化过程。用全自动化学钢化玻璃表面应力测试仪、万能试验机和数显显微维氏硬度计分别测试了样品的表面应力、应力层深度、抗折强度和显微硬度。结果表明:在一定的温度下,随着离子交换时间的增加,高铝超薄玻璃与浮法钠钙硅玻璃的表面应力、抗折强度、显微硬度均出现先增加再到减小的趋势,应力层深度则随着时间的增加而加深。在同样的离子交换制度下,高铝玻璃化学钢化后的力学性能优于钠钙硅玻璃。同时,以浮法工艺生产的玻璃锡面的表面应力小于非锡面的应力,应力层深度也相对小于非锡面的深度。

钠钙玻璃板激光热应力切割过程的有限元仿真

为了使脆性材料板的激光热应力切割得以完成并提高切割质量,提出了一种切割过程的仿真方法.利用有限元法分析玻璃板在激光扫描过程中的瞬态热传导,求得瞬态温度场.按热弹性平面应力理论分析热应力场,并采用最大切向应力准则和节点松弛法模拟板材的开裂.通过该仿真方法分析了钠钙玻璃板的切割过程,根据所导致的温度最高值和板材的开裂情况,研究了激光功率和激光扫描速度这两个关键参数对切割的影响,并给出了可完成连续切割的参数范围.仿真结果表明,该方法可以对激光功率和扫描速度等激光参数进行优化调节,从而改善切割的质量.

氟云母加入量对可加工氟闪石玻璃陶瓷反应析晶的影响

用X射线衍射、扫描电镜研究了不同加入量氟云母晶体的钠钙玻璃粉末在烧结过程中的反应析晶。结果表明:氟云母加入量小于20%(质量分数,下同)时,反应析晶形成透辉石;加入40%时形成氟闪石;加入60%时氟闪石和氟云母共存;加入80%时大部分氟云母未反应,只有少量氟闪石形成。提出氟云母向透辉石和氟闪石转变的晶体学模型来解释上述结果。烧结过程中,玻璃中的Na2O和CaO通过扩散进入氟云母晶体,导致硅氧四面体平面网断裂,转变成链状结构。反应析晶的最终产物与进入氟云母晶体中的氧含量有关,决定于最终晶体中O和Si的摩尔比。

钠钙玻璃上Mg_2Si薄膜的制备及其电学性质

采用磁控溅射技术和退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备了Mg_2Si半导体薄膜,研究了Mg膜厚度对Mg_2Si薄膜结构及其电学性质的影响。在钠钙玻璃上分别溅射两组相同厚度(175nm)的P-Si和N-Si膜,然后在其上溅射不同厚度Mg膜(240nm、256nm、272nm、288nm、304nm),低真空退火4h制备一系列Mg_2Si半导体薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔效应测试仪对Mg_2Si薄膜的晶体结构、表面形貌、电学性质进行表征与分析。结果表明:采用磁控溅射技术在钠钙玻璃衬底上成功制备出以Mg_2Si(220)为主的Mg_2Si薄膜。随着沉积Mg膜厚度的增加,Mg_2Si衍射峰逐渐增强,薄膜表面更连续,电阻率逐渐减小,霍尔迁移率逐渐降低,载流子浓度逐渐增加。此外,Si膜导电类型和Mg膜厚度共同影响Mg_2Si薄膜的导电类型。溅射N-Si膜时,Mg_2Si薄膜的导电类型随着Mg膜厚度的增加由P型转化为N型;溅射P-Si膜时,Mg_2Si薄膜的导电类型为P型。可以控制制备的Mg_2Si半导体薄膜的导电类型,这对Mg_2Si薄膜的器件开发有着重要的指导意义。

一种钠钙硅酸盐玻璃的纳米压痕测试分析

采用纳米压痕测试技术对一种钠钙硅酸盐玻璃进行微观力学性能的测试分析.测得加载-卸载过程载荷与压入深度曲线,发现被测玻璃的最大压深、残余深度和弹性回复量随最大加载力的增加而增大,但其相对弹性回复率系数基本稳定,平均值为58.2%.通过电子显微镜观察了不同最大载荷下的压痕形貌,发现压痕区域出现了边界沉陷现象.当最大加载力为1 000 mN左右时,三棱锥工具头测试的压痕区域出现了较明显的微裂纹;采用四棱锥工具头时出现微裂纹的最大加载力要小于该值,且裂纹取向均与金刚石工具头的棱角取向一致.利用非线性有限元软件MSC.Marc对纳米压痕过程进行了仿真分析,得到载荷与压入深度的仿真曲线,该曲线与试验结果基本相符;分析了载荷作用下材料内部的应力分布.利用Oliver-Pharr模型得到不同压入深度下被测玻璃的接触刚度值,该值随压入深度的增加而增大.

陶瓷材料应力腐蚀特性的测试与分析

建立了玻璃与陶瓷材料应力腐蚀(SCC)特性的有效测试方法,对Al_2O_3陶瓷和普通钠钙玻璃两种材料在水、甲醇和甲酰胺三种介质中的SCC特性进行了试验研究。结果表明,Al_2O_3陶瓷在上述三种介质中的da/dt-K_1曲线均存在平台区,而钠钙玻璃在上述介质中均不存在平台区。Al_2O_3陶瓷和钠钙玻璃在三种介质中的SCC敏感性大小依次为:蒸馏水>甲醇>甲酰胺。理论分析认为,SCC敏感性与介质未共享电子轨道的非对称性及给H^+质子键的活性有关。文中还对两种材料是否出现平台区的差异从理论上进行了探讨。

冲击载荷作用下脆性材料的失效波实验研究

为研究玻璃、陶瓷等脆性材料在冲击加载条件下的失效波问题,在一维应变条件下,采用VISAR测量了不同冲击载荷作用下A95氧化铝陶瓷和soda lime玻璃试件背面的粒子速度时间历程。结果显示:采用相同的实验方法,soda lime玻璃试件背面粒子速度时间曲线出现了表征失效波现象的再压缩信号,与文献[1,4,8-12,17-21]结果一致,而氧化铝陶瓷试件无此现象出现。这表明陶瓷与玻璃虽同为脆性材料,但是其破坏机制不尽相同,需要进一步开展研究。

碱石灰烧结法处理霞石的试验研究

对碱石灰烧结法处理霞石矿的烧结和溶出过程进行了研究,通过实验确定了该霞石矿的生料配比、烧结温度范围及正烧温度,并对此烧结最佳条件下得到的熟料通过实验确定了溶出过程的粒度、温度、时间等条件,最终获得溶出率分别为Al2O390.6%、Na2O 91.8%、K2O 94.5%。