硅砖中α-方石英的晶体结构与形貌

利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究了几种不同状态硅砖的晶体形貌和晶格常数。结果表明:经1350℃煅烧72h,1450℃再煅烧3h的块状结晶石英岩,70%的石英已转化为微晶方石英。1430～1450℃经48～72h烧成未用的硅砖主相为鱗石英和方石英,并有少量残留石英。经<1250℃使用15年的硅砖主相为鱗石英和方石英,已不见残存石英。经1550～1600℃使用3年的硅砖的稳定相只有α方石英,其晶格常数为:a0=0.49695nm;c0=0.69250nm,形成的方石英都具有标准的晶格构造,粒状酷似八面体的四方双锥,未见正三角形晶粒。

α-方石英强化日用瓷研制过程中几个关键问题分析

本文总结了α-方石英强化日用瓷研制过程中三个技术难题,从理论上给出了解决的办法。

典型石英族矿物表面差异性对其吸附重金属的影响

矿物表面微结构及其性质是矿物表界面作用的关键制约因素,控制着重金属元素在表生地球化学环境中迁移和归趋。本文对比了典型石英族矿物(α-石英、α-方石英)对Cu^(2+)、Pb^(2+)、Zn^(2+)、Co^(2+)等重金属离子的吸附特征和规律,通过等温滴定量热技术分析了2种矿物吸附这4种离子的热力学特征,并结合EPR谱初步分析了Cu^(2+)和Co^(2+)在2种不同矿物表面上的吸附机制和差异。结果表明:(1)α-石英、α-方石英对4种重金属离子有明显的选择性吸附,且对Cu^(2+)和Pb^(2+)的吸附能力明显大于Zn^(2+)和Co^(2+)。离子吸附量与矿物表面羟基位密度呈正相关关系,因此,α-石英的单位面积吸附量均大于α-方石英;(2)α-石英、α-方石英吸附Cu^(2+)、Pb^(2+)、Zn^(2+)为吸热反应,且α-石英的反应焓变值大于α-方石英。α-石英、α-方石英吸附Co^(2+)为放热反应,可能与重金属离子在其表面形成产物的结构不同有关;(3)α-石英、α-方石英与Cu^(2+)发生配位,主要生成了内层配合物(g=2.08)。α-石英吸附Co^(2+)产物中存在属于Co(Ⅱ)的产物信号峰,而在α-方石英中无较明显此峰,表明Co^(2+)在α-方石英表面可能形成了其他局部微观结构,并不以简单的配位吸附Co(Ⅱ)的形式存在,但需进一步验证。本研究进一步明确了石英族矿物表面微结构和性质差异对其吸附重金属的影响。

成型方法对纳米二氧化硅陶瓷烧结行为及微观结构的影响

以二氧化硅纳米粉为原料通过流延成型和模压成型两种不同成型方法制备纳米二氧化硅陶瓷,用X射线衍射仪对原料粉和陶瓷进行物相分析,用场发射扫描电子显微镜分析陶瓷微观形貌。结果表明,用流延成型坯体颗粒在1050℃时出现熔融现象并且开始形成晶格不完整的α-方石英相;而模压成型坯体颗粒在950℃时出现非常明显的熔融现象,并晶化生成晶格完整的α-方石英相,说明纳米氧化硅的烧结温度不仅远低于传统烧结温度,而且其晶化反应直接生成α-方石英结构,不会出现α-石英和鳞石英。同时用微晶学说解释了纳米氧化硅烧结过程的相变。

熔融石英坩埚在烧结和铸锭过程中的结构及性质

通过X射线衍射测试、薄片观察、SEM形貌分析、显气孔率和体积密度测量等方法,对熔融石英坩埚在烧结和铸锭过程中的物相、结构和性质变化进行了表征;为提高坩埚的强度和致密性,分别进行了烧结实验和硅溶胶浸渍实验。在本实验条件下,α-方石英的(101)衍射峰强度与坩埚结晶度呈线性相关(相关系数r=0.9999),可应用于坩埚结晶度的检测;保温时间为6 h时,坩埚烧结的上限温度为1170℃,此时其结晶度为0.6%;比较了不同的硅溶胶浸渍方式对于坩埚致密度的影响,其中真空浸渍效果较明显,使得坩埚的显气孔率下降13%,体积密度上升7%。

NaCl和NaOH对石英晶型转化的作用效果对比研究

利用石英粉为主要原料,以氯化钠(NaCl)和氢氧化钠(NaOH)分别作为矿化剂合成α-方石英,探讨矿化剂的作用机理及其对石英晶型转化的影响。采用X射线衍射仪表征合成样品的晶相,用Rietveld Quantification半定量分析软件计算各晶相的含量。结果表明:矿化剂的加入有利于石英转化为α-方石英,在煅烧温度为1200℃,保温时间3 h,原料粒度相同的情况下,矿化剂NaOH更有利于石英向α-方石英的转化。

熔融石英砖的蚀变过程及特点

由于熔融石英砖的热膨胀系数小,它在玻璃熔窑上被作为热修补材料使用,从而也存在和其它耐火材料一样被侵蚀,引起蚀变,并在玻璃液中产生疵点的现象。本文从几个典型的侵蚀样品的岩相分析中,试图揭示其变化过程及特点。