二铝酸钙加入量对刚玉浇注料性能的影响

为了改善刚玉浇注料的性能,以白刚玉、二铝酸钙(CA_(2))、活性α-Al_(2)O_(3)微粉和纯铝酸钙水泥为主要原料,制备了刚玉浇注料,研究了CA_(2)加入量(加入质量分数分别为0、20%、30%、40%)对刚玉浇注料性能的影响。结果表明:1)随着CA_(2)的增多,刚玉浇注料的体积密度大幅减小,110℃烘干和800℃热处理后的常温耐压强度明显改善,而1200℃热处理后的常温耐压强度变化不明显;2)随着CA_(2)的增多,浇注料的平均热膨胀系数逐渐降低,热导率大幅降低,试样经800℃水冷热震后的抗折强度保持率大幅提升;3)CA_(2)的引入大幅提升了刚玉浇注料的透气性,且不影响刚玉浇注料的抗氢气还原性能。

低膨胀系数材料二铝酸钙的合成及其显微结构研究

采用轻质CaCO3(或纯铝酸钙水泥)和α-氧化铝为原料合成了二铝酸钙(CA2)材料,研究了反应原料、热处理温度和成型压力对CA2烧结性能和显微结构的影响,检测CA2的热膨胀系数,并借助XRD、TG-DSC和SEM等测试手段分析和观察了材料的合成过程及显微结构。结果表明:采用轻质CaCO3(或纯铝酸钙水泥)和活性氧化铝为原料可以合成低膨胀系数CA2材料;坯体成型压力对试样烧结性能没有显著影响;反应原料和热处理温度不同导致CA2材料的烧结性能和显微结构有较大的差异。

多孔二铝酸钙材料制备

本文以氧化铝、碳酸钙和碳粉为原料通过烧结法制备了多孔二铝酸钙多孔材料。结果表明,在1600°C温度条件下保温烧结2h,可制备出体积密度为1.2g/cm^(3)、显气孔率为56.3%的多孔二铝酸钙多孔材料。氧化铝、碳酸钙和碳粉为主体原料的多孔材料在生产领域中的应用势必对于降低耐火材料质量、节省铝土矿用量等方面产生巨大的经济、环保、可持续发展等诸多潜在的社会效益。

La_2O_3对反应烧结制备六铝酸钙结构性能的影响

以工业氧化铝和活性石灰为原料,固相反应烧结合成六铝酸钙材料,研究了在1450℃和1500℃保温2 h的条件下,La2O3对合成材料的烧结性能和热震稳定性的影响,同时借助XRD、SEM及相关软件对烧后材料的结晶相组成、晶胞参数和显微结构进行分析和观察。研究结果表明:合成六铝酸钙材料的固相反应烧结过程中,提高煅烧温度可以促进过渡相二铝酸钙相转变成六铝酸钙相,加入氧化镧会引起合成产物六铝酸钙相晶胞参数变大,所形成的结构缺陷会加速物相结构中的离子交换和晶粒长大,合成六铝酸钙材料的烧结性逐渐提高。引入1.6%氧化镧的六铝酸钙配方试样经1500℃煅烧后,试样热震稳定性最好。

CaO含量对刚玉质浇注料性能与显微结构的影响

通过控制铝酸钙水泥加入量,研究了CaO含量分别为0、0.5%、1.3%、1.7%、2.5%、3%、3.5%、4.9%、5.6%和7.5%时对刚玉质浇注料烧结性能、抗热震性和显微结构的影响,同时借助XRD、SEM、EDS和高温热膨胀仪等手段对浇注料的物相变化、热膨胀系数和显微结构进行了分析和观察。结果表明:刚玉质浇注料中CaO含量显著影响着浇注料的烧结性能、抗热震性及其显微结构,当CaO含量低于2.5%时,随着CaO含量的增加,浇注料中片状CA6逐渐增多,并伴随着大量的体积膨胀,导致浇注料体积密度下降,显气孔率上升;当CaO含量超过2.5%时,随着CaO含量增加,浇注料中CA2相含量增加,CA6相含量逐渐减少,浇注料体积密度开始增加,显气孔率下降,线膨胀率减小,CaO含量高于5.6%的浇注料出现了收缩;刚玉质浇注料的抗热震性与显微结构密切相关,CaO含量为4.9%～7.5%的刚玉质浇注料具有很好的抗热震性,这是由于浇注料基质中粒状CA2与片状CA6相互穿插,刚玉骨料边缘片状CA6向基质中生长,强化了基质与骨料的结合,同时CA2相具有低膨胀性,导致浇注料具有较高的强度保持率和抗热震性。

CaF_2在真空铝热还原炼镁过程中的行为研究

对CaF2在以白云石和菱镁石为原料的铝热还原过程中的行为进行了研究,通过X射线衍射对还原渣和结晶产物的物相进行了分析,对CaF2在铝热还原过程的反应过程以及加速还原反应的机理进行了探讨。实验研究结果表明,在还原过程中加入CaF2可降低还原反应的活化能,加快还原反应速率,可使还原过程中的氧化镁还原率提高3%以上,但添加CaF2的效果随还原温度的升高而降低。加入CaF2后一部分CaF2参与还原反应生成了11CaO.7Al2O3.CaF2,另外一部分CaF2被铝还原在结晶器上生成了一种主要成分为MgF2和Al的结晶物。CaF2对铝热还原反应的促进作用是化学反应促进和提高煅白表面活性共同作用的结果。

从合成的CaO·2Al_2O_3中浸出氧化铝

根据CaO.2Al2O3合成热力学计算结果及XRD分析结果,研究了以碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液从CaO.2Al2O3中浸出氧化铝。结果表明:CaO.2Al2O3的合成在热力学上可行,合成物以CaO.2Al2O3物相为主;在液固体积质量比5∶1、浸出时间75min、碳酸钠质量浓度100g/L、氢氧化钠质量浓度30g/L、浸出温度90℃条件下,氧化铝浸出率可达91.12%。

TiO2促进CaAl4O7材料烧结规律及其机理

为了适应材料轻量化、经济化以及功能化的发展需要,以Al2O3和CaCO3粉末为主要原料,TiO2为添加剂,采用固相烧结法,经1200℃预烧2h-1600℃烧结1h后,制备了CA2材料,并考察了TiO2促进该材料烧结规律及其机理。结果表明,添加TiO2中的Ti4+离子在烧结过程中通过取代Al3+离子固溶入了CA2相中,有效地促进了CA2相的晶格畸变,增加了Al3+离子空位,提高了CA2相的活性,加速了离子混淆与扩散,从而有效地促进了CA2相的烧结,同时超过固溶极限过量的TiO2与脱溶的Al2O3反应生成Al2TiO5新相,填塞气孔,进一步促进了烧结致密化。综上因素,CA2材料的致密化被有效促进。当TiO2的添加量为1%时,显气孔率已由未添加时的12.7%下降到4.7%,体积密度已由未添加时的2.51g/cm3上升到2.65g/cm3,可制得显微结构交织分布的致密CA2材料。

添加CaAl4O7-MgAl2O4对低碳镁碳砖抗热震性的影响

在以93%(w)镁砂、3%(w)铝粉、4%(w)石墨、外加4%(w)酚醛树脂为基础配方的低碳镁碳砖组成中,采用CaAl4O7-MgAl2O4复合材料为添加剂等量取代镁砂,研究其加入量(其质量分数分别为2%、4%、6%、8%)对低碳镁碳砖抗热震性的影响。结果表明:随着添加剂加入量的增大,低碳镁碳砖的热膨胀系数、弹性模量(E)及高温抗折强度(Re)基本上均呈下降趋势,而抗热震性Re/E指数增大。因此,添加CaAl4O7-MgAl2O4有利于提高低碳镁碳砖抗热震性;但添加过量时,对抗热震性不利,以添加6%(w)为宜。

CA_2-MA复相材料的合成与性能研究

以白云石和工业氧化铝为原料,利用热力学对混合料反应过程进行分析,研究了不同Al2O3含量和烧成温度对CA2-MA复合材料的合成与性能的影响。结果发现:材料经1700℃下煅烧后可获得以CaAl4O7和MgAl2O4为主要物相的复相材料。随着配料中Al2O3含量的增加,材料中CaAl4O7含量减少,CaAl1 2O1 9含量增多,且材料显气孔率升高,体积密度略有下降。烧成温度从1600℃提高到1750℃,材料的体积密度增大,显气孔率降低,但温度过高反而有碍烧结,并对高温性能不利。

CA2合成原料对刚玉浇注料性能的影响

为探讨CA2制品在铝工业中应用的可能性,在以电熔白刚玉、活性α-Al 2O 3微粉、Secar 71水泥、硅微粉为基础配方的刚玉浇注料中,采用CA2骨料、细粉取代同粒径的电熔白刚玉,研究CA2加入量(其质量分数分别为0、15%、35%、55%、88%)对浇注料性能的影响。结果表明:随着CA2加入量增加,试样的体积密度降低,显气孔率升高,线膨胀系数和热导率降低;添加CA2的试样经110℃烘干后的强度最高,随着热处理温度升高,试样强度下降;适量的CA2可以显著改善浇注料的抗热震性;CA2能够显著改善浇注料的抗熔融铝合金侵蚀性能,试样的侵蚀率随CA2加入量的增加而降低。

C_2S-C_(12)A_7-CaSO_4·2H_2O-H_2O系统水化机理

采用差热分析、结合水、化学减缩等分析方法,研究了七铝酸十二钙(C12A7)和石膏对硅酸二钙(C2S)水化的影响。结果表明:加入C12A7及石膏,3d以后硅酸二钙(C2S)的水化速度及强度都比单矿物的高得多。C12A7促进C2S的水化,其原因是C12A7水解析出的Al(OH)4-与C2S水解析出的Ca2+反应生成C3AH6。当有石膏存在时,生成钙钒石,从而加快C2S的水化。

Secondary reaction mechanism of leaching process of calcium aluminate slag

SiO2 in calcium aluminate slag exists in the form of γ-2CaO·SiO2 which is more stable than β-2CaO·SiO2. However, it is decomposed by sodium carbonate solution during leaching process, leading to the secondary reaction. The extent of secondary reaction and reaction mechanism of calcium aluminate slag were studied using XRD. The results show that the decomposition rate of γ-2CaO·SiO2 increases with the increase in leaching time and sodium carbonate concentration. The main products of secondary reaction are the mixture of hydrogarnet and sodium hydrate alumina-silicate. SiO2 concentration rises firstly and then drops with the increase of leaching temperature. XRD results indicate that the stable product of secondary reaction at low temperature is hydrogarnet. But hydrogarnet is transformed into sodium hydrate alumina-silicate at high temperature.

湿热养护硫铝酸盐水泥混凝土的强度及微结构

研究了硫铝酸盐水泥混凝土在不同温度下经湿热养护24h以及在湿热养护后再继续标养28d强度的变化规律.结果表明:在20～100℃各温度下,相同龄期养护的混凝土强度变化不大,而经110℃和120℃湿热养护的混凝土强度损失严重.硫铝酸盐水泥硬化体经90℃湿热养护24h后即有少量AFm生成,100～120℃湿热养护24h后,其AFm生成量增加,再经28d标养后AFm向AFt转变.

Effect of P addition on mineral transition of CaO-Al_2O_3-SiO_2 system during high-temperature sintering

The mineral transition, microstructure and self-pulverization as well as the Al2O3 leaching performance of calcium aluminate clinkers with different P additions in CaO-Al2O3-SiO2 system during high-temperature sintering were systematically studied by XRF, XRD, SEM-EDS and DSC-TG technologies. The clinkers sintered at 1350 °C mainly contain 12CaO·7Al2O3, CaO·Al2O3,β-2CaO·SiO2 and γ-2CaO·SiO2. The content of β-2CaO·SiO2 increases while the content of γ-2CaO·SiO2 decreases as the P addition increases. The self-pulverization property of clinkers deteriorates with increasing P addition. P distributes evenly in the clinkers, and inhibits the transformation of β-2CaO·SiO2 to γ-2CaO·SiO2. The cell volumes of 12CaO·7Al2O3 and CaO·Al2O3 decrease and increase respectively as the P addition increases, and P decreases their formation temperatures. The Al2O3 leaching rate of calcium aluminate clinkers decreases obviously with increasing P addition, which decreases form 95.01% to 83.84% as the P addition increases from 0 to 0.85%.