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-P_2O_5-SiO_2系统溶胶—凝胶生物活性多孔材料的降解特性及生物活性研究

通过溶胶—凝胶法合成制备了CaO-P2O5-SiO2系统溶胶—凝胶生物活性玻璃,并通过一定的烧结工艺将其制备成用作骨组织工程支架的多孔材料。采用生物材料的体外实验方法(invitro)及DTA、XRD、SEM及FTIR等材料显微结构及性能研究手段分析研究了烧结温度对多孔材料的显微结构、生物活性和可降解性能的影响。

CaO-P_2O_5-SiO_2系统生物活性纳米粒子形貌和粒径分布影响因素探讨

制备了TritonX-100／正辛醇／环己烷／水微乳液,并研究了该微乳液系统稳定相行为与制备条件的关系。在稳定的微乳液系统中制备出CaO-P2O5-SiO2系统生物玻璃纳米粒子。采用X射线衍射、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-解吸(BET)技术并结合测量统计法对样品的晶相、形貌、粒度进行表征。研究表明:粒子尺寸与工艺参数σ(表面活性剂与助表面活性剂的质量比)、ω(水与表面活性剂的摩摩尔比)、γ(水与醇盐的摩尔比)等有关。在σ为1.2,ω为6,γ为8条件下可制得平均粒径为25nm的球形无定形态生物玻璃粒子。

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.

晶核剂P_2O_5对CaO-Al_2O_3-SiO_2系黄磷炉渣微晶玻璃析晶的影响

采用熔融法以自然冷却黄磷炉渣为主要原料,P_2O_5为晶核剂,制备了黄磷炉渣微晶玻璃。利用X射线衍射仪(XRD)、差热分析(DTA)和扫描电子显微镜(SEM)等分析技术手段,探究了晶核剂P_2O_5(以KH_2PO_4的形式引入)对黄磷炉渣微晶玻璃晶化行为及物化性能的影响规律。结果表明:黄磷炉渣基础玻璃的析晶峰温度Tp及析晶活化能E随着P_2O_5晶核剂的增加呈现先减小后增大的趋势;当晶核剂P_2O_5加入量达到4wt%时,黄磷炉渣基础玻璃的析晶峰温度Tp及析晶活化能E最小,析晶效果最优,物化性能最优;主晶相硅灰石(CaSiO_3)并不随着晶核剂P_2O_5加入量的增大而发生改变,同时能够促进晶相氟磷灰石(Ca_5(PO_4)_3F)生成。

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.

多孔CaO-P_2O_5-SiO_2系生物陶瓷的原位合成

本文采用原位合成技术制备了多孔CaO P2 O5 SiO2 系生物陶瓷。研究表明 :2 4 0°C水热合成 8h、10 2 0°C下烧结 2h ,主晶相为 β TCP ,次晶相为HA ,此外 ,尚含有SiO2 ;并有 1.3～ 1.7mm大孔 ,在大孔内表面有大量的 0 .6～ 2 .8μ微孔 ,在大孔孔壁内部有大量的 1.0～ 3.0 μ微孔 ,从而形成大孔通过 0 .6～ 3.0 μ微孔相互贯通的三维网络状孔结构。二次水热处理工艺后 ,多孔生物陶瓷中的颗粒状 β TCP向针状缺钙型HA转变。

Nb_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)-MgO-Na_(2)O-CaO-SiO_(2)体系相平衡研究

为揭示Nb_(2)O_(5)-Al_(2)O_(3)-MgO-Na_(2)O-CaO-SiO_(2)多元含铌炉渣体系中的铌矿物的定向结晶规律,采用高温相平衡—冷淬—SEM-EDS/XRD/EMPA试验方法,考察了温度、钙硅比(CaO/SiO_(2))、Nb_(2)O_(5)含量等因素对炉渣相平衡关系的影响,并构建了含铌矿物结晶析出的优势相图。结果表明:铌的结晶矿物主要有三种,分别为Ca_(2)Nb_(2)O_(7)、Ca_((14-x))Nb_((2+x))Si_(8)O_((35+1.5x))和3CaO·MgO·Nb_(2)O_(5);铌先富集于液相,相较于脉石组分,含铌固相为后析出相;CaO/SiO_(2)增加会使含铌固相优势区间发生从Ca_(2)Nb_(2)O_(7)相到Ca_((14-x))Nb_((2+x))Si_(8)O_((35+1.5x))相、再到3CaO·MgO·Nb_(2)O_(5)相的转变。Ca_(2)Nb_(2)O_(7)相的优势析晶区间为:温度1050~1200℃,C/S=0.8~1.2。Nb_(2)O_(5)在Ca_((14-x))Nb_((2+x))Si_(8)O_((35+1.5x))相中的嵌布质量浓度在18.5%~19.5%。

CaO-SiO_2-P_2O_5-H_2O 系统中 CBC 材料的原料配比研究

以硅溶胶、磷酸和硝酸钙为原料，以１８种不同化学成分的原料配比分别合成了ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ｐ２Ｏ５－Ｈ２Ｏ系统中的ＣＢＣ材料．引入磷率（ＰＭ）或硅率（ＳＭ）及氧化钙标准值（ＣＳｔ）的概念，综合材料的化学成分及矿物组成的分析结果，以测得的劈裂抗拉强度指标为依据，对材料的配料问题进行研究．结果表明，欲制得高劈裂抗拉强度的材料，应控制ＰＭ为２０～３．０，ＣＳｔ为９０～１０５，或化学组成范围为：ＣａＯ，５３１～６１．２；ＳｉＯ２，９．３～１７．１；Ｐ２Ｏ５，２５．８～３５．５．

CaO-Al_2O_3-P_2O_5-SiO_2体系耐水性及其机理初探

通过对耐水性指数、力学性能及离子溶出浓度等参数的测定,以及运用XRD、SEM和压汞测孔法等手段,分析了CaO-Al_2O_3-P_2O_5-SiO_2体系的耐水性机理。结果表明,C-A-P-S体系的水化产物具有良好的化学稳定性、难溶,且其主要矿相LS.S有连续与水反应生成水化磷铝酸钙的特性,因而该体系硬化浆体在长期浸水的的情况下仍具有优异的孔结构,从而表现出良好的耐水性。

CaO－SiO_2－P_2O_5－H_2O体系中CBC材料的水化产物（一）水化产物组成

利用ＸＲＤ和ＳＥＭＥＤＳ等测试技术对ＣａＯＳｉＯ２Ｐ２Ｏ５Ｈ２Ｏ系统中ＣＢＣ材料的水化产物组成进行了研究。结果表明：随水化进行，ＯＨＡｐ、βＣ２Ｓ和βＣ３Ｐ的量均减少。水化３６５ｄ时，体系中出现了一些不知归属的衍射线，三强线为：０．２０９２（１００），０．８２１６（５６），０．３０９１（４１）。此外在水化产物中出现了两种不知名的水化磷酸盐：７ＣａＯ·３Ｐ２Ｏ５·ｘＨ２Ｏ和６ＣａＯ·Ｐ２Ｏ５·ｙＨ２Ｏ。前者是一种大片状的晶相，后者呈连续的大小不等的圆形小颗粒，难以断定是晶相还是凝胶相。

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-SiO_2-P_2O_5-H_2O体系中CBC材料的水化产物(二)水化产物的相分析

利用ＳＥＭ－ＥＤＳ和相分析技术对ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ｐ２Ｏ５－Ｈ２Ｏ系统中ＣＢＣ材料的水化２８ｄ和３６５ｄ试样的抛光表面进行了观察分析，发现水化初期的物相分布以Ｃａ、Ｓｉ、Ｐ矿相为基体，占总相的６８．０５％；水化后期该相的量减少，Ｃａ、Ｐ相和Ｃａ、Ｓｉ相增多，并出现了纯Ｓｉ相，表明随水化进行，ＳｉＯ２和Ｐ２Ｏ５之间的相互固溶现象减少，最后详细分析了水化反应过程。

X-射线荧光光谱法测定转炉渣中CaO,SiO2,MgO,Al2O3,FeO,Tfe,P2O5和S成分的研究

本文对制样条件、仪器参数、基体干扰、曲线拟合等方面进行了研究.在制样方面,确定了合适的研磨时间、样品粒度、压片时间、压片时所需的压力;通过试验确定了仪器的最佳分析参数.选择与试样基体相匹配的样品,定值后建立工作曲线;对FeO采用经验系数法消除了共存元素的干扰.通过大量生产检验以及与其它方法比对,本方法具有灵敏度高、准确度好、检测限低、测定范围宽等特性,完全能够满足生产需要.

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。

CaO-SiO2-FeO-MgO-P2O5脱磷渣系中组元活度的计算

以促进2CaO·SiO2-3CaO·P2O5含磷固溶体生成为目的的转炉非均相渣脱磷技术已被视为减少石灰使用量及提高脱磷效率的重要手段,而目前有关MgO对该含磷固溶体生成影响的研究较少,尤其对CaO-SiO2-FeO-MgO-P2O5渣系中组元活度的变化规律还缺乏深入的认识。为此,本文基于炉渣的分子离子共存理论,建立了各组元的活度计算模型,并重点分析了不同因素对2CaO·SiO2及3CaO·P2O5等组元活度的影响。结果表明:添加MgO易导致渣中2CaO·SiO2活度的降低,不利于2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的生成;随着FeO含量的增大,渣中2CaO·SiO2及3CaO·P2O5的活度均降低,易导致2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的生成量减少;当炉渣碱度增大时,3CaO·P2O5的活度逐渐降低,而2CaO·SiO2的活度则呈先升高后降低的趋势;温度对炉渣中各组元活度的影响不显著。

深海沉积物中的CaO/P2O5值及其对稀土资源的指示

稀土元素是一种重要的不可再生资源,目前全球对稀土的需求依然在迅速增加。日本学者Kato等(2011)通过对太平洋沉积物大规模的采样发现,太平洋洋底含有大量的富稀土沉积物分布,并可能成为多金属结核、富钴结壳及多金属硫化物以外的又一大潜在的矿产资源。当前普遍认为深海沉积物中稀土元素的主要载体为生物磷酸盐(Yasukawa et al.,2014;Zhang et al.,2017),沉积物中的钙质和磷质组分均与稀土元素关系密切(邱忠荣等,2019)。本文对洋底沉积物中CaO/P2O5与REY关系进行系统性分析,为深海沉积物中CaO/P2O5可能作为指示REY含量的潜在指标提供一定的科学依据。

P_2O_5对包钢高炉渣微晶玻璃析晶行为的影响

采用熔融法制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,并综合运用DTA、XRD、SEM等分析手段,研究了晶核剂P2O5(由Na3(PO4).12H2O引入)对基础玻璃核化和晶化温度的影响,检测了制品中晶相的种类、含量和晶体发育的形貌。研究表明,引入少量的P2O5能抑制该玻璃系统的析晶,随着P2O5含量的增加抑制能力增强,含量超过4%时促进了玻璃的整体析晶,并且析晶能力随其含量的增加逐渐增强,晶相种类和形貌同时也发生改变。

P_2O_5-BaO-Nb_2O_5三元系统玻璃的形成及性能的研究

研究Ｐ２Ｏ５－ＢａＯ－Ｎｂ２Ｏ５三元系统的玻璃形成区，给出了该三元系统玻璃形成范围．结果发现该系统在网络形成体Ｐ２Ｏ５的摩尔分数仅为２０％，Ｎｂ２Ｏ５的摩尔分数为３０％，ＢａＯ的摩尔分数为５０％的成分点仍成玻璃．讨论了Ｎｂ２Ｏ５在系统中的作用以及部分玻璃的着色问题．熔制了ＢａＯ的摩尔分数恒定为５０％的（５０－ｘ）Ｐ２Ｏ５－ｘＮｂ２Ｏ５－５０ＢａＯ（ｘ＝０，１，１０，２５，３０）和Ｎｂ２Ｏ５的摩尔分数恒定为１０％的ｙＰ２Ｏ５－１０Ｎｂ２Ｏ５－（９０－ｙ）ＢａＯ（ｙ＝４０，５０，６０，７０）玻璃．测定了其折射率、Ａｂｂｅ数、非线性折射率、转变温度、析晶温度、熔化温度、氧原子摩尔体积及密度和组成之间的关系，并从红外吸收光谱的结果初步探讨该玻璃结构．认为在该系统中Ｎｂ２Ｏ５的作用介于网络形成体和中间体之间．玻璃着色的原因是Ｎｂ５＋被还原．

窑法磷酸中磷酸钙对P_2O_5反吸过程

窑法磷酸生产中,气体产物P_2O_5与磷矿发生副反应（俗称P_2O_5反吸）生成大量低熔点物料,导致窑内结圈堵料,造成生产装置不能稳定运行。以磷酸钙与P_2O_5的反应为研究对象,采用化学分析与SEM、XRD、IR、Raman、TG及DSC等表征手段对不同温度下该反应产物的P_2O_5含量、形貌、物相组成、结构及热稳定性能等进行研究,探讨磷矿对P_2O_5的反吸行为。研究表明,反吸过程与反应温度密切相关,磷酸钙与P_2O_5在500℃以上发生反应,在500-900℃时,磷酸钙与P_2O_5反应生成偏磷酸钙,900℃反吸产物几乎为纯偏磷酸钙;在1000-1300℃时,反吸产物偏磷酸钙分解为稳定的焦磷酸钙,同时释放出P_2O_5气体,1300℃时反吸产物几乎为纯焦磷酸钙。