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。

B_(2)O_(3)对CaO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)三元保护渣熔体结构的影响

通过分子动力学方法对非反应性保护渣CaO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)三元渣系进行了模拟,构建了熔渣的网络结构模型,研究了渣系中B_(2)O_(3)的含量对保护渣熔渣微观结构的影响规律。结果表明:B在网络中与O的结合能力最强,且能够起到简化网络和平衡过剩电荷的作用;Al在熔体中主要以4配位形式存在,同时存在少量高配位Al-O结构,B_(2)O_(3)的含量为5%时,熔渣中[AlO_(4)]含量最高;随着B_(2)O_(3)含量的增多,熔渣网络结构聚合程度降低,复杂Al-O结构减少,熔渣微结构的有序性增加。

CaCl_(2)-CaF_(2)-CaO三元体系的相图计算

基于Calphad方法,首先对CaCl_(2)-CaO、CaCl_(2)-CaF_(2)和CaO-CaF_(2)体系进行了系统的热力学评估和优化。采用置换溶液模型来描述液相和固溶体相的吉布斯自由能,所有中间相因其固溶区域十分有限而近似处理成准化学计量比化合物,且其自由能依据Neumann-Kopp规则定义。其次,利用Muggianu溶液几何模型将优化获得的所有子二元系的模型参数扩展至CaCl_(2)-CaO-CaF_(2)三元体系。最后,对共晶点进行配样和差示扫描量热法(DSC)测试,通过引入三元交互参数使计算结果与试验数据一致,从而获得了一套自洽的CaCl_(2)-CaO-CaF_(2)三元体系热力学数据库。

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。

超细ZrO_2-CaO水系料浆的分散与稳定性研究

本文对瘠性的、超细的ZrO2 -CaO水系料浆的表面特性和分散途径进行了分析 ,并以开发、选择新型分散剂为重要内容 ,对该系统的分散与稳定进行了较系统的实验研究和机理探讨。

CaO-MgO-SiO_2-H_2O体系的热力学基础研究

本文从热力学角度系统研究了CaO MgO SiO2 H2 O体系及钢渣中钙镁硅矿物在水热条件下的反应特性。结果表明 :在CaO MgO SiO2 H2 O系统中 ,CaO优先与SiO2 反应生成水化硅酸钙 ,MgO只能与剩余的SiO2 反应生成水化硅酸镁 ;MgO固溶时 ,可促进托勃莫来石向硬硅钙石转化 ,而对白钙沸石向白钙镁沸石的转化影响不大 ,不固溶MgO时 ,低温型水化硅酸钙向高温型转化温度提高。钢渣钙镁硅矿物中 ,镁蔷薇辉石活性最大 ,透辉石活性最差 。

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．

组成与温度对R_2O-CaO-ZnO-Al_2O_3-SiO_2系统析晶的影响

通过大量的配方实验和OM、XRD分析 ,系统研究了R2 O -CaO -ZnO -Al2 O3-SiO2 系统析晶和组成与热处理温度间的相互关系。研究结果表明 ,白榴石相仅在 0 .2K2 O -CaO -ZnO -Al2 O3-SiO2 系统的低硅区析出 ,且高Al2 O3含量有利于其析晶 ;锌黄长石相主要在ZnO含量较高的系统中析出。在ZnO含量为 0 .55mole的系统中 ,用Na2 O等摩尔取代K2 O ,有减小锌黄长石相析晶区的趋势 ,但是在ZnO含量为 0 .35mole的系统中则相反 ;硅锌矿相主要在ZnO含量为0 .55mole系统中的低SiO2 区析出。在高CaO低ZnO含量的系统中析出的主晶相是 β -硅灰石 ,尤其是在用Na2 O等摩尔取代K2 O时 ,系统的组成一定时 。

水热条件下CaO—MgO—SiO_2—H_2O体系中反应物的竞争与产物的转化机制

本文研究了 Ca O—Mg O—Si O2 — H2 O体系的水热反应特性。结果表明 :在 Ca O— Mg O—Si O2 一 H2 O系统中 ,Ca O优先与 Si O2 反应生成水化硅酸钙 ,Mg O部分固溶于水化硅酸钙中 ,部分生成 Mg( OH) 2 ,部分与剩余的 Si O2 反应生成水化硅酸镁 ;Mg O固溶时 ,可促进托勃莫来石向硬硅钙石转化 ,不固溶 。

0.20R_2O-0.45CaO-0.35ZnO-Al_2O_3-SiO_2系统的相变

通过大量的配方实验 ,利用OM、TEM和XRD分析 ,研究了 0 .2 0R2 O - 0 .4 5CaO - 0 .35ZnO-Al2 O3-SiO2 系统的分相与析晶。研究结果表明 ,在Al2 O3含量高于 0 .30～ 0 .4 5mole的区域可以获得乳浊程度和光泽度各异的析晶乳浊釉 ,在低铝区可获得分相乳浊釉和分相玻璃 ,且乳浊程度随Al2 O3含量的降低、SiO2 含量的提高而提高。用Na2 O取代K2 O不利于系统的分相。试样中析出的晶体主要为硅锌矿、锌黄长石、白榴石和锌铝尖晶石。当R2 O全部由K2 O引入且Al2 O3含量较低时 ,主要为硅锌矿、白榴石和锌黄长石 ,Al2 O3 含量较高时则主要为白榴石、锌黄长石和锌铝尖晶石 ;用Na2 O等摩尔取代K2 O不利于白榴石和硅锌矿的析晶 ,而有利于锌黄长石的析晶 ;锌黄长石的析晶主要受组成的影响 ,对析晶保温温度不敏感。通过设计合理的配方、采用适当的烧成温度制度 ,可以获得结晶良好的析晶乳浊釉、分相乳浊釉、分相玻璃、硅锌矿或锌黄长石分相结晶釉或微晶玻璃。

CaO/Ca(OH)_(2)体系热化学储能应用关键问题的讨论

热化学储能由于系统的复杂性还未实现实际的应用。CaO/Ca(OH)_(2)体系是一种较为理想的热化学储能反应体系,通过对CaO/Ca(OH)_(2)体系实际应用中关键反应参数、反应床形式、物料循环方式和水的质热利用等一些关键问题的讨论。研究结果表明CaO/Ca(OH)_(2)体系应向更高温度(600~650℃)的压力型反应器发展,反应器内的气体应脱除CO_(2),需要根据实际需求开展更有针对性的物料循环方式设计,以及水的循环是目前应用系统最需解决的困难等结论。对这些关键问题讨论得出的结论,明晰了热化学储能系统应用研究的方向与困难所在,对其他类似的许多固—汽热化学反应体系也具有重要的意义。

溶胶-凝胶法研究CaO-MgO-Fe_2O_3-SiO_2玻璃粉

用溶胶 -凝胶法制备了 Ca O- Mg O- Fe2 O3 - Si O2 系玻璃粉 ,研究了粉体的性能及制备条件 .结果表明 :凝胶形成最佳温度为 6 0℃ ,溶液凝结时间短 ,颗粒小 .

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。

富Al_(2)O_(3)区域Al_(2)O_(3)-Na_(2)O-CaO-SrO系固态反应的研究

用理学X射线衍射仪、TG -DTA、IR -4 4 0红外光谱研究了富Al2 O3区域Al2 O3-Na2 O -CaO -SrO系的固态反应。煅烧过程固态反应的最终物相组成为Na2 O·1 1Al2 O3、CaO·6Al2 O3、SrO·6Al2 O3与α -Al2 O3共存。

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。

面向太阳能热发电的CaO-CO_(2)热化学储热技术研究进展

太阳能热发电技术是缓解能源危机、改善生态环境的重要技术,其通过配备储热系统可解决太阳能不连续供给与连续的电能消耗之间的矛盾。CaO-CO_(2)热化学储热技术具有来源广泛、成本低廉及储热密度高等优势,具有广阔应用前景。对CaO-CO_(2)太阳能储热系统展开回顾与总结,介绍了其储热原理及与太阳能电站集成方案,分析了影响钙基材料储热的影响因素,阐述了提高钙基材料循环储热性能及机械性能的方法,以期为高性能钙基储热材料的设计与制备,及其在太阳能发电厂中的大规模应用开发提供参考与指导。

SiO_2-Al_2O_3-CaO-Na_2O-MgO系微晶玻璃热膨胀系数的神经网络模型

应用人工神经网络建立了 Si O2 -Al2 O3 -Ca O-Na2 O-Mg O系微晶玻璃组成与热膨胀系数关系的网络模型 .结果表明 :本网络模型具有很高的预报精度 ,可以准确预测相应组成的热膨胀系数 ,人工神经网络为材料设计 ,性能预测提供了一条新的途径 .

CaO-BaO-SiO_2-TiO_2系统溶胶涂液的制备和凝胶化过程

采用溶胶－凝胶工艺制备０．１ＣａＯ－０．１ＢａＯ－ＸＳｉＯ２－（０．８－Ｘ）ＴｉＯ２和ＹＣａＯ－（０．３－Ｙ）ＢａＯ－０．３ＳｉＯ２－０．４ＴｉＯ２（Ｘ＝０～０．５，Ｙ＝０～０．３摩尔分数）两组四元系统浸涂液。根据粘度变化和凝胶时间研究了组成、水和醋酸加入量对溶胶涂液稳定性的影响，得出了配制稳定期长的浸涂液的配比。利用红外光谱和Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）探讨溶胶形成过程和凝胶向玻璃态转变过程中的结构变化。结果表明：溶液中ＣＨ３ＣＯＯ－取代醇盐中的ＯＲ基团分别与Ｓｉ４＋和Ｔｉ４＋配位，形成反应活性不同于原醇盐的新的前驱体醇盐；经５００°Ｃ热处理后凝胶的红外光谱中出现由Ｔｉ—Ｏ—Ｓｉ伸缩振动所引起的吸收带。ＸＲＤ谱证实６０°Ｃ干凝胶中有醋酸盐晶体，５００°Ｃ热处理后，这种晶体消失，凝胶中生成Ｂａ２ＴｉＯ４晶相。

空气气氛条件下CaO-Al_(2)O_(3)-CeO_(2)渣系在1500℃的相平衡关系

采用热力学平衡实验,结合SEM⁃EDS等检测方法,确定了空气气氛条件下CaO-Al_(2)O_(3)-CeO_(2)渣系在1500℃的相平衡关系,并绘制出该渣系的等温相图.在空气气氛条件下,CaO-Al_(2)O_(3)-CeO_(2)渣系在1500℃时存在着三种三相平衡(CA+CA2+CeO_(2),L+CaO+CeO_(2),L+CA+CeO_(2))和两种两相平衡(L+CeO_(2),L+CaO),根据各平衡相关系划分了相应相区,且CeO_(2)在该渣系中的最大溶解度为28%(质量分数).

用于太阳能光热发电系统的CaO/Ca(OH)2化学储热技术综述

借助大规模、低成本的储热技术实现全天候运行,进而降低发电成本、提升能源质量是太阳能光热发电技术相对于光伏、风电等技术的最大优势所在。近年来,CaO/Ca(OH)2化学储热体系以其储热密度高、反应效率高、安全性高、成本低等优越特性,从众多化学储热技术中脱颖而出。从过程机理、反应器装备及系统集成3个层面对CaO/Ca(OH)2化学储热体系的研究现状进行了综述,为进一步优化CaO/Ca(OH)2化学储能体系提供参考。首先介绍了该体系储/放热的基本原理,讨论并总结了用于解决固体反应物烧结、团聚结块的掺杂法和粒化法,随后分类并分析了反应器装备的型式及其各自的优缺点。研究现状表明,虽然掺杂法和粒化法能有效地改善颗粒物团聚现象,但同时会带来诸如副反应产物、储热密度下降严重、循环稳定性低等负面影响。固定床反应器操作不连续性,不适合工业级的应用,接下来围绕流化床反应器和移动床反应器的优化可能是研究工作更好的选择。