钐和锌双掺杂La_(9.33)(SiO_(4))_(6)O_(2)电解质的制备及其电导率

为提高磷灰石型电解质(LSO)的电导率,以氧化镧(La_(2)O_(3))、氧化锌(ZnO)和氧化钐(Sm_(2)O_(3))为主要原料通过尿素-硝酸盐燃烧法在600℃的温度下合成了掺杂钐和锌的La_(9.33)Sm_(x)Si_(5)ZnO_((25+1.5x))固体电解质粉末。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、变温介电测量系统对样品进行物质结构、表面形貌、电导率的表征。研究了不同温度和不同掺杂浓度下La_(9.33)Sm_(x)Si_(5)ZnO_((25+1.5x))的电导率。结果表明,Sm和Zn成功掺杂进入LSO的晶格中,样品具有典型的P63/m磷灰石结构且纯度高,LSO的形貌未改变。当Sm掺杂浓度为0.6,Zn掺杂浓度为1时,在温度为650℃下La_(9.33)Sm_(x)Si_(5)ZnO_((25+1.5x))的电导率达到1.50×10^(-3) S/cm;确定了最佳烧结温度为1400℃。La_(9.33)Sm_(x)Si_(5)ZnO_((25+1.5x))的电导率在同一温度下随着掺杂量的增加先提高后降低,掺杂样品的晶胞参数相比于未掺杂样品的晶胞参数增大,活化能随着掺杂量的增大先降低后升高。此外La_(9.33)Sm_(x)Si_(5)ZnO_((25+1.5x))的电导率在同一掺杂量下,随着温度的升高而提高。

Pr_(6)O_(11)加入量对菱镁尾矿制备Mg_(2)SiO_(4)-MgO复相砂性能的影响

为提高菱镁尾矿的综合利用率,解决其堆积污染问题,以浮选后菱镁尾矿为原料,分析纯Pr_(6)O_(11)为添加剂,经1 600℃保温3 h,通过固相法制备Mg_(2)SiO_(4)-MgO复相砂,研究了Pr_(6)O_(11)加入量(加入质量分数分别为0、1%、2%、3%和4%)对复相砂物相组成、显微结构和物理性能的影响。结果表明:1)烧后试样主晶相均为Mg_(2)SiO_(4),次晶相为MgO和MgAl_(2)O_(4),当Pr_(6)O_(11)加入量≥2%(w)时,生成Ca_(2)Pr_(8)(SiO_(4))_(6)O_(2)(硅酸钙镨);2)添加Pr_(6)O_(11)会促进Mg_(2)SiO_(4)晶体长大,同时将晶间低熔点CaMgSiO_(4)替换为高熔点Ca_(2)Pr_(8)(SiO_(4))_(6)O_(2),促使复相砂抗热震性随Pr_(6)O_(11)加入量的增加不断提高;3)适量添加Pr_(6)O_(11)会促进试样烧结,提升试样常温抗折强度,当Pr_(6)O_(11)加入量为2%(w)时,试样性能最优,其体积密度为3.03 g·cm^(-3),显气孔率为5.4%,常温抗折强度为65.2 MPa,抗折强度保持率为34.5%,抗热震性良好。

La_(2)O_(3)对镁质耐火材料抗渣性能的影响

为了适应冶金工业对镁质耐火材料具备更优异的抗渣性和更长的使用寿命的需求,采用菱镁矿和La_(2)O_(3)分析纯试剂为原料,对传统的镁质耐火材料进行改性。通过SEM和EDS检测手段,研究了熔渣对含镧镁质耐火材料的润湿行为,以及原位形成的CaLa_(4)(SiO_(4))3O对镁质耐火材料抗渣性能的影响机制。结果表明:通过加入La_(2)O_(3),使材料在烧结后更加致密,同时MgO晶粒长大,增强了对熔渣渗透的抵抗力;相比于未添加试样,添加La_(2)O_(3)能显著提高镁质耐火材料的抗渣侵蚀能力,熔渣对基体的侵蚀深度降低了43.2%;La_(2)O_(3)与熔渣中CaO和SiO_(2)之间发生化学反应生成的高熔点相CaLa_(4)(SiO_(4))3O大大提高了熔渣的黏度,使熔渣与材料基体之间的润湿性变差,降低了熔渣对材料的侵蚀速度。