粉煤灰制备托贝莫来石晶须工艺及其机理
粉煤灰合成莫来石晶须过程中的相变特征
粉煤灰合成莫来石晶须过程中的相变特征论文
本文就粉煤灰合成莫来石晶须过程中的相变特征进行了研究。
在粉煤灰（FG）和普通石英（QS）的烧结体系中，由于FG
的脉状结构不仅能使SiO2 / Al2O3的比例达到高密度晶体形
成所必需的条件，而且还能够促进烧结反应，因此FG一般可
以用作结晶剂来制备莫来石晶须（MRS）。
然而，FG粉体在
高温下容易融化，如果融化后重新凝固会降低莫来石晶须的成分，从而影响性能。
本研究从动力学角度研究了 FG/QS烧结体系中莫来石晶须形
成的相变特征。
实验结果表明，当FG的掺入量低于30wt%时，体系中的晶相变有利于MRS的结晶生长；而FG的掺入量大
于30wt%时，体系中出现了液相变，而这种相变会降低莫来
石晶须的成分，从而影响性能。
另外，研究还表明，在800~1200°C的温度范围内，当粉体掺
入量大于30wt%时，烧结材料的晶粒度也会受到液相变的影响。
综上所述，粉煤灰合成莫来石晶须过程中的相变特征具有复杂性，FG/QS烧结体系中晶相变和液相变都会影响莫来石晶须
的性能。
因此，关键是要合理选择FG掺入量，适时加热，以
避免液相变的出现，确保烧结体系中莫来石晶须的质量。
粉煤灰用于制备莫来石-SiC材料的实验研究
2007年第1期 中国非金属矿工业导刊 总第59期收稿日期：2006-09-13作者简介：邢净，女，22岁，本科生，材料化学专业。
基金项目：中国地质大学(北京)科学基金和矿物材料国家专业实验室开放基金资助项目(A 05005)。
【试验研究】粉煤灰用于制备莫来石-SiC材料的实验研究邢 净, 李金洪, 张 凯(中国地质大学材料科学与工程学院，矿物材料国家专业实验室，北京 100083)摘要：利用粉煤灰、铝矾土、碳化硅为原料，在1 450℃下烧结制备了莫来石-SiC复合材料，采用XRD、SEM等手段研究了莫来石-SiC复合材料的性能、物相和显微形貌。
结果表明：当混合料M (其中Al/Si=1.0，摩尔比)=10%，所得材料的显气孔率、吸水率最小，分别为16.09%和6.27%，抗折强度和体积密度最大，分别为46.7MPa和2.57g/cm 3；此时，构成材料的主要晶相为SiC、莫来石和刚玉，莫来石的相对含量达到最大值，为38.99%。
SEM分析表明，生成的莫来石和刚玉镶嵌在SiC中间，当M =10%，莫来石呈现网状小球体的形态。
关键词：莫来石；SiC；复合材料；粉煤灰中图分类号：TQ536.4;TB332 文献标识码：A 文章编号：1007-9386(2007)01-0043-03Experimental Study on the Mullite-SiC Composite Materials From Fly AshXing Jing, Li Jinhong, Zhang Kai(School of Material Science and Technology , National Laboratory of Mineral Materials, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)Abstract: Mullite-SiC composite materials were made from fly ash, bauxite and SiC, and the properties, phase and morphology of the synthesized materials were studied by XRD and SEM in detail. The results showed that the optimum material properties can be obtained when M(Al/Si=1.0, molar ratio) =10%, the obtained materials own the following excellent properties and performance:apparent porosity 16.09%, water absorption 6.27%, flexural strength 46.7MPa, the bulk density 2.57g/cm 3; and the main phases are SiC,mullite and corundum; the relative content of mullite are 38.99%. SEM analysis results indicated that mullite and corundum are inlayed in the matrix of SiC, and mullite exists in the shape of reticular-like ball when M=10%.Key words: mullite; SiC; composite materials; fly ash碳化硅最初在工业上主要用作磨料，由于它具有许多优良特性，如耐高温、抗热震和良好的热传导性等，早在1893年就被用作高温材料，随后在工业上的应用越来越广泛[1]。
粉煤灰制备托贝莫来石晶须工艺及其机理
粉煤灰制备托贝莫来石晶须工艺及其机理粉煤灰制备托贝莫来石晶须工艺及其机理托贝莫来石型硅酸钙材料具有市场容量大、强度高、导热系数低、容重低等突出优势,在建筑外墙、工业炉窑等重要节能领域应用前景广阔。
粉煤灰是我国主要固体废弃物之一,粉煤灰的大量堆积,给我国造成了严重的社会问题和环境问题。
本研究以开发粉煤灰量大面广综合利用途径为出发点,并结合我国节能减排的重大需求,提出以粉煤灰为硅质原料采用动态水热法合成托贝莫来石晶体的新方法,重点研究粉煤灰合成托贝莫来石晶须的新工艺及反应机理。
论文取得的主要创新性进展如下：(1)探索并优化了以粉煤灰作为硅质原料制备托贝莫来石晶须的新工艺,获得了最佳的工艺条件：Ca/(Al+Si)摩尔比1.0,反应时间5h,反应温度220℃,液固比30mL/g,搅拌强度为200～400rpm。
在最佳条件下合成的托贝莫来石为晶须相互缠绕而成的球形二次粒子。
(2)深入研究了机械活化对提高粉煤灰反应活性的影响机制。
研究结果显示,机械活化作用后,粉煤灰比表面积大幅提高,反应活性点大幅增加,极大地提高了粉煤灰的反应活性,使合成的托贝莫来石晶型更加完整,晶须长径比变大,晶须相互缠绕形成的球形二次粒子表面更加光滑,二次粒子累计孔体积显著增大,这些变化非常有利于托贝莫来石制品绝热保温性能和强度的提高。
(3)明晰了粉煤灰合成托贝莫来石的反应机理。
在反应过程中,粉煤灰表面活性Si02优先和Ca(OH)2反应,生成C-S-H凝胶,同时在溶液中OH-的作用下,粉煤灰表面非活性Si02不断被活化,参与与Ca(OH)2反应；生长在粉煤灰表面的这些凝胶,在特定反应体系下,不断晶化、纤维化,并进而相互缠绕成球形二次粒子；粉煤灰中的A1由于与Si性质相似,可部分取代[Si04]4-中的硅,取代位置以Q2和Q3位置为主,取代量最高可达16%。
由于铝的取代作用,使得这种含铝托贝莫来石耐热温度比纯托贝莫来石高出90℃。
用粉煤灰生产陶瓷用莫来石材料
4 结
语
用锦州电厂粉煤灰加 入适量粘结剂 和复合添加 剂, 可生产出符合 GB/ T 1743、 1、 2、 - 1998 要求的粉煤 灰陶粒。 用粉煤灰生产烧结陶粒有利废、 节能、 节省土地资 源等优点, 具有一定的经济效益和社会效益。对原有 生产粘土陶粒的生产工艺进行适 当改造, 增 加配料、 干、 湿混料搅拌及冷却工序, 并适当调整工艺参数和烧 成制度, 可以生产出符合要求的粉煤灰陶粒。
/%
烧失 3. 53 1. 03 0. 82 4. 95 0. 10
试 制 1 A 灰 试 制 2 B 灰
不处理 磁选焙烧
各取 50g 处理过的粉煤灰 , 分别加入 50g 氢氧化 铝与 型氧化铝和 型氧化铝混合 , 然后加入 10% 重 量的水, 在 1t/ cm 2 压力下压制成直径 16mm 、 高 14m m ~ 16mm 的圆柱体试件, 送入电炉, 按 150 / h 升温速 度烧至 1500 , 恒温 2 小时 , 形成莫来石烧结体 , 其性 能如表 2 所示。 试制 2 使用表 1 所示的 B 种粉煤灰, 由于其铁 分少 , 只进行脱碳除铁处理, 不作水洗和酸洗。在处理 过程于 50g 粉煤灰中加入 50g - 型氧化铝充分混合, 按试制 1 方法成型和烧结, 形成莫来石。产品性能也 如表 2 所示。 表 2 表明, 粉煤灰 - 氧化铝通过固相反应生成的 莫来石与高岭土 - 氧化铝通过固相反应生成的莫来石 性能几乎无差异 , 但强度特性更优异。另外, 用粉煤灰 制取的莫来石的 X 射线衍射图 ( 图略 ) 表明, 莫来石结 晶与高岭土- 氧化铝制取的莫来石结晶相同。
化学组成/ % SiO2
平均粒度为 7 m~ 8 m 的细粉, 用热水边搅拌边洗涤 ( 热水 1L , 温度 80 ) , 再用一定浓度的盐酸 1L 于温 度 80 下边搅拌边洗涤 2 小时然后过滤, 干燥。
2021探讨合成莫来石晶须形成机理范文1
2021探讨合成莫来石晶须形成机理范文 引言 莫来石(3Al2O3·2SiO2)是Al2O3·SiO2二元系统中常压下唯一稳定存在的铝硅酸盐相,由于其具有较高的熔点(1890#10℃),良好的抗蠕变性,较低的热膨胀系数以及在温度高达1300℃时抗折强度不会减小的优良特性而被认为是一种优良高温材料。
莫来石结构呈链状,其晶体自然生长形状为沿c轴延伸的长柱状、针状,通过控制合成条件获得莫来石晶须。
国内外关于莫来石晶须制备方法有许多,如溶胶-凝胶法,矿物热分解法,直接粉末煅烧法,高能球磨法和熔盐法。
熔盐法是一种近年来受到关注的粉体制备方法,与固相反应相比,熔盐体系能为反应提供一个液相环境,使各反应物扩散系数增大,降低反应体系的能量壁垒,有效降低反应温度和缩短反应需要的时间,使产物具有良好的微观形貌。
微硅粉是硅铁冶炼行业中尾气回收的一种副产物,在冶炼硅铁过程中一部分SiO气体逸出炉膛,在空气中氧化,冷却沉淀后经静电除尘设备收集的一种超细粉体颗粒,其主要成分含85~92wt%范围的SiO2和铁等其他物质,微硅粉化学组成变化主要依赖于电炉类型、电炉设计和冶炼原料的化学组成,在冶炼工艺一定的条件下,回收的微硅粉化学组成变化不大。
回收的微硅粉由于附加值低,利用率低,颗粒太细不仅给企业带来存储方面问题,且对环境造成一定的危害。
本实验利用微硅粉和硫酸铝为原料,在Na2SO4熔盐中合成莫来石晶须,探讨了合成莫来石晶须形成机理,对于利用废弃硅微粉生产莫来石陶瓷材料有借鉴意义。
2实验 2.1 实验原料与仪器 微硅粉(化学组成如表1);Al2(SO4)3·18H2O(AR,国药化学试剂);Na2SO4(AR,国药化学试剂);Ba(NO3)2(AR,国药化学试剂);无水乙醇(AR,中国天津)。
QM-QX全方位行星式球磨机,KSL-1700x高温烧结炉,KH-45-鼓风式烘箱,D8ADVANCE X射线衍射仪,JSM-7001F场发射扫描电子显微镜,Quadrasorb SI-MP比表面积与孔隙度分析仪。
电厂粉煤灰制备莫来石晶须
电厂粉煤灰制备莫来石晶须
谭宏斌
【期刊名称】《有色金属（冶炼部分）》
【年(卷),期】2010(000)003
【摘要】用略阳电厂的粉煤灰和硫酸铝为原料,焦磷酸钠为反应介质.研究了反应时间对试样产物的影响.结果表明:在1 300℃保温6 h和12 h试样的主要物相均为莫来石和玻璃相,莫来石含量分别为40.1%和41.9%.在1 300℃保温12 h试样中晶须的直径在0.1～0.4μm左右,最大长度大于3μm.
【总页数】3页(P25-26,41)
【作者】谭宏斌
【作者单位】陕西理工学院材料学院,陕西汉中,723003
【正文语种】中文
【中图分类】TB34
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粉煤灰制备托贝莫来石晶须工艺及其机理
托贝莫来石型硅酸钙材料具有市场容量大、强度高、导热系数低、容重低等突出优势,在建筑外墙、工业炉窑等重要节能领域应用前景广阔。
粉煤灰是我国主要固体废弃物之一,粉煤灰的大量堆积,给我国造成了严重的社会问题和环境
问题。
本研究以开发粉煤灰量大面广综合利用途径为出发点,并结合我国节能减排的重大需求,提出以粉煤灰为硅质原料采用动态水热法合成托贝莫来石晶体的新方法,重点研究粉煤灰合成托贝莫来石晶须的新工艺及反应机理。
论文取得的主要创新性进展如下：(1)探索并优化了以粉煤灰作为硅质原料制备托贝莫来石晶须的新工艺,获得了最佳的工艺条件：Ca/(Al+Si)摩尔比1.0,反应时间5h,反应温度220℃,液固比30mL/g,搅拌强度为200～400rpm。
在最佳条件下合成的托贝莫来石为晶须相互缠绕而成的球形二次粒子。
(2)深入研究了机械活化对提高粉煤灰反应活性的影响机制。
研究结果显示,机械活化作用后,粉煤灰比表面积大幅提高,反应活性点大幅增加,极大地提高了粉煤灰的反应活性,使合成的托贝莫来石晶型更加完整,晶须长径比变大,晶须相互缠绕形成的球形二次粒子表面更加光滑,二次粒子累计孔
体积显著增大,这些变化非常有利于托贝莫来石制品绝热保温性能和强度的提高。
(3)明晰了粉煤灰合成托贝莫来石的反应机理。
在反应过程中,粉煤灰表面活性Si02优先和Ca(OH)2反应,生成C-S-H凝胶,同时在溶液中OH-的作用下,粉煤灰表面非活性Si02不断被活化,参与与Ca(OH)2反应；生长在粉煤灰表面的这些凝胶,在特定反应体系下,不断晶化、纤维化,并进而相互缠绕成球形二次粒子；粉煤灰中的A1由于与Si性质相似,可部分取代
[Si04]4-中的硅,取代位置以Q2和Q3位置为主,取代量最高可达16%。
由于铝的取代作用,使得这种含铝托贝莫来石耐热温度比纯托贝莫来石高出90℃。