镁钙砂碳酸化反应活化能与抗水化性能的研究

采用TG—DTG技术,用多重升温速率方法,计算了镁钙砂颗粒表面碳酸化和水化碳酸化反应过程的表观活化能Ea,并对经碳酸化和水化碳酸化表面改性后的镁钙砂进行了抗水化性能测定。结果表明:镁钙砂水化碳酸化表观反应活化能Ea从单纯碳酸化时的189 kJ.mol-1降至155 kJ.mol-1;而经水化碳酸化表面改性后的镁钙砂的水化增重率则从单纯碳酸化时的0.95%降至0.43%。即镁钙砂碳酸化反应过程中水蒸气的引入提高了镁钙砂颗粒表面的反应活性,使其因碳酸化反应程度提高而抗水化能力增强。     

H2C2O4和CO2复合表面处理镁钙砂及其浇注料的性能

首先采用H2C2O4溶液对镁钙砂进行表面浸溃,然后在CO2气氛下于450℃1 h热处理而制得抗水化的镁钙砂,再以此镁钙砂和电熔镁砂为原料制成不同CaO质量分数(0、10%、20%、30%)的浇注料,并研究表面处理后镁钙砂的抗水化性,镁钙浇注料的抗水化性、物理性能、抗渣渗透性及其对钢水的脱磷和脱硫效果.结果表明,经H2C2O4和CO2处理后的镁钙砂,其表面形成了一层均匀的、在低温(低于600℃)下主要由CaC2O4和CaCO3构成的保护膜,使其抗水化效果优于用H3PO4或单独用CO2处理的.采用这种镁钙砂制成的镁钙浇注料具有良好的抗水化性能,其常规物理性能优于镁质浇注料和用未处理镁钙砂制的浇注料,抗渣渗透性能强于镁质浇注料的,脱磷、脱硫效果也较未处理镁钙浇注料的更显著.     

反应时间对CO2处理镁钙砖表面的影响

为了解决镁钙砖的水化问题,采用CO2对其进行表面处理。在水汽温度40℃、试验温度700℃、CO2流量4 L·min-1的条件下研究了不同反应时间(0～240 min)对镁钙砖表面的影响,利用扫描电镜检测表面生成物和反应层厚度,并采用煮沸试验法检测抗水化效果。结果表明:经CO2处理后的镁钙砖表面可生成CaCO3保护膜;随着反应时间的延长,试样表面的反应层厚度逐渐增加,当反应时间为180 min时,试样表面反应层厚度达110.5μm,抗水化效果最好。     

镁钙材料表面包裹MgO膜过程的热力学分析及试验验证

为了提高镁钙材料抗水化性能,对镁钙材料表面包裹MgO膜过程进行热力学计算与分析,得出MgO和C发生碳热还原反应生成Mg蒸气,扩散到MgO-CaO耐火材料表面附近,与通入的O2反应,生成MgO膜包裹镁钙耐火材料表面。根据热力学分析结果设计试验,以MgO和C为反应原料,在1600℃下通入O2对镁钙砂处理4h,并对处理后镁钙砂进行抗水化性测试和SEM分析。结果表明:包裹处理后的镁钙砂水化质量增加率为0.09%,约是包裹处理前的1/30;沉积在镁钙砂表面CaO上的新生MgO以小颗粒排列的形式形成膜,沉积在镁钙砂表面MgO上的新生MgO呈阶梯状生长。     

沉积MgO涂层提高镁钙砂抗水化性能

为了提高MgO-CaO材料的抗水化性能,采用MgO碳热还原和扩散氧化法在镁钙砂上沉积MgO涂层,研究了碳还原剂类型(炭黑、石墨和焦炭)、沉积温度(1 450～1 600℃)、保温时间(2～8 h)和氧气流量(分别为250和500 L·h-1)对w(CaO)约为22％和55％的两种镁钙砂沉积MgO涂层后的抗水化性能的影响.结果表明:(1)炭黑与石墨和焦炭相比,由于粒度细、反应活性高,用其作为还原剂的效果优于其他两者.(2)在1 450～1600℃范围内,随着沉积温度升高,处理后镁钙砂的抗水化性能提高.(3)随MgO涂层沉积时间的延长,处理后镁钙砂的抗水化性提高,但超过4h后,沉积生成的MgO达到了一定厚度,抗水化性不再变化.(4)在本试验条件下,氧气流量对涂覆后镁钙砂的抗水化性能影响不大.(5)用炭黑作还原剂,氧气流量为250 L·h-1,在1 600℃下沉积MgO涂层4h后,镁钙砂的抗水化性大大提高:w(CaO)≈22％的镁钙砂水化质量增加率从处理前的3.0％降至0.09％,粉化率从42.27％降至0.12％;w(CaO) ≈55％的镁钙砂水化质量增加率从处理前的2.8％降至0.10％,粉化率从26.47％降至1.16％.     

CO2处理镁钙砖表面研究

本文研究了利用CO2处理镁钙砖表面的防水化效果,利用XRD检测了新生成相的矿物组成,采用SEM观察和分析了新生成相的微观形貌分布,应用煮沸实验法测试试样的防水化效果,得出以下结论:用CO2处理镁钙砖表面,当CO2流量为5 L/min,反应时间为60 min,处理温度为600℃时镁钙砖的抗水化效果最好;当CO2流量为5L/min,反应温度为600℃时,反应时间越长镁钙砖的抗水化效果越好;通过XRD衍射分析结果可知,不同温度处理后镁钙砖表面都生成了CaCO3,反应温度越高衍射峰越强,CaCO3含量越大;通过扫描电镜分析可知CO2处理后的镁钙砖表面反应层为CaCO3,并且随着反应温度的升高,试样表面的反应层厚度逐渐增加.     

合成MgO-CaO砂的CO_2表面处理

对合成MgO－CaO砂表面进行了碳酸化处理的研究,并系统地探讨了最佳工艺参数。结果表明：当处理时间为60min,温度为700℃、水蒸气温度在35～45℃、CO2流量在4～5L·min－1时,可使合成MgO－CaO砂粉化率降至12％．     

LaCrO3对MgO-CaO材料的结晶及抗水化性能的影响

镁钙系耐火材料是冶炼洁净钢的一种优良耐火材料,但由于其易水化的问题严重限制了它的应用.本文以含50wt%CaO的MgO-CaO砂为对象,研究了添加LaCrO3对其抗水化性能和结晶特性的影响.结果表明:LaCrO3可明显地提高镁钙系材料的抗水化性能,其最佳加入量为1%.由试样断面的电镜扫描分析可知,LaCrO3可以有选择性的促进MgO-CaO质材料中CaO晶粒的生长.     

磷酸、磷酸盐近期国内外资料题录

国内部分(1 2 1 )　Ｋｅｇｇｉｎ结构钼磷酸钾纳米粒子的制备和表征 李芳等 (辽宁师范大学化学系 ) 光谱实验室 ,2 0 0 2 ,1 (1 2 2 )　聚磷酸盐表面处理镁钙砂的抗水化性能 侯冬枝等 (武汉科技大学高温陶瓷与耐火材料湖北省重点实验室 ) 耐火材料 ,2 0 0 2 ,1 　　摘要 :研究了合成ＭｇＯ ＣａＯ砂在聚磷酸盐溶液中处理后的抗水化性能 ,探讨了热处理温度及不同工艺条件对其性能的影响。结果表明 :用酸化的聚磷酸盐溶液处理的熟料 ,再采用二次煅烧工艺得到的颗粒抗水化性能较佳。(1 2 3 )　磷酸盐石墨铸型的配制 蔡安辉等 (常德师范…     

对添加CaO的MgO砂的研究

1 前言 笔者们对MgO-CaO系砂抗水化性的改善方法进行了一系列的研究。本文通过在以前报道的有利于高密度化的含铁氢氧化镁中任意添加CaO(CaO含量20％～5％)的方法,开发了高纯度、高体积密度的MgO-CaO系砂。可以确认,呈现出游离CaO进入方镁石结晶中的显微结构,从而抗水化性良好。尤其CaO含量在10％以下时,方镁石的结晶直径也增大,具有良好的抗水化性。 2 实验方法     

复合型添加剂LaCrO_3对MgO-CaO材料抗水化性能的影响

将分析纯CaO、MgO、LaCrO3分别粉磨至粒度≤74μm,CaO与MgO按质量比1 1混合,然后分别外加质量分数为0.6%、0.8%、1%、1.5%、2%、3%的LaCrO3,再分别于1 500、1 530和1 550℃保温3 h煅烧制成CaO质量分数为50%的合成MgO-CaO(镁钙)质耐火材料。通过对试样水化质量增加率的测定并结合XRD、SEM和EDS分析,研究了LaCrO3对合成镁钙质材料抗水化性能和结晶特性的影响。结果表明:LaCrO3加入质量分数≤1%时可以明显提高MgO-CaO材料的抗水化性,煅烧温度为1 550℃时,水化质量增加率最低,仅为0.183%。LaCrO3对MgO-CaO材料中CaO晶粒的生长有促进作用,而对MgO晶粒的生长促进影响甚微;Cr2O3与CaO在高温下生成了CaO.Cr2O3,能够促进烧结,同时包裹在CaO晶粒表面进一步减少了CaO与水接触的机会,从而提高了镁钙质耐火材料的抗水化性能。     

不同显微结构烧结镁钙砂的水化动力学分析

采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究了不同显微结构镁钙砂的水化反应机理,并推导出水化动力学方程。研究表明,镁钙砂的水化主要是CaO的水化,其致密度及CaO的分布影响其抗水化性能:镁钙砂的致密度越大,水蒸气向其内部扩散的阻力越大,水化程度越小。CaO呈弥散相分布的镁钙砂的水化呈现先由水化反应速率控速再由扩散速率控速交替进行的特性,其中,致密度较高且CaO分布较均匀的镁钙砂的水化反应速率常数及扩散速率常数均较小,因而抗水化性能较好;而CaO呈连续相分布的镁钙砂的水化在整个水化阶段都是由水化反应速率控速,其水化反应速率常数较CaO呈弥散相分布的镁钙砂的大,抗水化性能较差。     

不同条件对钢渣碳酸化反应的影响及动力学分析

钢渣碳酸化捕集固定CO2既可实现CO2的减排,又能改善钢渣的安定性,具有很好的发展前景.以转炉钢渣为原料,系统研究了不同气氛、温度、升温速率下钢渣的碳酸化反应.通过热重实验,分析了不同升温速率下钢渣碳酸化反应的速率和温度区间,计算了CO2和水蒸气气氛下钢渣碳酸化反应的活化能;利用XRD分析了不同条件下钢渣碳酸化试样中碳酸钙和游离氧化钙含量的变化规律.结果表明,不同气氛下钢渣碳酸化反应受温度的影响不同.单一CO2气氛下,钢渣碳酸化反应速率随着温度的升高而加快,在600～700℃范围内,碳酸化率达到最高;CO2和水蒸气同时通入时,钢渣碳酸化反应更易进行,在400℃已有明显碳酸化反应,随温度升高在600℃左右碳酸化率达到最大温度升高到700℃后,碳酸钙的分解反应明显加快,游离氧化钙增多.同时通入CO2和水蒸气的气氛下,在400～500℃时,钢渣碳酸化反应的活化能为2.35 kJ·mol-1.     

Fe_2O_3对白云石砖抗水化性能的影响

白云石砖主要原料是镁钙砂,提高白云石砖的抗水化性能就是要提高镁钙砂的抗水化性能。试验认为:(1)添加Fe_2O_3能够显著提高镁钙砂的抗水化性能,随着Fe_2O_3含量的增加,水化增重率呈下降趋势,材料的耐压强度及抗折强度增大,但是随着Fe_2O_3含量增加到1%后,材料的抗折强度、气孔率有明显大的波动;(2)烧成温度对镁钙砂的抗水化性能有一些影响,烧成温度升高,材料强度增加,气孔率降低,抗水化能力有一定的提高。该研究结果有利于白云石砖的质量控制,对水泥企业选用白云石砖具有参考意义。     

镁钙砂细粉碳酸化反应的热分析动力学研究

采用单一扫描速率法对镁钙砂细粉的碳酸化反应进行了热分析动力学研究,为镁钙砂颗粒表面碳酸化改性动力学研究提供相关信息。结果表明:镁钙砂中的MgO仅发生轻微碳酸化,因其碳酸化温度较低、反应量较小,且反应产物MgCO3在400℃后即开始分解,因此不会对镁钙砂中CaO的碳酸化反应产生太大影响;镁钙砂中CaO碳酸化反应的最大转化速率出现在700℃左右,碳酸化反应前期(相对转化率约小于38%)机理可用n=2的Avrami-Erofeev成核生长模式(机理)函数描述,后期(相对转化率约大于38%)则可用Ginstling-Brounshtein三维扩散模式(机理)函数描述。     

镁钙砂表面沉积MgO涂层的动力学分析

采用MgO碳热还原和扩散氧化法在镁钙砂表面沉积MgO涂层,研究了MgO涂层的沉积动力学、微观形貌、生长机制以及涂层厚度对镁钙砂抗水化性能的影响。结果表明：随着反应温度的升高,沉积过程存在两个控制机理,在1400～1500℃之间,为化学动力学控制,反应为一级反应,活化能为97.82 kJ·mol^-1;在1500～1600℃之间,沉积过程为扩散控制,扩散活化能为19.18 kJ·mol^-1;MgO涂层以方镁石和方钙石为基底均呈二维台阶状生长,但二者生长机制并不完全相同;抗水化实验结果显示最佳处理温度为1600℃、沉积时间为6 h,镁钙砂水化质量增加率为0.02%,约是处理前的1/150。     

镁钙砂表面抗水化膜的显微结构与性能

采用浸渍法 ,并引入第二相抑制膜生长过程中裂纹的生成和扩展 ,制备了镁钙砂表面多组元复合膜 ,研究了膜的组织和形貌 ,测定了材料的抗水化性能。结果表明 ,复合膜主要由Ca2 P2 O7、MgO、CaCO3构成 ,厚度 5～2 0 μm ,较均匀致密 ,无显微裂隙 ,与镁钙砂基体结合牢固 ;表面处理后的镁钙材料抗水化性能显著提高 ,用其制备的浇注料具有较镁质浇注料更好的物理性能     

抗水化镁钙质耐火浇注料的性能与显微结构

采用水化碳酸化处理镁钙砂制备的水结合含钙浇注料的物理性能等同或优于普通镁质浇注料的物理性能。结构分析表明 :镁钙砂的改性层厚度约为 8～ 9μm ,它并不会对浇注料的物理性能和使用造成任何有害影响。     

天然白云石合成镁钙砂新工艺的研究

结合一步煅烧与两步煅烧工艺,采用粒度8～5、5～3、3～1 mm的天然白云石,研究了900、950、1 000、1 100℃轻烧温度下原料的活性和烧结性能;通过改变生料与消化料的混合比例,研究了镁钙砂的烧结性和抗水化性。结果表明:最佳的轻烧条件是粒径8～5 mm,轻烧温度1 000℃;随着生白云石粉含量的增大,镁钙砂的体积密度先增大后减小,在生白云石粉质量分数为50%时镁钙砂的烧结性能最好,体积密度最大可达到3.35 g.cm-3;生白云石粉的质量分数<50%时对合成镁钙砂的抗水化性能影响不大,当生白云石粉的质量分数>50%时,其抗水化性能急剧下降。     

镁钙质中间包涂料的抗渣性研究

以表面改性处理的抗水化镁钙砂为原料制成了镁钙质涂料 ,并利用显微镜、扫描电镜等分析手段对其抗渣性进行了研究。结果表明 :研制的镁钙质涂料在高温下与渣反应形成了致密层 ,可抑制渣的进一步侵蚀