高铁三水铝石型铝土矿烧结过程中氧化铝反应热力学

研究了高铁三水铝石型铝土矿烧结过程中Al_2O_3与CaCO_3、CaO、SiO_2及FeO反应的热力学规律.结果表明:在1 473～1 673 K温度下,Al_2O_3比Fe_2O_3更易与CaCO_3反应;Al_2O_3与铁酸钙(2CaO·Fe_2O_3和CaO·Fe_2O_3)反应不能生成3CaO·Al_2O_3,当烧结温度大于1 000 K时,可以与2CaO·Fe_2O_3反应生成12CaO·7Al_2O_3;SiO_2比Al_2O_3更易与CaO结合,Al_2O_3与SiO_2直接反应生成硅酸铝的可能性较小;当烧结温度为1 473～1 673 K时,除CaO·2Al_2O_3和CaO·Al_2O_3不能向3CaO·SiO_2转变外,其余铝酸钙均可在SiO_2的作用下向硅酸钙转变;2CaO·Al_2O_3·SiO_2是CaO、Al_2O_3和SiO_2三者直接反应的产物,不能由硅酸钙和铝酸钙相互反应生成;CaO、Fe_2O_3、Al_2O_3和SiO_2四元矿物存在时,烧结过程优先生成2CaO·Al_2O_3·SiO_2和4CaO·Al_2O_3·Fe_2O_3,这与烧结实验结果相符.     

Na_2O-Al_2O_3-Fe_2O_3(FeO)系相互作用的研究

对于用燒結法生产氧化鋁来說,了解Na_2O—Al_2O_3—Fe_2O_3系中和Na_2O—Al_2O_3—FeO系还原燒結时发生的过程,是有很大意义的。过去对Na_2CO_3和Al_2O_3,Na_2CO_3和Fe_2O_3之間的二元反应,以及这时获得的化合物的性质,都曾进行过比較充分的研究。至于关于三元系的概念,則还沒有統一的見解。例如,許多研究者认为,最初是生成铁的亚铁酸盐,而当溫度上升到1000℃以上时,氧化鋁将     

高岭石与氧化铁在还原焙烧过程中的反应行为（英文）

铝硅酸盐矿物中氧化硅和氧化铝的预先分离对从高硅含铝物料中提取氧化铝具有重要意义。本文作者研究高岭石与氧化铁在还原焙烧过程中的反应行为。热力学计算以及还原焙烧实验结果表明,由氧化铁还原得到的氧化亚铁优先与高岭石中的氧化铝反应而生成铝酸亚铁;与此同时,高岭石中的氧化硅转变为石英固溶体或者方石英固溶体。在有足量碳粉存在的条件下,过量的氧化亚铁和氧化硅反应生成的硅酸亚铁随着焙烧温度的升高进一步还原成氧化硅和金属铁。然而,升高焙烧温度及降低Fe_2O_3/Al_2O_3的摩尔比均能促进莫来石的形成。控制高岭土、赤铁矿和煤灰中Fe_2O_3/Al_2O_3/C摩尔比为1.2:2.0:1.2,在1373 K下还原焙烧60 min即可实现高岭石完全转变为独立的氧化硅和铝酸亚铁。研究结果有望为铝硅酸盐矿物中氧化铝和氧化硅的综合利用提供新技术。     

Fe_2O_3-TiO_2-SiO_2系相平衡状态图

文中以固相反应方法研究了Fe_2O_3—TiO-2—SiO_2三元系相平衡。通过研究证实了在碱石灰烧结法熟料中Fe_2O_3、TiO_2与SiO_2间不会有三元化合物产生。     

Fe_2O_3-CaO-TiO_2体系下铁酸钙的合成过程及TiO_2和CaTiO_3的影响（英文）

为了确定高钛型钒钛磁铁矿烧结过程中铁酸钙的生成是受TiO_2还是TiO_2和CaO形成的CaTiO_3影响,首先利用Fe_2O_3和CaO的纯试剂合成了铁酸钙,并研究了TiO_2和CaTiO_3对钛铁酸钙(FCT)形成的影响。在Factsage 7.0软件进行热力学计算的基础上,通过在空气气氛下进行烧结,获得了在1023～1423 K温度范围内、不同烧结时间的不同样品。通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析等表征手段,对烧结样品的物相转变和微观结构变化进行了表征。发现FCT的形成过程主要分为2个阶段:前一阶段为1023～1223 K温度范围内Fe_2O_3与CaO之间的反应,合成产物为Ca_2Fe_2O_5,反应方程式为"Fe_2O_3(s)+2CaO(s)=Ca_2Fe_2O_5(s)";后一阶段为1223～1423 K温度范围内Ca_2Fe_2O_5和Fe_2O_3的反应,主要产物为CaFe_2O_4,反应为"Ca_2Fe_2O_5(s)+Fe_2O_3(s)=2CaFe2O4(s)",该阶段尤其是温度为1423 K时,反应速率显著加快,随温度的升高CaTiO_3显著增加。然而,Ti元素在铁酸钙中的固溶很难实现,TiO_2与铁酸钙之间的反应不是形成FCT的有效途径。随着保温时间的延长,CaTiO_3和FCT相界中Fe元素含量增加。FCT主要是通过Fe组分在CaTiO_3中固溶形成的,主要反应是"Fe_2O_3+CaTiO_3(s)=FCT(s)"。     

应用Fe_2O_3和TiO_2金属热还原进行添加TiB_2和TiC的FeAl/Al_2O_3复合材料的燃烧合成（英文）

通过Fe_2O_3和TiO_2金属热还原自蔓延高温合成(SHS)制备添加TiB_2/Al_2O_3 and TiC/Al_2O_3陶瓷相的铁铝基金属(FeAl)复合材料。反应物粉末包括铝热剂0.6Fe_2O_3+0.6TiO_2+2Al以及元素铁、铝、硼与炭黑。复合材料成分为x FeAl-0.6TiB_2-Al_2O_3 (x=2.0～3.6)和y FeAl-0.6TiC-Al_2O_3(y=1.8～2.75)。当复合材料中FeAl含量增加时,燃烧反应的放热量下降,最终两组燃烧反应的可燃极限分别为x=3.6和y=2.75。根据燃烧波的动力学分析,合成两种FeAl复合材料的反应活化能为Ea=97.1and101.1kJ/mol。从产物的XRD分析可确认生成FeAl/TiB_2/Al_2O_3和FeAl/TiC/Al_2O_3复合材料。SEM显示FeAl为致密多晶结构,而陶瓷成分TiB_2、TiC和Al_2O_3呈微米颗粒状分散于复合材料中。合成的FeAl-TiB_2-Al_2O_3和FeAl-TiC-Al_2O_3复合材料的硬度为12.8～16.6GPa,断裂韧性为7.93～9.84 MPa·m~(1/2)。     

人造宝石Al_2O_3单晶及高温烧结α_4-Al_2O_3电镜分析

用电子显微镜、化学腐蚀等方法研究了人造宝石Al_2O_3单晶及高温烧结α_4-Al_2O_3的结构特征,宝石Al_2O_3单晶位错密度为10~6～10~7/m~2。X射线衍射表明,人造宝石Al_2O_3系α_4-Al_2O_3型,单晶在A8710腐蚀剂中十分稳定。研究结果为确定高温烧结α_4-Al_2O_3多晶的晶粒提供了依据,已应用于工业生产。     

La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2三元渣系中La_2O_3的活度

实验测得La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2三元渣系不同组成时La_2O_3的活度,并作出等活度图;同时确定该渣系在1600℃下的熔化区域。活度测定所依据的反应为 (La_2O_3) 3C2[La]Sn 3CO↑由实验结果得知:当La_2O_3浓度不变时,La_2O_3活度随CaF_2浓度的增加或Al_2O_3浓度的减少而增加;当CaF_2或Al_2O_3浓度不变时,La_2O_3活度都随La_2O_3浓度的增加而增加。     

准化学平衡条件下Al_2O_3对烧结铁酸钙生成的影响

基于准化学平衡、空气气氛条件下,模拟高碱度烧结矿配料,进行烧结相平衡实验,研究了不同温度和Al_2O_3含量对五元系铁酸钙SiO_2-Fe_2O_3-CaO-Al_2O_3-MgO矿相的影响。采用FactSage软件对铁酸钙生成量进行了模拟计算和分析。结果表明:温度升高和Al_2O_3添加均促进了铁酸钙的生成,而Al_2O_3含量过高会减少液相数量,阻碍铁酸钙生成;1 300℃、w(MgO)=2.0%,Al_2O_3含量增加促进了铁酸钙针状晶型的长大;1 350℃、w(Al_2O_3)≥2.5%时,铁酸钙含量减少,产生了次生赤铁矿,高温时不利于矿相中铁酸钙的稳定。     

原位反应制备相互贯通Al_2O_3/Al复合材料

为制备相互贯通Al_2O_3/Al复合材料,采用有机泡沫浸渍法和浇注成型法制备SiO_2陶瓷,真空消失模铸造法将铝浸入泡沫陶瓷中、将SiO_2陶瓷埋入Al粉分别获得SiO_2/Al复合材料,对复合材料进行高温热处理。考察硼酸添加剂对SiO_2陶瓷性能和硼酸、温度对原位反应的影响,以及复合材料的组织演化。结果表明,硼酸的添加有利于SiO_2陶瓷致密度与抗弯强度的提高,并对原位反应有促进作用。随温度升高,SiO_2与Al之间的反应层厚度急剧增加。SiO_2泡沫陶瓷和Al原位反应生成Al_2O_3与Si,生成的Al_2O_3骨架由颗粒状Al_2O_3及连续网状Al_2O_3构成,保持了SiO_2泡沫骨架的原有结构;反应生成的Si进入到Al基体中形成了Al-Si合金。     

Al_2O_3多相体系中的ρ-Al_2O_3及水化特性

本文用D/max-3B X射线衍射仪,IR-440红外分光光度计等方法研究了Al_2O_3多相体系中ρ-Al_2O_3及其水化产物的特征。证实了α-Al(OH)_3在空气气氛、一定的升温速度下焙烧,也会形成一定数量的ρ-Al_2O_3,当在一定水化条件下进行水化,其水化产物为β_1-Al(OH)_3、α-AlOOH。导出了以2.8333M来计算Al_2O_3多相体系中ρ-Al_2O_3的量。     

K2O在烧结法中工艺矿物的研究

为认识生产中K_2O的变动对技术经济指标的影响,研究了K_2O—Al_2O_3、K_2O—Fe_2O_3二元系,K_2O—Na_2O—Al_2O_3、K_2O—Na_2O—Fe_2O_3三元系和K_2O—Na_2O—Al_2O_3—SiO_2、K_2O—CaO—Al_2O_3—SiO_2四元系,还研究了含K_2O矿物的溶解特性,熟料中K_2O与Na_2O比例的变动对烧成和溶出率的影响。     

ZnO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃与可伐合金的润湿性能

研制了一种新型的与可伐熔封的ZnO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃,研究了不同工艺条件下微晶玻璃与可伐合金间的润湿角大小,结果表明,熔封气氛和熔封温度对润湿性能影响很大,熔封时间影响最小.采用最佳的工艺条件,其润湿性能与现有的其它玻璃润湿性能相似.同时发现玻璃与可伐合金间的润湿角保持在10°～30°之间能得到质量良好的熔封产品.在基本不改变传统工艺制度的条件下,可完成锌铝硼硅系微晶玻璃与可伐合金的熔封,即利用排蜡过程同时完成微晶玻璃的形核,熔封后在稍低温度保温或减慢冷却速度可以完成微晶玻璃的结晶过程.锌铝硼硅系微晶玻璃与预氧化可伐合金的封接依靠玻璃中的SiO_2与FeO或Fe_3O4发生界面反应形成牢固的结合.     

MgO-B_2O_3-SiO_2三元体系熔渣表面张力计算

基于熔渣结构离子与分子共存理论和Butler方程建立了MgO-B_2O_3-SiO_2系表面张力计算模型,计算了该体系及其二元子体系的表面张力值,考察了熔渣表面张力随熔渣组分的变化规律,以期为含B2O3渣系控制提供参考。结果表明:本模型计算的熔渣表面张力值与文献实验值吻合较好,模型平均相对误差为9.73%。Mg O-B_2O_3和B_2O_3-SiO_2二元体系中,熔渣表面张力随着B_2O_3含量的增加而降低,纯氧化物表面张力值与形成氧化物的阳离子静电势及氧化物中离子键分数有关。MgO-B_2O_3-SiO_2三元系中,熔渣表面张力随着B_2O_3和SiO_2含量的增加而减小,且B_2O_3对表面张力的影响更加显著;随着Mg O含量的增加,熔渣表面张力逐渐增大。     

Al-SiO_2体系反应生成纳米Al_2O_(3p)/Al复合材料的机理

采用放热弥散法,利用Al和纳米SiO_2混合粉末,原位制备了纳米α-Al_2O_(3p)/Al复合材料。用X射线衍射仪、扫描电镜、差示扫描量热法以及能谱仪分析了复合材料的组织组成,并研究了该体系的反应机理。结果表明,Al-纳米SiO_2体系经900℃保温30 min可以反应完全,生成纳米Al_2O_3和Si,其中纳米Al_2O_3的体积分数可达7%且在铝基体上均匀分布;该体系的反应激活能随着反应的进行不断提高,说明在该体系化学反应的最后阶段必须提供足够能量,才能保证反应进行完全。     

CaSiO_3复合添加剂对CaZrO_3~-Al_2O_3接触层抗Al_2O_3附着性能影响

骨料部分采用锆酸钙颗粒(粒度≤0.374 mm和≤0.147 mm),基质部分采用6%的α-Al_2O_3微粉,在基质部分分别加入2%、4%、6%、8%的CaSiO_3以及3% CaSiO_3-3% SiO_2、3% CaSiO_3-3% ZrSiO_4,经冷等静压成型、干燥后于1550 ℃,3 h烧成制得复合了CaSiO_3的CaZrO_3-Al_2O_3接触层,对接触层检测其显气孔率及体积密度,同时进行XRD及SEM分析,并建立抗附着模型对比了CaSiO_3复合添加剂对接触层抗Al_2O_3附着性能的影响.结果表明,随着CaSiO_3含量的增加,接触层的致密化程度先增加后减小,其促进CaZrO_3分解的程度变大,抗Al_2O_3附着的性能增强.在添加剂量相同的情况下,CaSiO_3复合添加剂抗Al_2O_3附着堵塞的效果要比单独加入CaSiO_3的好,其中CaSiO_3-SiO_2复合添加剂抗Al_2O_3附着堵塞的效果最佳.此外,CaSiO_3复合添加剂不仅可以细化CaZrO_3颗粒,而且使颗粒间结合更为紧密;颗粒越小,其晶界面积越大,CaZrO_3分解出的CaO沿晶界扩散就越快,从而与Al_2O_3反应的程度越大.     

ПЛОТНОСТЬ ШЛАКОВОЙ СИСТЕМЫ FeO-Fe_2O_3-CaO-P_2O_3

用最大气泡法和秤重法分别地测定了液态和固态的FeO-Fe_2O_3-P_2O_5和CaO-P_2O_5渣系的密度。密度随系统中FeO+Fe_2O_3或CaO浓度的增加而升高。把实验结果结合本文作者以前研究过的FeO-Fe_2O_3-CaO系的密度值并外插到纯FeO处,得FeO在1400℃时密度应为4.7±0.15克/厘米~3,在25℃为5.85克/厘米~3。把4.7克/厘米~3作为FeO在1400℃时的密度,校正了本文作者以前导出的一个计算工业炉渣密度的半经验公式。 此外,根据研究结果,还讨论了分层渣系FeO-Fe_2O_3-CaO-P_2O_5的密度。     

机床用WC/Al_2O_3复相陶瓷刀具材料的研究

以WC和α-Al_2O_3为主要原料,采用真空热压烧结工艺制备机床用WC/Al_2O_3复相陶瓷刀具材料。测试和分析了烧结样品的相对密度、弯曲强度、断裂韧度、硬度值、相组成以及显微结构。结果表明,当WC添加量为75%,微米α-Al_2O_3添加量为25%,烧结温度为1 600℃时,所制备的WC/Al_2O_3复相陶瓷刀具材料性能最佳,相对密度值为99.1%,弯曲强度为706.3 MPa,断裂韧度为8.91 MPa·m1/2,硬度值为19.14 GPa。最佳样品的主晶相为碳化钨(WC)和刚玉(Al_2O_3)。     

Mgo-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3体系富硼渣表面张力的计算

基于熔渣结构的离子与分子共存理论和Butler方程建立了MgO-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3体系表面张力计算模型,计算了该体系及其子体系表面张力值,考察了熔渣表面张力随熔渣组分的变化规律,以期为富硼渣调控和综合利用提供参考。结果表明:本模型计算的熔渣表面张力值与实验值吻合较好,模型平均相对误差为9.03%。含B_2O_3的二元体系中,B_2O_3组元显著降低熔渣表面张力,纯氧化物表面张力值与形成氧化物阳离子的静电势及氧化物中离子键的分数有关。含B_2O_3的多元体系中,熔渣表面张力随着B_2O_3含量的增加而显著降低,但随着MgO和SiO_2质量比、CaO含量和Al_2O_3含量的增加而逐渐增大,且CaO和Al_2O_3含量对含B_2O_3渣表面张力的影响基本相当。     

液态CaO-SiO_2和CaO-Al_2O_3-SiO_2渣中CaO的活度

利用石灰的加碳还原反应,设计了一个新的研究方法,以直接测定液态高炉型渣中CaO的活度.这一方法的成功,依靠溶剂金属的正确选择以降低熔液中钙的化学位,而使金属钙量提高到可以用化学分析测定的水平.我们估计钙在锡稀溶液中的活度系数很小,可能符合于我们的要求,因此研究了下列反应:CaO+C(石墨)=Ca(锡)+CO(气).以测定液态CaO-SiO_2和CaO-Al_2O_3-SiO_2渣中CaO的活度,在上式中符号下波纹线表示溶于渣中的组分,直线表示溶子金属中的组分,下同.对于CaO-Si0_2系,应用Gibbs-Duhem关系从CaO活度值算出了SiO_2的活度值,并根据一个统计力学模型讨论了活度曲线的形状.从CaO-Al_2O_3-SiO_2系的研究结果,可知在所研究的整个碱度范围內,渣中存在10%Al_2O_3都使CaO的活度增加;当Al_2O_3为20%时,则对CaO活度的影响视碱度不同而异.对Al_2O_3的这种行为,根据炉渣的离子结构理论提出了解释.