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提高氧化鈣抗水化性能的措施

時間:2022-10-31來源:m.furinf.net

  為了提高氧化鈣材料的抗水化性能,人們對其水化機理進行了深入研究,并對如何獲得低氣孔率進行了深入研究.高密度.研究了抗水化性強的氧化鈣材料。主要研究措施可分為:促進燒結(jié)法.表面處理法.外加電場抑制水分子吸附法。

  促進燒結(jié)法

  促進燒結(jié)的關(guān)鍵是促進氧化鈣材料的燒結(jié)和致密性。隨著燒結(jié)溫度的升高,氧化鈣的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了演變,顆粒尺寸增加,晶格畸變和晶體參數(shù)減少,晶體發(fā)育良好,氧化鈣的水化活性降低。

  但是,提高燒結(jié)溫度會增加制備成本。相比之下,添加燒結(jié)添加劑法具有操作簡單、成本低的優(yōu)點,可以制備高密度、抗水化性能好的氧化鈣材料。

  根據(jù)燒結(jié)機理的不同,氧化鈣常見的燒結(jié)助劑分為固相燒結(jié)助劑,如固相燒結(jié)助劑ZrO2.TiO2.CeO2.La2O3.Mg(OH)他們不會和CaO形成低熔點化合物。另一種是液相燒結(jié)添加劑,會發(fā)生部分熔化和液體形成,如CuO.Al2O3.Fe2O3和MgAl2O4等。

  固相燒結(jié)

  單斜ZrO2可提高氧化鈣材料的抗水化性能,其基本原理是單斜ZrO2有效促進氧化鈣燒結(jié)致密化,降低游離氧化鈣含量。此外,還有氧化鈣和氧化鈣。ZrO2反應(yīng)產(chǎn)生疏水性CaZrO3.分布在氧化鈣晶體邊界,容易水化,有效防止水化反應(yīng),提高氧化鈣材料的抗水化性能。

  ZrO2添加過多會導(dǎo)致體積膨脹效應(yīng)加劇,降低材料的耐水性。研究結(jié)果表明,單斜斜ZrO2添加量為10wt氧化鈣材料具有好的抗水化性。

  在氧化鈣中加入TiO2后,由于氧化鈣和TiO2之間的燒結(jié)反應(yīng),在樣品中檢測到各種鈣化合物,包括鈣化合物,Ca2SiO4(C2S).Ca3SiO5(C3S)和Ca3Ti2O7.樣品的體積密度為2。.51g·cm-3提高到2.93g·cm-3、顯孔率由23.2%降至8.3%,氧化鈣材料的致密性和抗水化性得到提高。

  高溫下La2O3和CeO2與氧化鈣反應(yīng)形成固溶體,在材料中產(chǎn)生陽離子空位,促進燒結(jié)致密;燒結(jié)溫度為1650時℃氧化鈣樣品的致密度為98.5%[29]。古瑞琴等[30]在氧化鈣材料中加入氧化鈣材料CeO2,發(fā)現(xiàn)由于Ca2+和Ce4+半徑相近,形成不等價置換固溶體,促進材料燒結(jié),從而提高材料的耐水性。

  研究也發(fā)現(xiàn)了Mg(OH)2可提高氧化鈣的燒結(jié)致密性,主要是由于氧化鈣的燒結(jié)致密性Mg(OH)2不僅促進了氧化鈣顆粒的生長,而且使氧化鈣顆粒的尺寸更加均勻,改善了材料的微觀結(jié)構(gòu),降低了材料的孔隙率,提高了氧化鈣材料的抗水化性。

  液相燒結(jié)

  研究CuO燒結(jié)助劑對CaO結(jié)果表明:反應(yīng)過程中形成的液相CaO·CuO能促進材料在較低溫度下燒結(jié),當材料在較低溫度下燒結(jié)時,CuO添加量為1%(w)時,1550℃熱處理后材料的致密度提高到理論密度的93%。

  Al2O33可與氧化鈣反應(yīng)生成33CaO·Al2O3(C3A)相化合物,C3A它是一種低熔點礦物相,可以在低溫下出現(xiàn)液相,促進燒結(jié)。如果產(chǎn)量不大,材料的高溫性能就不會顯著降低。它主要分布在氧化鈣顆粒之間,并包裹在氧化鈣顆粒中,從而促進樣品的燒結(jié)致密性和氧化鈣顆粒的生長。

  Ghasemi-Kahrizsangi等[34]研究發(fā)現(xiàn)納米Fe2O3有利于促進氧化鈣材料的燒結(jié)和密化。作用機理包括三個方面:納米顆?梢蕴畛淇紫,提高材料密度,減少水化通道;納米Fe2O3在氧化鈣晶體中解度高,在氧化鈣中形成陽離子空位,原子遷移率高;此外,納米Fe2O3還有利于促進氧化鈣顆粒的生長,終提高燒結(jié)石灰的抗水化性能。當燒成溫度為1650時℃且添加納米Fe2O當質(zhì)量分數(shù)為8%時,氧化鈣材料的體積密度達到3%.20g·cm-3。

  添加MgAl2O4納米顆粒能顯著提高氧化鈣的抗水化性能,這是由于將游離氧化鈣轉(zhuǎn)化為游離氧化鈣C3A和CaO·Al2O3(CA)等等,從而降低材料中游離氧化鈣的含量,并通過形成致密的微觀結(jié)構(gòu)來促進致密。

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