高铝粉煤灰中莫来石及硅酸盐玻璃相的热分解过程

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1、万方数据万方数据万方数据万方数据4专题论文硅酸盐通报第25卷由表5可看出：当Na：CO，加入量超过一定值后，在Na：CO，加入量增加相对较多的情况下，粉煤灰的分解率并没有显著增加。将在以下条件下得到的熟料标号为BSMl-1：m(Na：c0。)／m(粉煤灰)=1．0，880℃，lh。将BsMl．1加酸溶解，过滤得滤渣BSMl-2。图2为BSMl一l和BSMl-2的xRD图的对比。由表1可知：粉煤灰中除了SiO：，Al：0。还有少量其他的成分TiO：、Fe：03、MgO、caO等，这些成分较少，在熟料BsMl一l的xRD图上没有其存在

2、形式的显示，但它们的存在方式有可能会影响到粉煤灰的分解率。由图2看出，2个样品的衍射峰位置完全不同，经与JcPDs卡片对比，BsMl-2的主要物相为3caO·Al：O。。3cao·Al：o。是硅酸盐水泥熟料中常见的物相，因此推测它是在燃煤过程中形成的。由于滤渣只占熟料总量的不到2％，所以3ca0·Al：O，在BsMl．1的xRD衍射峰中没有显示。由表1知，粉煤灰BF旬1中含2．44％的caO，因而认为是caO的存在影响了粉煤灰分解率的提高。同时，可根据反应产物的物相进一步分析表3中各反应的发生情况。图2中BSMl—1的xRD图中没

3、有NaAl02和Na2sio，的峰值，主要物相为NaAlsiO。。图2中BsMl．1衍射图中莫来石的峰值已完全消失，故在焙烧过程中反应(4)必然发生，且莫来石已完全分解。在莫来石分解的同时应该有NaAJO：产生，而反应产物xRD图中并没有NaAlO：的峰，鉴于反应产物中只有NaAlSiO。一种物相，NaAlO：肯定是和玻璃相中的siO：反应生成了NaAlSiO。，即反应(6)发生。同时，因反应产物中不存在NaAlO：，故反应(6)应必优于反应(7)o一3(：tol‘m．2譬P～ii。．I．4讧1．1．tiOlO∞30柏50∞70踟

4、28，(。)图2BSMl．1与BSMl-2的xRD图对比Fig．2Contr嬲tofXRDpattemsforBSMl_2andBSMl—1先发生，即当体系中存在NaAl02时，siO：优先和NaAl0：反应生成NaAlsiO。，只有当有过量的siO：存在时才会和Na2C03反应生成Na2SiO，。综上所述，粉煤灰一Na：cO，体系热分解反应产物的物相由粉煤灰中的凡(sio：)／乃(Al：0，)决定：当体系中的儿(si02)／n(A120，)=2时，正好完全生成NaAlsio。；当体系中的凡(si02)／n(A1203)>2时，除

5、了有NaAlsi0。生成外，还应该有相应量的Na2sio，；当体系中的n(Si02)／凡(A1203)<2时，则除了有NaAlsi04生成外，还应有相应量的NaAl0：。本实验原料中n(Si0：)／凡(Al：O。)=1．8497<2，这解释了反应产物的XRD图中没有Na：sio。的峰值原因。但是同时，反应产物的xRD图中也没有NaAlO：的峰值，这可能是因为A1：O，过量较少，故而生成的NaAl0：的量较少，从而从图上得不到反映。考虑到成本及后续实验的需要，将Na：cO，的用量固定在m(Na：CO。)／m(粉煤灰)为1．00。4．

6、3保温时间的影响确定Na：CO，和粉煤灰的质量比为1．00，在1153K下进行实验。表6列出了不同保温时间下粉煤灰的分解率。当保温时间超过1．0h以后，粉煤灰分解率并没有明显增加。表6保温时间对分解率的影响Tab．6E脏ctofheatpreser、rati鲫劬eondecomposingrate保温时间／hO．51．01．52．03．O4．094．Ol97．6298．2298．4998．7898．64分解率／％5动力学实验Na。CO，与粉煤灰的反应属于固相反应的范畴，固相反应动力学是研究固相反应速率规律的。固相反应实际上是一些物

7、理过程及化学过程的综合过程，固相反应的速率由这些过程中速率最慢的过程控制。由于物质的质点在固体中扩散速率较慢，特别是随着反应时间的增长，反应产物层厚度增加，扩散阻力相应增大，使扩散速率减慢，从而使扩散速率逐渐控制整个固相反应的速率，因此，由扩散速率控制的固相反应情况较为普遍。克-金-布动力学方程(见式8)，属于反应速率受固膜扩散控制的固相反应动力学模型旧，10j，而且具万方数据第4期李贺香等：高铝粉煤灰中莫来石及硅酸盐玻璃相的热分解过程5有较高的普遍性。1-2／驴(1．力扔=胁(8)I因此，认为粉煤灰一Na2cO，体系的固相热分解

8、反应符合该方程，并通过以下实验进行了验证。将理论配比条件下的粉煤灰体系在1033K，1Cr73K，1113K，1153K下进行焙烧，测定粉煤灰的分解率．厂，按cr肌k—Ginstling—Bmunshtein方程作图，设l，=1—2／鲈一(1胡们，