TiO2加入量对富镁尖晶石烧结性能的影响
张智慧;李楠
【期刊名称】《耐火材料》
【年(卷),期】2005(39)2
【摘要】镁铝尖晶石因熔点高、硬度大、抗热震性和抗渣侵蚀性优良而被广泛用
于耐火材料行业。特别是近年来，人们认识到Cr6+化合物的危害，方镁石一尖晶石耐火材料应用于水泥回转窑、玻璃窑和精炼设备等以取代含铬材料。但由于MgO与Al2O3形成镁铝尖晶石时伴有7％左右的体积膨胀，因此，很难获得致密的烧结体。为了改善尖晶石的烧结性能，往往加入一些添加剂，如TiO2、MnO2、Cr2O3等。研究发现，TiO2对尖晶石烧结性能的改善优于其他氧化物。
【总页数】2页(P151-152)
【作者】张智慧;李楠
【作者单位】武汉科技大学高温陶瓷与耐火材料湖北省重点实验室,武汉,430081;
武汉科技大学高温陶瓷与耐火材料湖北省重点实验室,武汉,430081
【正文语种】中文
【中图分类】TQ17
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几种常用的低温烧结复合助剂 在实际生产中，单一助剂往往不能同时满足其烧结和机电性能的要求，一般情况下单一助剂在降低烧结温度的同时会导致陶瓷性能的降低，因此，采用多种不同助剂组成的复合添加剂要比单独使用其中一种助剂更为常见。在选配复合助剂时一般要遵循以下原则: (1) 不同助剂之间应具有协同促进烧结的作用，多种助剂复合添加与单一助剂相比可以更好的降低烧成温度; (2) 不同助剂之间最好不发生反应，否则会减弱或抵消其促烧作用; (3) 不同助剂之间可以起到相互补充的作用，一种助烧剂在促进烧结的同时对材料性能产生的不利影响可以由另一种助剂进行弥补，故一般根据烧结助剂的作用往往选择将可以降低烧结温度的助剂与可以改善烧结体显微组织结构和烧结性能的其他助剂搭配使用。 在具体选用不同助剂组成复合助剂的时候，一般形成低共熔体系的添加剂主要以玻璃形成体如SiO2为主，辅以玻璃中间体Al2O3、BeO、ZnO 等和玻璃调整体MgO、Li2O、BaO、CaO、Sr2O 等形成MgO-Al2O3-SiO2( MAS) ，CaO-Al2O3-SiO2( CAS) ， Li2O-Al2O3-SiO2( LAS) 等系统。对于高纯氧化铝陶瓷，通常都选用MgO 作为基本的烧结助剂进行添加，但是MgO 的高温挥发性会使陶瓷表面产生大的晶粒。由于稀土元素添加剂可以在添加量极低的情况下很大程度地减小氧化铝的晶界长大速率，现在多采用MgO 和La2O3或Y2O3等复合的形式加入到氧化铝陶瓷中。目前，比较常用的复合助剂主要有CaO-MgO-SiO2体系、MnO2-TiO2-MgO 体系以及CuO-SiO2体系。 1 CaO-MgO-SiO2体系 采用这一体系的烧结助剂，可在1500 ～ 1550 ℃左右合成氧化铝基陶瓷。薄占满等的研究表明体系中MgO 对氧化铝陶瓷的细晶显微结构起了重要作用，MgO 在烧结中能维持CaO/SiO2比，即维持烧结系统中的液相量，并有尖晶石、镁铝硅酸盐、铝硅酸盐、铝酸盐等多种第二相晶体生成，对晶界移动具有钉扎作用，它们有效地抑制了晶粒的生长; 同时引入了少量的La2O3、Sm2O3等稀土氧化物，使Al2O3陶瓷的烧结温度下降大约30 ℃，其表面显微结构也有所改善，这主要是由于La2O3和Sm2O3为网络变性离子，能够分解熔体网络而促进烧结。史国普等用CaO-MgO-SiO2玻璃和TiO2为烧结助剂，在1450 ℃下实现了氧化铝陶瓷的致密烧结，其相对密度随两种烧结助剂含量的增加先升高后降低，当CaO-MgO-SiO2玻璃含量为3%、TiO2含量为1%时，氧化铝陶瓷的相对密度达98．25%，并计算出液相烧结激活能为113．4 kJ /mol，表明扩散控制了烧结过程。吴义权等在α-Al2O3中加入CaO-Al2O3-SiO2添加剂在1550 ℃下无压烧结制备出原位生长棒晶自增 韧氧化铝陶瓷，由于液相烧结过程中发生异向生长的条件是晶粒受界面反应速率控制，因此这里扩散不是主要控制条件。 2 MnO2-TiO2-MgO 体系 黄丽芳的研究表明: 用注浆成型方法，通过加入MnO2-TiO2-MgO 复相添加剂，在1300℃下可以获得相对密度为95%的氧化铝陶瓷，其中MnO2可以促进烧结，而MgO起到了显微结构稳定剂的作用，在MnO2和 MgO含量一定的情况下，加入少量TiO2可使氧化铝烧结获得良好的力学性能，再加入过量的TiO2反而使强度降低。在MnO2-TiO2-MgO 复相添加剂中继续引入SiO2，当引入0.5%的SiO2时试样弯曲强度比相同条件下没有添加SiO2升高104.58MPa(53.95%) ，而SiO2的加入量到3%时弯曲强度又较加入0.5% 时有所降低，对洛氏硬度也有着相同的作用规律，可见SiO2对促进氧化铝陶瓷的烧结、弯曲强度和洛氏硬度的提高有非常显著的影响。
影响耐火材料烧结的因素 指导老师： 学院：能源科学与工程学院 专业班级：热动 姓名： 学号：
影响耐火材料烧结的因素 耐火材料的烧结盟一个复杂的、受多种因素制约的过程。影响烧结的主要因素包括原料的性质、添加剂、烧结温度和保温时间、烧成气氛以及坯体的成型方法和压力等。 一、原料的影响 原料对烧结的影响分为内因和外因两个方面。内因是物料的结晶化学特性，外因则主要体现为所用原料的颗粒组成。物料晶体的晶格能是决定物料烧结和再结晶难易的重要参数。晶格能大的晶体，结构较稳定，高温下质点的可移动性小，烧结困难。晶体结构类型也是一个重要影响因素，物料阳离子的极性低，则其形成的化合物的晶体结构较稳定，必须在接近熔点的温度下才有显著缺陷，故该类化合物质点的可移动性小，不易烧结。耐火材料中Al2O3 、MgO的晶格能高而极性低，故较难于烧结。 由微细晶粒组成的多晶体比单晶体易于烧结，因为在多晶体内含有许多晶界，此处是消除缺陷的主要地方，还可能是原子和离子扩散的快速通道。离子晶体烧结时，正、负离子都必须扩散才能导致物质的传递和烧结。其中扩散速率较慢的一种离子的扩散速率控制着烧结速度。一般认为负离子的半径较大，扩散速率较慢，但对Al2O3 、Fe2O3的实验研究发现，O2-通过晶界提供的通道快速扩散，以致正离子Al3+、Fe3+的扩散比氧离子慢，成为烧结过程控速步骤。 晶体生长速度是影响烧结的另一个晶体化学特性。例如MgO烧结时晶体生长很快，很容易长大至原始晶粒的1000～1500倍，但其密度只能达到理论值的60%～80%。Al2O3 则不然，虽其晶粒长大仅50～100倍，却可达到理论密度的90%～95%，基本上达到充分烧结。为使MgO材料密度提高，必须抑制晶粒长大的措施。 所用原料的粒度也是影响烧结致密化的重要因素，无论是固相烧结还是液相烧结，细颗粒
第九章 烧 结 例 题 9-1 试述烧结的推动力和晶粒生长的推动力，并比较两者之大小。 解：烧结的推动力是粉末物料的表面能（γSV ）大于多晶烧结体的晶界能（γgb ）。即γSV >γgb 。如若反之，γSV <γgb ，则烧结体会自发粉化。 晶粒生长的推动力是晶界两侧曲率的差异，在界面能驱动下，晶界向曲率半径小的晶粒中心推进，从而形成平均晶粒尺寸的增长。 烧结的推动力约为4～20J/g 。晶粒生长推动力约为0.4～2 J/g ，因而烧结推动力比晶粒生长推动力约大十倍。 9-2 一个氧化物粉末的表面能是10-4J/cm 2，烧结后晶界能是5.5×10-5 J/cm 2。若一个2μm 的粉末（假如是立方体）被烧结时，有多少能量被释放（假定晶粒不生长）？ 解：假若以一个立方体颗粒计： 424 43 3 6(210)10(210)3.0J cm ---????最初表面能＝ ＝ 42543 3 6(210)(5.510) 2(210)0.82J cm ---???? ?最后晶界能＝＝ 3cm J 22)82003(...=-=? 上式中：晶界能需要6/2，除2是因为每个内界面分属两个晶粒共同所有。 9-3 石英砂（直径1.0mm ）和石英粉（0.01mm ）若紧密堆积后，前者有体积密度1.6g/cm 3；后者为1.5g/cm 3。（a ）如何将两者混合使用才有最大堆积密度？（b ）最大堆积系数是多少？（c ）烧结后体积密度为2.6 g/cm 3，试问气孔率为多少？ 解：（a ）基础1cm 3砂＝1.6g 实际砂体积＝1.6/2.65＝0.6cm 3 气孔体积＝0.40cm 3 如果用石英粉去充填气孔空间，需石英粉：0.4cm 3×1.5g/cm 3＝0.6g 由此可知，1.6g 石英砂加0.6g 石英粉有最大堆积密度。 （b ）体积密度（1.6g 砂＋0.6g 粉）/1cm 3＝2.2 g/cm 3 最大堆积系数：830cm 1cm 2260cm 60cm 2260652603 3 33 ......=+=， （c ）相对密度=2.6/2.65=0.98 气孔率＝1－0.98＝0.02 9-4 某陶瓷体烧结前的孔隙为28%（体积百分比），烧结后的密度为5.03g/cm 3，其真密度为5.14 g/cm 3，问：（a ）烧结后孔隙率为多大？（b ）如果要求最终尺寸为16.3mm ，模子尺寸应为多大？ 解：（a ） 1g 的真体积＝1/5.14＝0.1946 cm 3
有害元素对高炉操作的影响 1有害元素在高炉中的行为 1.1碱金属危害机理 碱金属主要来源于铁矿石、焦炭等物质，碱金属常以复杂硅酸盐的形式存在于各种矿石中，这些复杂化合物在常规的烧结过程中去除很少。在高炉的中、上部，以复杂硅酸盐形式进入高炉的碱金属是很稳定的，当它随炉料下降到高炉下部高温区后，能按式(1)和式(2)进行还原，生成K 、Na [1]。 )()(2232g CO SiO g K C SiO K ++→+ (1) )()(2232g CO SiO g Na C SiO Na ++=+(2) 式(1)还原温度大于1550℃；式(2)还原温度大于1700℃。由于煤气的高速运动，反应不能达到平衡，只有小部分碱金属硅酸盐参加反应，生成的碱蒸气随着煤气流向上运动。在高温区产生的碱蒸气离开风口区后，能按式(3)至式(5)反应生成氰化物蒸气随煤气流上升。 )(2)(2)(22g KCN g N C g K →++ (3) )(2)(2)(22g NaCN g N C g Na →++ (4) CO N CO K CO g KCN 54)(22322 ++→+ (5) 夹杂着碱蒸气、碱金属氰化物及碳酸盐的高炉煤气流，在上升过程中与高炉料柱和内衬充分接触，其碱金属一部分被焦炭吸收，一部分沉积于耐火材料上，一部分随煤气排出炉外，炉料中大部分未还原的碱金属以硅酸盐形式随高炉渣排出[2]。被焦炭吸收和黏附在炉料上的碱金属及其化合物，随炉料下降到高炉高温区后又将挥发而重新进入煤气流中，这样导致碱金属的循环往复，最终出现碱金属的富 集，进而影响高炉冶炼的正常进行。锌是与含铁矿物在矿石中共存的元素，在天然矿石中锌的含量是微量的。入炉后分解成为氧化物ZnO ，随炉料下降，在CO/CO2=l ～5的条件下，于100℃以上的高温区还原成Zn 。Zn 的沸点为907℃，蒸发进入煤气，升至高炉中上部又被氧化成ZnO ，一部分随煤气逸出，另一部分黏附在炉料上，又下降而被还原、汽化，形成循环。 1.2 锌 Zn 蒸气可渗入砖衬缝隙中，冷凝并氧化成Zn0，体积膨胀损坏内衬，若ZnO 粘在炉墙上，则造成炉墙结厚或结瘤。随煤气逸出的ZnO ，能在上升管和下降管凝集，产生堵塞。Zn 凝集的温度随煤气中Zn 的浓度、环境气氛及压力不同而异，在500℃左右，CO 浓度很高时容易凝结。 2碱金属的影响 2.1对烧结矿性能的影响 2.1.1 还原性 碱金属能提高烧结矿的还原性能，其主要原因是碱金属对还原反应的催化作用及碱金属能增加烧结矿的气孔率。从这一方面来看，；碱金属对降低焦比是有利的，但其作用有限。 ????????????????????????????????????????? 作者简介：董万春，男，硕士研究生 2.1.2软熔性能 高炉冶炼时要求烧结矿具有较高的软熔温度和较窄的软熔温度区间，使高炉内的软熔 带处于较低的位置。当烧结矿碱度相同时，烧结矿中碱金属含量越高，其软熔温度越低。原因在于碱金属含量高时，将会和其他化合物反应而生成一些低熔点物质，从而使烧结矿软熔 温度明显降低。钒钛烧结矿高炉冶炼过程中钙、铁、硅的氧化物在还原气氛下固液反应生成的低熔点化合物钙铁橄榄石数量有限，其滴落温度升高，从而使软熔温度区间变宽。 2.1.3原粉化性能 碱金属含量对低温还原粉化率影响较小，对中温还原粉化率则影响显著。随着碱金属含
氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷制备及性能研究 邓茂盛 【摘要】本实验以纳米3Y-TZP和微米Al2O3为主要原料,采用常压烧结法制备致密的纳米ZTA复相陶瓷材料.当3Y-TZP含量为30wt％时,其相对密度达到最高,如烧结温度为1 400℃,试样的相对密度高达96.35％.在烧结温度范围内,试样中的颗粒会随着烧结温度的升高而增大,Al2O3颗粒随着3Y-TZP含量的增加而变小.纳米级的3Y-TZP颗粒会形成“内晶型”结构.在烧结温度为1 450℃时,含30wt％3Y-TZP的试样抗弯强度高达441.22 MPa. 【期刊名称】《陶瓷》 【年(卷),期】2018(000)010 【总页数】6页(P30-35) 【关键词】复相陶瓷;烧结温度;晶相组成;抗弯强度;硬度 【作者】邓茂盛 【作者单位】榆林市新科技开发有限公司陕西榆林718100 【正文语种】中文 【中图分类】TQ174.75 氧化铝陶瓷材料是现代无机非金属材料中的一个重要组成部分，其具有其它许多材料所没有的优良的性能。然而，由于氧化铝陶瓷存在室温强度低、断裂韧度差、脆性大的缺点，使其应用范围受到一定的限制[1]。而氧化锆具有好的断裂韧性，其
可以通过相变增韧来提高材料的力学性能，人们根据此原因研制出氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷[2]。近年来，纳米复合材料的研究成为材料科学领域的一个热点，尤其是以氧化铝为基体的陶瓷[3]。ZTA复相纳米陶瓷逐渐发展起来，利用相变增韧和第二相纳米颗粒增韧的叠加作用来改善Al2O3力学性能，被广泛应用于各项领域。 本研究是以纳米3Y-TZP和微米Al2O3为原料，采用液相烧结方式制备3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷。在最佳烧结条件下，研究不同含量的纳米3Y-TZP对3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷的致密化、相组成、显微结构以及力学性能的影响，并对其复相陶瓷的增韧机理进行探讨。 1 实验内容 1.1 实验原料 实验所用的原料如表1所示。 表1 实验所用的原料表名称化学式生产厂家纯度八水氧氯化锆ZrOCl2·8H2O国药集团化学试剂有限公司分析纯,纯度≥99.0%六水硝酸钇Y(NO3)3·6H2O国药集团化学试剂有限公司分析纯,纯度≥99.0%二氧化钛TiO2国药集团化学试剂有限公司化学纯,纯度≥98.0%二氧化锰MnO2天津市福晨化学试剂厂分析纯,纯度≥85.0%氧化铝Al2O3浙江省乐清市超微细化工有限公司—无水乙醇C2H5OH国药集团化学试剂有限公司分析纯,纯度≥99.7%氨水NH3·H2O天津市福晨化学试剂厂分析纯,氨含量25%～28%聚乙二醇1000H(OCH2CH2)nOH国药集团化学试剂有限公司化学纯PVA[C2H4OCH]n自制5g/100ml去离子水H2O自制— 1.2 试样的配方 样品的编号采用以下方式：以组份中的质量百分比进行编号。如：ZTA10表示 Al2O3∶3Y-TZP质量比为90∶10，添加剂MnO2和TiO2的含量各为1wt%。不同配方的ZTA如表2所示。
武汉理工大学2007耐材A标答 一、填空题（20分，每题2分） 1、耐火材料的物理性能主要包括烧结性能、力学性能、热学性能、和高温使 用性能。 2、材料的化学组成越复杂，添加成分形成的固溶体越多，其热导率越小；晶体结构 愈简单，热导率越大。 3、硅砖生产中矿化剂的选择原则为系统能形成二液区，并且系统形成液相的温度 低或不大于1470℃。 4、相同气孔率的条件下，气孔大而集中的耐火材料热导率比气孔小而均匀的耐火材料 大。 5、“三石”指蓝晶石、红柱石、硅线石，其中体积膨胀居中的是硅线石。 6、赛隆（Sialon）是指Si3N4与Al2O3在高温下形成的一类固溶体。 7、连铸系统的“三大件”，通常指整体塞棒、长水口和浸入式水口，其化学组成主要为 Al2O3、SiC、C、SiO2等。 8、高温陶瓷涂层的施涂方法主要有烧结法或火焰喷涂、等离子喷涂、低温烘烤 补强法和气相沉积法等。 9、不定形耐火材料所用的结合剂按硬化特点分有水硬性结合剂、热硬性结合剂、气硬 性结合剂和火硬性结合剂。 10、镁铝尖晶石的合成属固相反应烧结，影响其合成质量的因素主要为原料纯度或细度、 外加剂、烧成温度。 二、选择题（10分，每题5分） 1、不同耐火材料所对应的化学矿物组成特征1个0.83分 ①方镁石；②CaO；③K2O,Na2O；④刚玉；⑤Al2O3；⑥鳞石英。 2、白云石耐火材料抵抗富铁渣侵蚀能力的顺序：③＞①＞②，在⑤条件下更是如 此。1个1.25分①理论白云石；②高钙白云石；③富镁白云石；④氧化； ⑤还原。 三、判断简答题（28分，每题7分） 1、耐火度愈高砖愈好。 答：错。(2.5分)
耐火度是指耐火材料在无荷重条件下抵抗高温而不熔化的特性。而耐火材料在使用过程中不可能无荷重，因此，耐火度只能作为一个相对指标。(4.5分) 2、水泥因含有一定数量CaO，所以，为提高高温性能，浇注料应该采用超低水泥或无水泥 结合。 答：错。(2.5分) 浇注料向低水泥或无水泥方向发展主要是指Al2O3-SiO2系耐火材料，Al2O3、SiO2、CaO等高温下易形成低熔物影响高温性能，而刚玉或高纯铝镁系浇注料采用水泥结合，问题不大。(4.5分) 3、二次莫来石化因伴随体积膨胀，所以，在生产中应尽可能地避免。 答：错。(2.5分) 二次莫来石化主要是指高铝砖生产中结合粘土的SiO2与高铝熟料的Al2O3反应生成莫来石，并伴随体积膨胀，因此，在生产高铝砖过程中应尽可能地避免。但是，在生产高荷软耐火材料或低蠕变砖时，其原理正是利用这种反应产生的一定体积膨胀效应。(4.5分) 4、石墨能在钢铁熔体中溶解，对其有一定污染，因此，碳复合耐火材料前途黯淡。 答：错。(2.5分) 石墨尽管高温下对钢水有一定污染，但石墨熔点高、热膨胀系数小、热导率高、不易被渣润湿，因此，碳复合耐火材料具有优异的热震稳定性、抗渣渗透性。所以，在冶炼条件苛刻的关键部位仍然需要碳复合耐火材料。(4.5分) 四、论述题（42分，每题14分） 1、试区别热剥落、结构剥落、机械剥落所形成的主要原因，并说明提高这些性能的主要措 施。 答：热剥落：热震稳定性；结构剥落：渣渗透；机械剥落：机械冲击。2.5分主要措施： 热剥落：1）热膨胀系数小；2）导热率高；3）弹性模量小；4）微裂纹；5）少量液相； 6）晶须；7）合适强度。（至少3种） 4.5分 结构剥落：1）保证和提高原料的纯度，改善制品的化学矿物组成； 2）提高体积密度，降低气孔率； 3）引入不润湿外加物，提高直接结合率，增大二面角； 4）增大渣的粘度。（至少2种）4分 机械剥落：1）骨料硬度；2）泥料粒度组成；3）气孔率；4）结合性质。 或者1）提高密度；2）增大强度；3）制品的矿物组成，如固相、液相比例等； 4）组织结构，降低气孔率；5）提高材料颗粒结合的牢固性。（至少2种）3分
TiO2对烧结生产和高炉冶炼的影响 摘要本文分析TiO2对烧结利用系数、转鼓强度以及冶金性能的影响，采取提高SiO2/TiO2比值、提高料层厚度和配碳量、配加氧化锰、氧化硼、萤石等措施，改善烧结矿质量和利于高炉稳定顺行。 关键词TiO2烧结矿质量转鼓强度冶金性能 1 前言 随着钒钛磁铁精矿粉用于烧结，需要了解掌握高钛矿粉对烧结生产的影响，找出烧结矿矿物组成随TiO2含量变化的规律，以及高钛烧结矿对高炉冶炼的影响，为综合利用高钛矿石资源和提高烧结矿质量提供理论依据。 2 钛烧结矿的质量问题 2.1 钛烧结矿利用系数和转鼓强度低 钛磁精粉烧结，利用系数和转鼓强度低源于TiO2对矿物组成和显微结构的影响。钛磁精粉成球性和可烧性差于普通磁精粉，且形成的钙钛矿CaO·TiO2黏结相黏度大，料层阻力大，垂烧速度慢，利用系数低；TiO2极易与CaO反应生成熔点高、硬度大而脆的钙钛矿和钛榴石物质，使混合料熔化温度上升，液相量减少，混合料烧结性能差；渣相熔化温度上升，流动性变差，影响液相扩散与同化；钙钛矿阻碍磁铁矿氧化，使磁铁矿增加赤铁矿减少，且TiO2消耗大量CaO减少游离CaO，降低铁酸钙；钙钛矿结构致密还原性差，减少烧结矿孔隙结构，不利于其它反应的进行以及液相形成和流动，这是TiO2影响利用系数和转鼓强度的主因。某试验研究表明碱度2.45的烧结矿中，铁酸盐液相较多，钙钛矿液相减少；随着TiO2含量升高，转鼓强度和成品率呈降低趋势，TiO2含量低于9%时降低较快，9%～10%时降低幅度趋于平缓。 烧结过程实质是铁矿粉与CaO、SiO2、MgO、Al2O3等组分同化的过程，铁矿粉同化性是低熔点矿物生成液相的基础，同化性好则生成液相能力强，利于增加液相黏结相提高固结强度，同时铁酸钙生成能力强。研究表明钛磁精粉同化性差于普通磁精粉，且生成钙钛矿不利于液相流动；钛磁精粉连晶强度低于普通磁精粉，所以钛磁精粉烧结不利于提高转鼓强度和还原度。 2.2 钛烧结矿还原度差
tio2烧结温度 TIO2烧结温度 引言 二氧化钛（TiO2）是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用前景，如光催化、太阳能电池、传感器等。其中，烧结是制备TiO2陶瓷的重要工艺之一。烧结温度是影响TiO2陶瓷性能和微观结构的关键因素之一。本文将从TiO2的物理性质、烧结机理以及影响烧结温度的因素三个方面来探讨TIO2烧结温度。 一、 TiO2的物理性质 1. 晶体结构 TiO2晶体属于四方晶系，空间群为P42/mnm。其中，锐钛矿型（rutile）和金红石型（anatase）是常见的两种多晶形态。 2. 热膨胀系数 TiO2具有较小的线膨胀系数和较大的体膨胀系数。在高温下，其线膨
胀系数随着温度升高而增大。 3. 熔点 TiO2具有较高的熔点（1840℃），因此难以通过传统方法加工成形。 二、 TiO2的烧结机理 TiO2的烧结是指将粉末在一定温度下加压成型，通过晶粒间的扩散和重结晶使其形成致密陶瓷的过程。其中，烧结温度是影响TiO2陶瓷性能和微观结构的关键因素之一。 1. 热力学机制 在高温下，TiO2粉末表面会发生氧化反应，生成气体。当气体压力达到一定值时，会引起晶粒间的空隙闭合，从而实现致密化。 2. 动力学机制 随着温度升高，TiO2粉末中晶粒间距离减小，扩散速率加快。同时，在高温下晶界处也会发生重结晶现象，从而促进致密化。 三、影响TIO2烧结温度的因素
1. 初始粉末性质 初始粉末性质包括晶相、粒径、分布以及表面性质等。其中，晶相对于其他因素更为重要。锐钛矿型TiO2比金红石型TiO2更易于实现致密化。 2. 烧结条件 烧结条件包括温度、压力、时间等。其中，温度是影响致密化的关键因素。过低的温度会导致晶粒间距离过大，致密性差；过高的温度会导致晶粒长大、晶界消失，从而影响材料性能。 3. 添加剂 添加剂可以改变TiO2粉末表面性质、促进晶粒生长和重结晶等，从而影响烧结温度和致密化程度。常用的添加剂包括氧化铝、氧化锆等。 4. 热处理 热处理可以改变TiO2陶瓷的微观结构和物理性能。通常采用高温退火或者快速冷却等方法进行处理。
氧化镁对烧结的影响研究 氧化镁对烧结的影响研究 导言 氧化镁是一种常见的无机化合物，具有广泛的应用领域，其中之一便是在烧结过程中。烧结是一种将粉末状原料加热至高温下，使其颗粒结合为固体块状的过程。而氧化镁作为烧结助剂，可以显著影响烧结过程中粉末的结合性能和最终产品的物理特性。本文将就氧化镁对烧结的影响展开深入研究。 1.氧化镁的物理特性 1.1 晶体结构 氧化镁的晶体结构为六方紧密堆积，具有高度的结构稳定性和晶格完整性。这种结构对于烧结过程中颗粒的结合起着重要的作用。 1.2 熔点 氧化镁具有较高的熔点，约为2800℃。在烧结过程中，当温度升至接近氧化镁的熔点时，颗粒之间的结合会因为局部部分的熔化而增强。 2.氧化镁在烧结过程中的影响 2.1 细化颗粒尺寸
烧结过程中加入适量的氧化镁可以细化原料粉末的颗粒尺寸，增加表 面积，促进颗粒之间的接触和结合。这种细化的效果使得烧结过程更 加均匀，并且有利于形成致密的烧结体。 2.2 促进颗粒结合 氧化镁作为烧结助剂，可以在高温下与其他烧结原料反应，形成氧化 镁与其他原料的化合物，这种化合物会填充原料颗粒之间的空隙，改 善颗粒之间的结合性能。由于氧化镁的高熔点，它可以在烧结过程中 部分熔化，形成涂覆在颗粒表面的液相，使得颗粒之间的结合更加牢固。 2.3 调整烧结体的性能 氧化镁可以对烧结体的物理性能进行调整。烧结过程中适量添加氧化 镁可以改变烧结体的孔隙结构，提高烧结体的密度和硬度，增加其机 械强度。氧化镁还可以影响烧结体的导热性能、导电性能等。 3.对氧化镁在烧结过程中的理解与观点 在研究氧化镁对烧结的影响时，我们发现氧化镁的添加可以显著改善 烧结体的性能，包括颗粒结合程度、烧结致密度和机械强度等。然而，需要注意的是，氧化镁的添加量不能过高，否则可能导致烧结体的质 量下降，形成气孔、裂纹等缺陷。在使用氧化镁作为烧结助剂时，需 要合理控制添加量，以确保最终产品的质量。
不同类型含钛高炉渣主要冶金性能及物相 冯聪;储满生;唐珏;汤雅婷;柳政根 【摘要】根据渣中TiO2及Al2O3质量分数不同对高炉渣进行划分,以钒钛磁铁矿现场高炉渣为基准,采用纯化学试剂配制渣样,在中性气氛下对比研究低、中、高钛型钒钛矿高炉渣及低、中、高铝型钒钛矿高炉渣主要冶金性能.同时,运用XRD物相分析及Factsage 6.4热力学软件对各渣系主要组成物相及其变化进行分析.研究结果表明:低、中、高钛渣熔化性温度逐渐增大,初始黏度和高温黏度降低,渣系热稳定性和化学稳定性先变好后变差,渣中黄长石相骤减,辉石、钙钛矿相数量增多.低、中、高铝渣熔化性温度、初始黏度和高温黏度升高,渣系热稳定性和化学稳定性变差,渣中镁铝尖晶石等高熔点物相数量增多. 【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2016(047)008 【总页数】7页(P2556-2562) 【关键词】含钛高炉渣;TiO2;Al2O3;冶金性能;物相 【作者】冯聪;储满生;唐珏;汤雅婷;柳政根 【作者单位】东北大学冶金学院,辽宁沈阳,110819;东北大学冶金学院,辽宁沈阳,110819;东北大学冶金学院,辽宁沈阳,110819;东北大学冶金学院,辽宁沈 阳,110819;东北大学冶金学院,辽宁沈阳,110819 【正文语种】中文 【中图分类】TF524
钒钛磁铁矿是一种以铁、钒、钛元素为主，并伴有其他有价金属的多元共生铁矿，具有较高综合利用价值[1−2]。目前，钒钛磁铁矿主要以高炉流程冶炼利用，其炉渣主要组元为CaO，SiO2，MgO，Al2O3及Ti O2[3−4]。由于地域矿物形态多 变及实际高炉生产过程不同配矿需求，各钢铁企业钒钛磁铁矿高炉冶炼渣系成分的质量分数有所不同，性质也有所差异。通常，根据渣中TiO2质量分数不同，将钒钛磁铁矿高炉渣分为低钛渣(w(TiO2)＜10%)、中钛渣(w(TiO2)=10%~20%)及高 钛渣(w(TiO2)＞20%)[5]。而根据Al2O3质量分数不同，又可将其分为低铝渣 (w(Al2O3)<14%)、中铝渣(w(Al2O3)=14%~16%)及高铝渣(w(Al2O3)>16%)[6]。渣中主要成分的质量分数不同，使各高炉冶炼渣系冶金性能存在较为显著的区别。基于此，本文作者以钒钛磁铁矿现场高炉渣为基准，采用纯化学试剂配制渣样，通过考察相应渣系熔化性温度、黏度、稳定性及物相组成等，在中性气氛下设计并对低、中、高钛型钒钛矿高炉渣及低、中、高铝型钒钛矿高炉渣进行对比研究，以期为实际高炉炼铁生产提供一定的理论指导。 1 实验原料与方法 本文以国内某钢铁企业钒钛磁铁矿现场高炉渣为基准，采用纯化学试剂配制渣样，在中性气氛下对比研究了低、中、高钛型高炉渣及低、中、高铝型高炉渣主要冶金性能及物相组成。现场高炉渣化学成分(质量分数)为：CaO，35.06%；SiO2，32.74%；MgO，11.32%；Al2O3，13.84%；TiO2，6.93%；V2O5，0.11%。实验具体配料方案如表1所示。 为提高实验准确性，将焙烧干燥处理后的纯化学试剂按一定比例混匀置于内衬钼片的石墨坩埚，在氩气气氛下于高温电阻炉内1 500 ℃条件下熔化，形成均相渣， 冷却研细供实验使用。实验运用RTW−10熔体物性测定仪测试渣样黏度，炉渣黏度测量采用钼质测头。使用石墨坩埚(内径×高度为40 mm×70 mm；外径×高度 为50 mm×80 mm)盛渣，渣质量为140 g。为避免炉渣渗碳及喷溅，石墨坩埚内
TiO2加入量对替代铬的MgO—TiO2—Al2O3系熟料特性的影响 评价熟化性。 然后，将粉末用有机结合剂混合，经压力成型为二次烧结体试样，对其烧结性、抗热震性、耐熔渣侵蚀性进行测试。 表2、表3是二次烧结体试样烧结性、抗热震性、耐熔渣侵蚀性的配比，MgO为电熔镁砂。 （3）用在各个温度下烧成物的密度、气孔率和吸水率来评价烧结性。 （4）抗热震性的测试方法：将二次烧结体20 ㎜×20 ㎜×40 ㎜的试样在电炉中于1 000 ℃烧成后，保温0.5h，然后取出水冷，反复进行这种操作直到试样发生剥落，用水冷次数来测试抗热震性。 （5）耐熔渣侵蚀性的测试方法：将试样制成φ56㎜×H36㎜坩埚状进行烧成，在试样的凹处填充侵蚀剂，加热到1 600 ℃，保温2h，然后在切面上测出图1所示的侵蚀深度，涂黑处为焙烧侵蚀深度。其中最大的深度就是材料的耐熔渣侵蚀性。侵蚀剂组成的质量百分数是：Fe：CaO：SiO2=1：3：1。 2 试验结果
2.1二次烧结体试样的物理特性 2.2矿物组成 表中数值是X射线衍射峰值强度。MTA1试样，由MgO和MgAl2O4组成，MTA2—MTA4由MgO、Mg Al2O4—Mg2TiO4固溶体（以下称尖晶石固溶体）和CaO—TiO2组成。 2.3烧结性 从表4可以看出，二次烧结体试样烧结性能明显提高。由于MTA熟料的加入促进了耐火材料的致密化；TiO2含量越高，越能促进烧结的进行，致密化程度越大。 2.4 在抗熟化性方面，TiO2和Al2O3共存的组成可提高抗熟化性。 2.5 抗热震性 当TiO2和Al2O3共存时，可提高抗热震性，特别是当尖晶石组成接近尖晶石的理论组成时，可显著提高抗热震性。 2.6 各试样烧结体的熔渣侵蚀深度几乎没有显著的差别，但与MgO相比侵蚀深度减小。 3 讨论 （1）固定MgO含量（83wt%），调整TiO2加入量，在矿物组成方面尖晶石固溶体的X射线衍射峰值位置发生变化，也可以说是固溶体的组成发生变化。 （2）尖晶石固溶体中的尖晶石RR2O4 （Sps.s）分为二种类
尖晶石型掺杂镉锡酸锌的制备与光催化性能作者：郑秀君 来源：《硅谷》2008年第19期 [摘要]采用化学共沉淀法制备了尖晶石型掺杂镉的Zn2SnO4粉体。通过X射线粉末衍射(XRD)进行表征，利用紫外可见吸收光谱(UV-Vis)测试技术，研究粉体结构及不同掺杂量对光催化活性的影响，确定最佳掺杂量和热处理温度。以波长λ＝312nm的光源对茜素红水溶液进行光催化降解实验，讨论光催化剂用量、染料浓度、催化剂焙烧温度及时间、试液的pH值、光照时间等与染料脱色率的关系。结果表明，该复合氧化物粉体属立方晶系，组成为 (Cd0.06Zn0.94)2SnO4。在实验条件下，Cd2+的加入使Zn2SnO4的光催化活性明显提高。 [关键词]Zn2SnO4 掺杂共沉淀法制备光催化茜素红 中图分类号： TQ11 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1010005－02 半导体材料用于光催化降解水中污染物的研究是近十几年发展的技术。该技术工艺简单，成本较低，在常温下能使大多数难于生物降解的毒性有机物彻底氧化分解，且无二次污染，光催化剂易于重复使用。目前人们对TiO2光催化剂已进行了系统研究，并取得了大量成果[1]，但对尖晶石型光催化作用的研究刚刚起步。 尖晶石型Zn2SnO4具有氧缺位结构形式，主要应用于气敏、湿敏材料[2]和锂电池的阴极材料[3]。常见的合成方法有固相反应法[4]、水热法[5]、溶胶凝胶法[6]等。Wang[7]利用化学共沉淀法制备的Zn2SnO4在光催化分解苯时表现出较高的活性。Choi[8]曾报道采用金属离子掺杂会在半导体表面引入缺陷位置或改变结晶度，成为电子或空穴的陷阱，或生成复合中心而加快复合过程，改善光催化性能。为了探索其在印染废水催化降解中的应用，改进光催化活性，本文制备了未见报道的尖晶石型掺镉粉体(Zn1-XCdx)2SnO4，采用紫外光源，以蒽醌类染料茜素红作为降解对象，考察了掺杂前后催化剂的光催化性能。结果表明，掺杂后Zn2SnO4的光催化活性明显提高。 一、实验方法 （一）试剂和仪器
摘要之巴公井开创作 本文主要综述了镁铝尖晶石透明陶瓷制备的研究进展；分别介绍了镁铝尖晶石透明陶瓷的抗钢包渣侵蚀性能研究和透光性能研究, 同时介绍了分歧的镁铝尖晶石的制备, 还有镁铝尖晶石在各领域的应用, 并对其发展前景做了展望. 关键词：镁铝尖晶石；透明陶瓷；镁铝尖晶石性能；镁铝尖晶石制备 MgAl2O4 transparent ceramic preparation and Properties Research Abstract This paper reviewed the research progress in MgAl2O4 transparent ceramic preparation; then introduces the research study and transmittance properties of ladle slag resistance of mg Al spinel transparent ceramics erosion, also introduces the different preparation of magnesia alumina spinel, spinel and application in various fields, and has made the forecast to its development prospects. Keywords: Magnesia alumina spinel; Transparent ceramics; Magnesia alumina spinel properties; Preparation of magnesia alumina spinel 1 绪论 尖晶石是一组分子组成为AB 2O 4 的等轴晶系的系列化合物.在 所有的尖晶石类结构中, 氧原子是同等的, 以立方密聚积排列[1]
MgO对高碱度烧结矿强度的影响及机理 范晓慧;李文琦;甘敏;陈许玲;袁礼顺;季志云;余志元;黄晓贤;苏道 【摘要】The influence and mechanism of MgO on the tumbler index (TI) of high basicity sinter were studied. The result shows that TI of sinter decreases from 71.33% to 61.13%, while MgO mass fraction increases from 1.15% to 3.5%. The mechanism research shows that the temperature of liquid formation of sintering mix increases and the mass fraction of liquid phase decreases with the increase of MgO content. And Mg2+ mostly dissolves in magnetite which diffuses into crystal lattice of magnetite and makes the magnetite more stable. Therefore, the mass fraction of magnetite in sinter increases and needle-like calcium ferrite decreases due to the retarding of magnetite oxidation, which is the main reason why MgO deteriorates TI of sinter. Experiments also indicate that the mineralization ability of dolomite is weaker than that of limestone. TI of sinter can be improved by optimizing the size distribution of dolomite which can facilitate the mineralization of dolomite.%研究MgO质量分数的提高对高碱度烧结矿转鼓强度的影响规律并揭示其作用机理.结果表明:当碱度为2.0的烧结矿MgO质量分数从1.15％提高到3.5％时,转鼓强度从71.33％降低到61.13％;随着MgO质量分数的增大,液相生成温度提高,液相量减少,MgO质量分数太高将造成烧结矿液相量不足；Mg2+主要固溶在磁铁矿中,Mg2+进入磁铁矿晶格,提高磁铁矿的稳定性,不利于磁铁矿氧化,使得烧结矿中磁铁矿质量分数增大,且针状铁酸钙黏结相质量分数减少；烧结液相量较少以及具有良好强度的针状铁酸钙质量分数降低是MgO降低烧结矿强度的主要原因；白云石的成矿能力比石灰石的
目录 第一部分特邀专家报告 耐火材料行业现状、挑战和发展方向…………………………………………………………………Ⅰ- 1 李红霞 钢铁工业形势报告……………………………………………………………………………………Ⅰ- 17 李世俊 不定形耐火材料的新进展……………………………………………………………………………Ⅰ- 18 王守业李再耕曹喜营 不定形耐火材料的基础研究…………………………………………………………………………Ⅰ- 45 王玺堂 耐火浇注料用分散剂进展……………………………………………………………………………Ⅰ- 53 李再耕 钢铁冶金用不定形耐火材料…………………………………………………………………………Ⅰ- 65 田守信 有色铝熔炼炉用不定形耐火材料的研究使用进展…………………………………………………Ⅰ- 78 王战民 水泥行业用不定形耐火材料的研究开发及应用……………………………………………………Ⅰ- 90 袁林 节能、环保型不定形耐火材料的研发、生产及应用………………………………………………Ⅰ- 96 薛乃言赵军李洪会 不定形耐火材料的施工方法和施工装备的研究与应用……………………………………………Ⅰ- 101 郑期波 第二部分炼铁系统用不定形耐火材料 高炉铁口无水炮泥的研究进展 (1) 徐国涛张洪雷 防爆ASC铁沟浇注料的研制与单铁口高炉出铁沟储铁式改造实践 (7) 章荣会赵勇刘守宽等 单出铁口高炉储铁式主沟撇渣器的长寿及快速修补 (13) 石会营王世锋张宏星等
SiC微粉对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响 (18) 叶国田黄亚冬贾全利等 结合剂对A12O3-SiC-MA-C质铁沟浇注料性能的影响 (22) 刘斌周云鹏潘有斌等 结合剂对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响 (26) 赵顺吴峰帅汉舟 Si粉对高铝浇注料蠕变性能的影响 (31) 周安宏石凯胡波等 SiC-C复合料在高炉炮泥中的应用研究 (36) 甘菲芳夏欣鹏 新型高性能无水炮泥的研制与应用 (41) 徐香汝张雯文徐春桥等 煤矸石在无水炮泥上的应用研究 (47) 贾石磊苗文福贺中央 非氧化物对无水炮泥性能的影响 (50) 张君博张金燕郑期波等 焦炭对压入料性能的影响 (53) 李志辉刘峰聂鸿琨 高炉用综合砌筑耐火泥浆的研究 (56) 谢大勇魏静珍 烧结机大烟道内衬耐酸耐磨喷涂料的研制与应用 (61) 彭水生 高炉出铁口修补用自流料的开发应用 (66) 张利新李宏伟魏燕 高炉出铁沟长寿化新技术改造与应用 (71) 孙志红王伟魏红玉 分散剂对无水泥ASC浇注料性能的影响 (74) 周云鹏刘兴平李廷军 焦宝石基喷涂料的研制 (77) 张巍李亮戴文勇 第三部分炼钢系统用不定形耐火材料 偏硅酸盐结合碱性无碳干式振动料的性能研究 (80) 顾华志张文杰等
Cu-Ni-Al尖晶石催化甲醇水蒸气重整制氢性能的研究 庆绍军;侯晓宁;刘雅杰;王磊;李林东;高志贤 【摘要】以氢氧化铜、醋酸镍和拟薄水铝石为原料,通过固相法合成了Cu-Ni-Al 尖晶石催化剂.采用N2物理吸附、XRD、H2-TPR和XPS等表征方法,研究 Cu/Ni/Al的物质的量比和焙烧温度对催化剂的比表面积、物相、还原性能以及表面性质的影响,并以甲醇水蒸气重整制氢为探针反应,考察催化剂的缓释催化性能.结果表明,随着焙烧温度的升高,Cu-Ni-Al催化剂的尖晶石含量增加,但尖晶石晶粒增大,且比表面积下降.不同的焙烧温度和Cu/Ni/Al物质的量比,所得催化剂的比表面积、还原性能和表面性质不同,从而表现出不同的缓释催化性能.与计量比 Cu/Al=1:2的合成比较,Cu/Al=1:3形成了非计量比的富Al尖晶石固溶体,生成的晶体粒子小、比表面积和孔容大、难还原的尖晶石部分增多,呈现出更好的缓释催化性能.甲醇制氢反应性能评价结果显示,Cu-Ni-Al尖晶石在反应条件下逐渐释放活性铜而催化反应的进行,其中,CNA3-1000催化剂表现中最高的催化活性和稳定性.【期刊名称】《燃料化学学报》 【年(卷),期】2018(046)010 【总页数】8页(P1210-1217) 【关键词】Cu-Ni-Al尖晶石;固相法;甲醇重整;氢气 【作者】庆绍军;侯晓宁;刘雅杰;王磊;李林东;高志贤 【作者单位】中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原 030001;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原 030001;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原 030001;新疆大学化学
添加剂对海滨钛磁铁矿直接还原磁选钛铁分离的影响 耿超;孙体昌;杨慧芬;马友文;胡天洋 【摘要】The problem of coal-based direct reduction of titanomagnetite ore is that the coal ash and impurities are disadvantageous to obtaining a high-grade titanium product. To solve this problem, this study used embedding direct-reduction where pellets without coal were embedded under the coal to be reduced and fluorite and sodium sulfate were used as additives, respectively. The purpose is to demonstrate the feasibility of this process and study the effect of additives on the reduction. The results show that good direct reduction iron powder(DRIP) and titanium concentrate may simultaneously be achieved through this process, and addition of sodium sulfate is more effective than that of fluorite. The suitable addition of fluorite and sodium sulfate are conducive to the reduction of titanomagnetite, the ulvospinel are further reduced to ilmenite and ferrous pseudobrookite. The metallic iron particles grow up when the additives are added, and the reason is that the generation of anorthite, nepheline and FeS are beneficial to the growth of iron particles, respectively. However, a metallic iron shell is formed by the excess additives, which inhibits the reduction gas from entering into the pellets and the reduction of titanomagnetite.%针对内配煤直接还原钛磁铁矿引入灰分和杂质从而降低钛产品品位的问题,利用包埋法进行直接还原,将无碳球团包埋在煤中,并分别以萤石和硫酸钠为添加剂,探讨此工艺的可行性及添加剂对还原的影响.结果表明:利用此工艺可实现铁还原的同时获得高品位钛产品的目标,且添加硫酸钠的