燃烧合成制备含碳铝酸钙粉体及其机理研究

发布时间：2020-07-07 22:55

【摘要】：以有机酸钙(草酸钙、硬脂酸钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙)、CaO_2粉、Al粉、Al_2O_3粉为原料、以草酸亚铁(FeC_2O_4)为催化剂,通过燃烧合成法制备含碳铝酸钙粉体,采用X射线衍射仪、Raman光谱仪、碳硫仪、高分辨透射电镜、扫描电镜及能谱仪对粉体进行表征,研究有机酸钙种类、掺量及FeC_2O_4掺量对燃烧产物物相组成、微观形貌、碳含量、碳有序度的影响,并用燃烧波淬熄法对燃烧合成含碳铝酸钙粉体的机理进行了研究。结果表明:草酸钙原料体系燃烧产物物相为CaO·Al_2O_3(CA)、CaO·2Al_2O_3(CA_2)以及残余Al,草酸钙掺量为13.6 wt%的试样实际碳含量为0.04 wt%。硬脂酸钙原料体系、柠檬酸钙原料体系、葡萄糖酸钙原料体系燃烧产物物相均为CA、CA_2。硬脂酸钙原料体系随硬脂酸钙掺量的增加,CA衍射峰强度减弱,CA_2衍射峰强度增强,硬脂酸钙最大掺量为2.31 wt%,实际碳含量最高为0.26 wt%。柠檬酸钙原料体系随柠檬酸钙掺量的增加CA和CA_2的衍射峰强度减弱,碳含量随柠檬酸钙掺量的增加而增加,柠檬酸钙最大掺量为9.71 wt%,实际碳含量最高为0.40wt%。葡萄糖酸钙原料体系中CA和CA_2的衍射峰强度以及燃烧产物中实际碳含量随葡萄糖酸钙掺量的增加呈现先增强后减弱的趋势,当掺量为6.66 wt%时CA的衍射峰强度最强,实际碳含量最高为0.8 wt%。葡萄糖酸钙原料体系中环状晶格条纹的碳存在于块状结构的铝酸钙晶粒边沿或被铝酸钙晶粒包裹,其晶面间距为0.33nm,与碳的(002)晶面一致。在葡萄糖酸钙原料体系中加入催化剂FeC_2O_4,燃烧产物中碳的有序度随FeC_2O_4掺量的增加呈现先增加后降低的趋势,当葡萄糖酸钙掺量为0.75 wt%时碳的有序度最高。在葡萄糖酸钙原料体系(CaO_2-CaC_(12)H_(22)O_(14)-Al-Al_2O_3)燃烧合成含碳铝酸钙粉体的过程中,首先CaO_2分解为CaO和O_2,熔融的Al和O_2反应生成Al_2O_3,CaO和Al_2O_3进一步反应生成12CaO·7Al_2O_3(C_(12)A_7),CaC_(12)H_(22)O_(14)分解为CaCO_3和C,熔融的Al和Al_2O_3将CaCO_3和C包裹。其次CaCO_3分解为CaO和CO_2,Al和CO_2发生铝热还原反应生成C并放出大量的热促使C_(12)A_7相向CA相转化。最后C_(12)A_7和CA分别与Al_2O_3反应生成CA_2。燃烧产物中的碳是原料CaC_(12)H_(22)O_(14)热分解产生的碳以及Al与CO_2铝热还原反应生成的碳。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.3
【图文】：

西安建筑科技大学硕士学位论文硬特性，快硬而不产生速凝，因此是铝酸钙水泥的主要矿物，在 1596 ℃会一致熔融生成 CA2和液相，CA2是稳定化合物，在 1755 ℃发生不一致熔融A6[40]。CA 不仅具有很好的水硬特性，而且具有很好的耐火性，它的水化试体在受中，当温度大于 800 ℃时，脱水产物与集料之间、脱水后的产物之间会产胶结作用，最主要的是这种胶结作用随温度的升高而加强，因此最终试体保持足够的高温强度和高温特性，还赋予 CA 自身具有很好的耐火特性[40]。

西安建筑科技大学硕士学位论文合成所需产品[68-69]。具体的燃烧过程是将两种或两种以上的粉末经之后，将其置于自蔓延反应设备中如图 1.2 所示[70]，根据实验的具体氛或在一定的保护气氛下，用高压引燃引燃剂，促使局部点燃，况下依次诱发混合原料燃烧反应，形成自蔓延燃烧波，体系在自化合物，燃烧反应过程试样的变化如图 1.3 所示[71]。

将其置于自蔓延反应设备中如图 1.2 所示[70]，根据实验的空气气氛或在一定的保护气氛下，用高压引燃引燃剂，促使局部点燃热的情况下依次诱发混合原料燃烧反应，形成自蔓延燃烧波，体系在成新的化合物，燃烧反应过程试样的变化如图 1.3 所示[71]。图 1.2 燃烧合成反应设备示意图[70]Fig. 1.2 Schematic diagram of combustion synthesis reaction equipment[

【参考文献】

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本文编号：2745730