CaO-TiO2-SiO2-NaAlO2体系的反应行为研究

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2015.05.017

东北大学学报:自然科学版 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (5): 685-689.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2015.05.017

CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂体系的反应行为研究

王艳秀，张廷安，吕国志，朱小峰

(东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2014-03-10 修回日期:2014-03-10 出版日期:2015-05-15 发布日期:2014-11-07
通讯作者: 王艳秀
作者简介:王艳秀(1991-)，女，黑龙江牡丹江人，东北大学博士研究生；张廷安(1960-)，男，河南周口人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金联合基金重点资助项目(U1202274)；国家自然科学基金青年基金资助项目(51204040).

Reaction Behaviors of CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂ System

WANG Yan-xiu， ZHANG Ting-an， LYU Guo-zhi， ZHU Xiao-feng

School of Materials & Metallurgy， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2014-03-10 Revised:2014-03-10 Online:2015-05-15 Published:2014-11-07
Contact: ZHANG Ting-an
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 研究了CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂体系下以锐钛矿为主的反应行为:热力学确定了平衡固相及其相对稳定程度;动力学计算反应级数、活化能，判断反应控制机制;钙化实验确定具体反应、分析了反应行为.结果表明CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂体系的溶出反应行为如下:在质量比m(TiO₂)/m(CaO)=1.42，m(TiO₂)/m(SiO₂)=0.49，时间1h，搅拌转速300r/min，Na₂O的质量浓度m_○k=220g/L，分子比α_○k=3.1的条件下，TiO₂进入碱液生成Na₂TiO₃，然后与NaAl(OH)₄，Na₂SiO₃反应生成Al₄Ti₂SiO₁₂，随温度升高Al₄Ti₂SiO₁₂分解，生成钠硅渣和水化石榴石，温度继续升高，CaTiO₃峰的强度逐渐超过其他物相成为钙化渣的主体，锐钛矿最终转型为稳定的CaTiO₃，转变起始温度260℃.

关键词: 反应行为, 氧化铝, 锐钛矿, CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂体系, 温度

Abstract: Reaction behaviors of CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂ system (anatase mainly) was investigated. The equilibrium phase and relatively stable level were determined by means of thermodynamic calculation. The reaction order， activation energy and reaction control mechanism were determined through kinetics analysis. The reaction behaviors were analyzed by calcification experiments. The results showed that the reaction behaviors of CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂ system are as follows: under given conditions (the mass ratios of m(TiO₂)/m(CaO) and m(TiO₂)/m(SiO₂) are 1.42 and 0.49， respectively， the time is 1h， the stirring speed is 300r/min， the mass concentration of Na₂O (m_k) is 220g/L and the molar ratio of Na₂O and Al₂O (α_k) is 3.1)， TiO₂ reacts with alkali liquor to produce Na₂TiO₃， then reacts with NaAl(OH)₄ and Na₂SiO₃ to produce Al₄Ti₂SiO₁₂. With the increase of temperature， Al₄Ti₂SiO₁₂ decomposes and sodium aluminosilicate hydrate and hydrogarnet form，the peak intensity of CaTiO₃ increases and CaTiO₃ becomes the main part of calcified slags. Finally， anatase converts to stable CaTiO₃. The initial transition temperature is 260℃.

Key words: reaction behavior, alumina, anatase, CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂ system, temperature

中图分类号:

TF821

王艳秀，张廷安，吕国志，朱小峰. CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂体系的反应行为研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2015, 36(5): 685-689.

WANG Yan-xiu， ZHANG Ting-an， LYU Guo-zhi， ZHU Xiao-feng. Reaction Behaviors of CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂ System[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2015, 36(5): 685-689.

参考文献

[1]Gao S L，Li X A，Wei D Z，et al.Beneficiation of low-grade diasporic bauxite with hydrocyclone［J］.Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2008，18(2):444-448.
[2]Yin Z L.Development of a new lime adding technology in two-stream digestion process of diasporic bauxite ［J］.Journal Earths，2005，23(supl):642-645.
[3]Zhang K Y，Hu H P，Zhang L J，et al.Effects of polymeric flocculants on settlement of Bayer red mud generated from Chinese diaspore bauxite［J］.The Chinese Journal of Process Engineering，2008，8(2):267-273.
[4]Mohammad Z，Esmaeil J，Mirsaleh M，et al.Mineralogical and sink-float studies of Jajarm low-grade bauxite［J］.International Journal of Minerals，Metallurgy and Materials，2010，17(3):251-256.
[5]Liu C J，Li Y Z，Luan Z K，et al.Adsorption removal of phosphate from aqueous solution by active red mud［J］.Journal of Environmental Sciences，2007，19(10):1166-1170.
[6]Liu Q，Xin R R，Li C C，et al.Application of red mud as a basic catalyst for biodiesel production［J］.Journal of Environmental Sciences，2013，25(4):823-827.
[7]Wang X，Qu Y Y，Hu W W，et al.Particle charateristics and rheological constitutive relations of high concentration red mud［J］.Mining and Technology，2008，18(2):266-270.
[8]Li X B，Xiao W，Liu W，et al.Recovery of alumina and ferric oxide from Bayer red mud rich in irom by reducation sintering［J］.Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2009，19:1342-1347.
[9]Vincenzo M S，Renzo C.Bauxite red mud in the ceramic industry:part 1 thermal behaviour［J］.Journal of European Ceramic Society，2000，20(3):235-244.
[10]Vincenzo M S，Renzo C，Stefano M.Bauxite red mud in the ceramic industry:part 2 production of clay based ceramics［J］.Journal of European Ceramic Society，2000，20(3):245-252.
[11]Nevin Y，Vahdettin S.Utilization of bauxite waste in ceramic glazes［J］.Ceramics International，2000，26(5):485-493.
[12]Sushil S，Alabdulrahman A，Balakrishnan M.Carbon deposition and phase transformations in red mud on exposure to methane［J］.Journal of Hazardous Materials，2010，180(1):409-418.
[13]邱竹贤.有色金属冶金学［M］.北京:冶金工业出版社，1988:11-13.(Qiu Zhu-xian.Nonferrous metal metallurgy［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press，1988:11-13.)
[14]Li X B，Fu W A，Zhou Q S，et al.Reaction behavior and mechanism of anatase in digestion process of diasporic bauxite［J］.Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2010，20(1):142-146.
[15]Li X B，Zhou Q S，Wang H Y，et al.Hydrothermal formation and conversion of calcium titanate species in the system Na₂O-Al₂O₃-CaO-TiO₂-H₂O［J］.Hydrometallurgy，2010，104(2):156-161.
[16]温元凯，邵俊，陈德炜.含氧酸盐矿物生成自由能的计算［J］.地质科学，1978(4):348-357.(Wen Yuan-kai，Shao Jun，Chen De-wei.Calculation of standard free energies of formation of oxyacid salt minerals［J］.Scientia Geologica Sinica，1978(4):348-357.)
[17]杨显万，何蔼平，袁宝州.高温水溶液热力学数据计算手册［M］.北京:冶金工业出版社，1983.(Yang Xian-wan，He Ai-ping，Yuan Bao-zhou.Manual of thermodynamic data calculation in high temperature aqueous［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press，1983.)
[18]梁英教，车荫昌.无机物热力学数据手册［M］.沈阳:东北大学出版社，1993.(Liang Ying-jiao，Che Yin-chang.Handbook of the thermodynamic data for inorganic substances［M］.Shenyang:Northeastern University Press，1993.)
[19]李小斌，李永芳，刘祥民，等.复杂硅酸盐矿物Gibbs自由能和焓的一种近似计算方法［J］.硅酸盐学报，2001，29(3):232-237.(Li Xiao-bin，，Li Yong-fang，Liu Xiang-min，et al.A simple method of estimation of Gibbs free energy and enthalpy of complicate silicates［J］.Journal of the Chinese Ceramic Society，2001，29(3):232-237.)
[20]秦明晓.钙化-碳化法处理低品位铝土矿的钙化转型及固液分离的研究［D］.沈阳:东北大学，2012.(Qin Ming-xiao.Research on the calcification-carbonization method for trading the low grade bauxite of calcification transformation and solid-liquid separation progress［D］.Shenyang: Northeastern University，2012.)

CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂体系的反应行为研究

Reaction Behaviors of CaO-TiO₂-SiO₂-NaAlO₂ System

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	库尔班江·乌丝曼，戴晓业，史琳. 相变材料的特点及热物性分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(4): 510-516.
[2]	李琳辉，张鑫亮，连静，周雅夫. 多因素影响下的纯电动汽车电耗算法优化[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(2): 228-235.
[3]	杨森宇，付天亮，朱美君，王昭东. Q960E超高强钢板控温淬火试验研究与应用[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(11): 1570-1574.
[4]	赵永，赵乾百，王述红，李友明. 不同温度场下断层黏滑失稳过程模拟[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(10): 1453-1460.
[5]	高彩茹，屈兵兵，田余东，杜林秀. 回火温度对在线淬火Q690q桥梁钢显微组织和力学性能的影响[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(7): 927-933.
[6]	朱成林，高秀华，王明明，宋丽英. 淬火温度对12Cr14Ni2不锈结构钢组织及力学性能的影响[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(6): 781-788.
[7]	杨酉坚，齐俊峰，庞小娟，王兆文. 冶金级氧化铝颗粒磨损指数分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(6): 801-806.
[8]	苑振宇，类延峰，董慧，孟凡利. 基于动态温度调制的氧化锌纳米气体传感器敏感特性分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(4): 469-477.
[9]	冯莹莹，赵双，刘照松，骆宗安. 7075铝合金搅拌摩擦焊模拟与实验研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(3): 340-346.
[10]	亓捷，刘承军，张江浩，姜茂发. w(CaO)/w(Al₂O₃)对钙铝基保护渣结晶性能的影响[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(12): 1717-1723.
[11]	王宁，李宝宽，齐凤升，张晓明. 蝶式感应加热中间包流场与升温特性[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(12): 1724-1730.
[12]	谢元华，邓文宇，王朋阳，万亿. NdFeB基底温度对TiN防护膜耐腐蚀性的影响[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(11): 1562-1568.
[13]	黄智，刘永超，廖荣杰，曹旭军. 基于SSO算法优化神经网络的数控机床热误差建模[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(11): 1569-1578.
[14]	于洪雯，安龙，李元辉，高传波. 微波辐射对变粒岩孔隙结构及抗拉强度的影响[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(10): 1451-1458.
[15]	杨酉坚，李有才，王兆文，石忠宁. 铝电解中氧化铝溶解过程及结壳行为[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(1): 55-61.