轻烧氧化镁（精选10篇）
轻烧氧化镁 篇1
随着混凝土高效减水剂的发展,现代混凝土的发展越来越趋于高性能化。混凝土高性能化的标志就是以低水胶比为特征的高强高耐久,而低水胶比带来的后果则使混凝土内部相对湿度随水泥水化的进行而降低,造成自干燥,加剧自收缩[1,2,3,4,5]。随着自收缩的增大,混凝土内部产生微裂纹的几率增大,这种微裂纹的产生,将使混凝土裂缝从内部向外部扩展,从而影响到混凝土结构的安全性[6]。
轻烧氧化镁膨胀剂由于在密封绝湿环境下具有持续的自生体积微膨胀,而被广泛应用于补偿大体积混凝土的温降收缩[7,8]。相比之下,将轻烧氧化镁膨胀剂用于补偿低水胶比混凝土自收缩的研究不多,本文以低水胶比的水泥浆体为研究对象,考察轻烧氧化镁膨胀剂(0、3%、5%)和粉煤灰(0、30%、45%)对水胶比为0.35的水泥浆体自收缩性能的影响规律,并探讨了轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰复合作用下对低水胶比水泥浆体自收缩联合补偿的减缩协同效应。
1 试验
1.1 原材料
水泥:江南小野田P·Ⅱ52.5水泥,标准稠度用水量28.7%,初凝105 min,终凝195 min,细度(0.08 mm筛筛余)2.1%,7 d抗折和抗压强度分别为8.67、49.1 MPa,28 d抗折和抗压强度分别为9.87、60.5 MPa,其化学成分见表1。
粉煤灰:南京电热厂Ⅰ级粉煤灰,需水量比91.2%,含水率0.2%,比表面积3207 cm2/g,其化学成分见表1。
膨胀剂:辽宁海城沸腾窑生产的轻烧氧化镁膨胀剂,细度(0.08 mm筛筛余)6%,活性180 s,其化学成分见表1。
减水剂:江苏博特新材料有限公司生产的JM-B萘系高效减水剂,掺量为0.5%时减水率为20%。
1.2 试验方案
采用25 mm×25 mm×280 mm的水泥净浆棱柱体试件,两端埋置铜头,试件成型后表面立即覆盖PVC塑料薄膜,在(20±1)℃环境下,标准养护20 h后拆模,用于自生体积变形测试的试件,先用保鲜膜缠绕试件表面,然后再用自粘性铝箔包裹密封。将密封后试件先置于温度为(20±1)℃,相对湿度为(60±5)%环境中约4 h,再测量每个试件的初始长度L0。然后将试件放置在温度为(20±1)℃,相对湿度为(60±5)%的环境试验箱中养护至规定龄期测试。测量龄期为1、3、7、14、21、28、60、90、120、150和180 d的试件长度Ln,并根据式(1)计算试件线性变形率。
式中:En——经过n天养护后的线性变形率;
Ln——经过n天养护后的试件长度,mm;
L0——试件拆模后的初长,mm;
L——有效长度,取250 mm。
固定水胶比为0.35,减水剂JM-B掺量为胶凝材料总量的0.5%,对比研究轻烧氧化镁膨胀剂掺量(0、3%、5%)和粉煤灰掺量(0、30%、45%)以及二者复合双掺对水泥浆体自收缩性能的影响规律。
2 试验结果及分析
2.1 轻烧氧化镁膨胀剂单掺对水泥浆体自收缩的影响
图1是内掺0、3%和5%的轻烧氧化镁膨胀剂的水泥净浆试件在20℃密封绝湿环境下自收缩随水化龄期变化的曲线。
从图1可以看出,各配比水泥净浆试件的自收缩值在14d前增加很快,14 d到60 d增加速度逐渐降低,120 d以后自收缩值基本不再增加,自收缩应变趋于稳定。虽然各配比水泥净浆试件自收缩随养护龄期的发展趋势类似,但随轻烧氧化镁膨胀剂掺量的增加,水泥浆体各龄期内的自收缩明显减少,最终的自收缩值也相应减小,说明轻烧氧化镁膨胀剂对低水胶比水泥浆体的自收缩有一定的抑制作用。轻烧氧化镁掺量为5%时,水泥浆体7 d、28 d、90 d和180 d的自收缩值分别较未掺轻烧氧化镁的基准水泥浆体相应值降低了16.9%、16.8%、29.1%和34.1%。由此说明,轻烧氧化镁膨胀剂不仅能补偿水泥基材料的早期自收缩,由于其特有的持续微膨胀性,又能在较长龄期内对水泥基材料的中后期自收缩起到有效补偿。
2.2 粉煤灰单掺对水泥浆体自收缩的影响
随着粉煤灰在高性能混凝土中应用的增加,有关粉煤灰对低水胶比高性能混凝土自收缩的研究已有较多报道,但因试验环境和粉煤灰质量的不同,研究结论存在较大争议。李悦等[9]认为粉煤灰的掺入加剧了自收缩,而刘建忠等[10]认为粉煤灰有利于减少低水胶比混凝土的自收缩。本文采用Ⅰ级粉煤灰等质量取代水泥,研究粉煤灰单掺对低水胶比水泥浆体自收缩的影响规律,试验结果如图2所示。
由图2可见,随着粉煤灰掺量的增加,水泥净浆自收缩值明显减少。与未掺粉煤灰的基准水泥浆体相比,30%的Ⅰ级粉煤灰掺入使得水泥浆体7 d、28 d、90 d和180 d的自收缩值分别降低了51.8%、31.1%、31.8%和26.7%;45%的Ⅰ级粉煤灰掺入使得水泥浆体7 d、28 d、90 d和180 d的自收缩值分别降低了80.1%、57.9%、54.3%和55.2%。由此说明,粉煤灰对低水胶比水泥浆体的早期自收缩有明显的抑制作用,但随水化龄期的延长,对水泥浆体中后期自收缩的抑制作用趋缓。
2.3 复掺轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰后水泥浆体的自收缩
通过对图1和图2的数据分析可知,轻烧氧化镁膨胀剂单掺或粉煤灰单掺时,均对水泥浆体的自收缩有明显的抑制作用。为了进一步降低水泥基材料的自收缩,采用轻烧氧化镁膨胀剂和Ⅰ级粉煤灰复合双掺技术,使二者减缩性能相互促进、相互激发,达到提高低水胶比水泥浆体自生体积稳定性的目的。
5%轻烧氧化镁膨胀剂和30%Ⅰ级粉煤灰复合双掺后,水泥净浆试件在20℃密封绝湿条件下自收缩随水化龄期的变化情况如图3所示。
由图3可见,轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰复合双掺后水泥浆体自收缩较未掺轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰的基准水泥浆体降低效果显著,7 d、28 d、90 d和180 d的自收缩值分别较基准水泥浆体相应值降低了78.8%、59.0%、62.5%和66.1%。值得注意的是,轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰复合双掺后,使水泥浆体自收缩应变趋于稳定的时间大大提前,28 d~180 d龄期内自收缩值基本不再增加;而未掺轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰的基准水泥浆体的自收缩应变在120 d龄期时才趋于稳定,120 d~180 d龄期内自收缩值增量较小。
为了进一步对比分析轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰复合双掺对水泥浆体的减缩效果,以掺入轻烧氧化镁膨胀剂或粉煤灰以及二者复合双掺后水泥浆体自收缩值较基准水泥浆体相应值减少的比率为减缩率。轻烧氧化镁膨胀剂单掺、粉煤灰单掺以及轻烧氧化镁膨胀剂与粉煤灰复合双掺后对水泥浆体的减缩率随养护龄期的变化曲线如图4所示,其中5%Mg O+30%粉煤灰表示5%轻烧氧化镁膨胀剂单掺时减缩率与30%粉煤灰单掺时减缩率之和。
由图4可以看出,5%轻烧氧化镁膨胀剂的掺入降低了水泥浆体的自收缩值,其减缩率随水化龄期的延长而逐渐增大;30%粉煤灰的掺入也明显降低了水泥浆体的自收缩值,但是与轻烧氧化镁膨胀剂不同,其减缩率随水化龄期的延长而逐渐减小;轻烧氧化镁膨胀剂与粉煤灰复合双掺更加显著的降低了水泥浆体的自收缩值,其减缩率随水化龄期的延长表现出先减小后增大的趋势。由此说明,轻烧氧化镁膨胀剂与粉煤灰复合双掺不仅能显著降低水泥浆体的早期自收缩,而且对水泥浆体中后期自收缩降低的程度也很明显。这是因为轻烧氧化镁膨胀剂对水泥浆体中后期自收缩降低的程度比较明显,而粉煤灰则对水泥浆体早期自收缩降低的程度更加显著,两者复合双掺后取长补短,同时发挥两者的特点,由此获得优异的减缩效果。但两者双掺后对水泥浆体自收缩的减缩效果并不是两者单掺时减缩效果的机械叠加,而是存在一定的相干性。相同水化龄期时,两者双掺对水泥浆体自收缩的减缩率明显大于两者单掺对水泥浆体自收缩的减缩率之和,这表明轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰复合双掺后,两者减缩性能相互激发,对水泥浆体自收缩具有较好减缩协同效应。
3 讨论
掺入轻烧氧化镁膨胀剂后,在密封条件下养护的净浆试件中同时存在2种相反的体积变形,一种是水泥水化引起的体积收缩,另一种是氧化镁水化产生的体积膨胀,净浆试件总的体积变形是以上这两种变形相互作用的结果。20℃密封养护条件下,水泥净浆早期自收缩发展较快,而氧化镁水化产生的自生体积膨胀相对较小,对水泥浆体早期自收缩的补偿作用相对较弱。但是随着水化龄期的增加,氧化镁继续水化产生持续的自生体积微膨胀,而此时水泥浆体自收缩增长速率趋于平缓,膨胀开始占据主导地位,对水泥浆体中后期自收缩的补偿作用明显增加。
粉煤灰的掺入抑制了体系的水化反应,使整个体系的水化程度较未掺粉煤灰的基准水泥浆体减弱。粉煤灰的这种水化动力学特征使得大掺量粉煤灰水泥浆体早期的孔隙结构变粗,水化反应消耗水分的速度递减,密封条件下毛细管负压增加的速度和程度均有所降低,自干燥发展的速度和程度减小。因此,粉煤灰的掺入抑制了水泥浆体的自收缩,尤其是早龄期的自收缩。
轻烧氧化镁膨胀剂与粉煤灰复合双掺后,一方面由轻烧氧化镁的水化产生的水镁石填充了原有水泥石结构的部分孔隙,另一方面粉煤灰的引入降低了水泥浆体初凝时的毛细管负压,并使浆体内部相对湿度下降的程度减小。轻烧氧化镁在相对湿度高的水化环境下将更加有利于其膨胀产生,对水泥浆体自收缩的补偿效果更加显著。相比于轻烧氧化镁膨胀剂或粉煤灰的单一作用,两者共同作用能进一步改善水泥浆体的内部结构,无论对水泥浆体的早期自收缩还是对水泥浆体的中后期自收缩都起到优异的减缩效果。
4 结语
(1)轻烧氧化镁膨胀剂具有适量的早期膨胀和持续的后期微膨胀,对低水胶比水泥浆体中后期自收缩具有明显的抑制效果。
(2)粉煤灰对低水胶比水泥浆体的早期自收缩具有较好的抑制作用,但这种抑制作用随水化龄期的延长而逐渐消弱。
(3)轻烧氧化镁膨胀剂与粉煤灰复合双掺后,不仅对低水胶比水泥浆体的早期自收缩具有显著的抑制效果,而且对水泥浆体的中后期自收缩仍具有持续的补偿作用,180 d龄期时对水泥浆体自收缩的减缩率仍高达66.1%。
(4)轻烧氧化镁膨胀剂与粉煤灰复合双掺后对低水胶比水泥浆体自收缩的减缩效果并不是两者单掺时减缩效果的机械叠加,而是两者减缩性能相互激发,表现出优异的减缩协同效应。
摘要：研究了轻烧氧化镁膨胀剂(0、3%、5%)和粉煤灰(0、30%、45%)对水胶比为0.35的水泥浆体自收缩性能的影响规律,并探讨了轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰复合作用下对低水胶比水泥浆体自收缩联合补偿的减缩协同效应。结果表明:轻烧氧化镁和粉煤灰单独掺加时均能抑制水泥浆体的自收缩,二者复合双掺后对水泥浆体的自收缩抑制的幅度更大,表现出较好的减缩协同效应。
关键词：轻烧氧化镁,粉煤灰,水泥浆体,自收缩,减缩协同效应
参考文献
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轻烧氧化镁 篇2
21世纪是一个科技时代，不管是手机还是电脑，更新的速度都令人咋舌，并且越来越多的智能产品，都开始选择无污染的化工原料来生产，其中氧化镁就是比较重要的生产材料。但是有一个现象，是让我们意想不到的。那就是一头是市场需求越来越大，一头是企业因滞销而关门破产，作为镁质材料产业原料提供商的镁盐企业却纷纷因产品滞销而陷入困境，那么化工氧化镁市场的难题要怎么解决呢？
目前氧化镁主要是两项质量指标超标：一是氯化钠超标，二是黑白粒超标。经过分析，黑粒是原料带来的煤灰炭粒，说明国内企业生产环境差，管理粗放，导致产品质量难以提高。本来出口一直是国内镁化工产品的一大市场，但近年来国外客户对杂盐含量较高的国内产品提出要求，否则就中止合作。而国内企业偏偏就是拿不出能够达到要求的产品，致使国内镁盐企业的出口急剧下降。前两年氢氧化镁的出口量每年可达2万多吨，而到去年其出口量竟降到2067吨，不及以往的十分之一。
轻烧氧化镁 篇3
中国水利水电第九工程局有限公司五分局 贵州贵阳 550008
摘要：江口县鱼粮水库大坝采用外掺氧化镁混凝土，是利用氧化镁独特的延迟性微膨胀特性来补偿混凝土的收缩和温度变形，坝体不设横缝，设两条诱导缝，简化温控措施，实现坝体混凝土通仓连续滚动快速浇筑。通过氧化镁混凝土和常规混凝土技术经济指标分析。在保证质量、安全的前提下，实现快速施工，并实现最大化降低施工成本的要求。
关键词：外掺氧化镁；简化温控措施；通仓连续浇筑；经济指标分析；配合比试验
1工程概况
江口县鱼粮水库工程大坝枢纽由右岸重力墩、大坝、坝顶溢流表孔、放空底孔、取水口等主要建筑物组成。
大坝坝型为C20混凝土双圆心双曲拱坝，水库总库容1500万m3，最大坝高50.00m，坝顶宽3.50m，最大坝底宽11.00m，大坝最低建基面EL.404.00m，起拱高程EL.406.00m，坝顶高程EL.454.00m。坝顶上游拱弧线长度134.48m，其中右半拱坝顶弧长66.87m，左半拱坝顶弧长67.60m。右坝肩设C20混凝土重力墩，墩长55.14m，最大墩高32.50m，墩顶宽度19.05m，重力墩最低建基面高程EL.421.50m，墩顶高程EL.454.00m。
2 氧化镁混凝土技术关键点和难点
（1） 氧化镁的掺入方式，以及其掺量。
（2） 氧化镁在混凝土中的均匀性。
（3） 砂石加工系统与拌合站匹配能力的确定及混凝土入仓方式选择。
3 项目关键技术
3.1 确定氧化镁的掺量
严格按设计掺量控制，并应进行砂浆压蒸试验，满足有关规程规范要求，本项目氧化镁外掺量为胶凝材料的5%。
3.2 确定氧化镁的掺入方式
氧化镁的掺入方式主要有内掺和外掺两种方式。内掺是在水泥生产过程中氧化镁与水泥共磨，目前氧化镁混凝土应用还不普遍，水泥厂一般没有专门的生产线，如采用内掺方式，需新增专用生产线加工，生产量不大，折算成本较高，但氧化鎂掺入均匀。外掺是在混凝土拌制过程中，氧化镁通过称量加入。氧化镁微溶于水，不能通过溶解水泵入；散装氧化镁按体积法加入，密度相差较大，加入量难以控制其精度。
本项目氧化镁使用量不大，每盘投入量很小，采用人工预先称量装袋，混凝土拌制时人工投入到上料斗中。
3.3 确定最佳投料顺序和拌制时间
按混凝土拌制生产工艺，氧化镁直接投入到骨料上料斗中，水泥、粉煤灰采用自动称量螺旋输入，拌制时间按90s控制，通过取样试验分析，氧化镁在混凝土中的均匀性良好。由于氧化镁混凝土的浇筑方式为台阶铺筑，混凝土坍落度按2～5cm控制。
4 项目创新点及运用后取得主要成果
4.1氧化镁混凝土配合比设计和试验
其配合比应满足施工图纸、技术文件规定的各项技术指标和施工工艺要求。粉煤灰掺量通过试验控制在35%以内；水灰比根据设计提出的混凝土强度、拉伸变形、绝热温升和抗冻性等要求，通过试验控制为0.5～0.6间。
表1 混凝土试配配合比
试验编号氧化镁掺量（%）水胶比1m3混凝土材料用量（kg）
水水泥粉煤灰/掺量氧化镁减水剂RST-1砂/砂率碎石
5～20mm20～40mm40～80mm
YL5.0-15.00.5014019684/30%14.04.2634/32%404538404
YL5.0-2 0.5514017877/30%12.83.8672/33%409545409
YL5.0-3 0.6014016370/30%11.73.5699/34%407544407
备注减水剂RST-1掺量为胶材重量的1.5%，三级配碎石比例掺量为30%：40%：30%（5～20mm：20～40m： 40～80mm），砂、碎石以饱和面干状态为基准。
表2 混凝土配合比试配性能
试验编号氧化镁掺量（%）水胶比容重（kg/m3）坍落度（mm）抗压强度（MPa）
7d28d90d
YL5.0-15.00.5024502026.333.340.1
YL5.0-2 0.5524402524.228.934.3
YL5.0-3 0.6024303020.325.236.0
4.2 氧化镁混凝土施工配合比确定
采用压蒸安定性试验方法测定外掺氧化镁水泥因方镁石水化不均匀性致使混凝土的体积的变化，并据此确定外掺氧化镁在混凝土中允许的最大安全极限掺量，本项目氧化镁外掺量为胶凝材料的5%，并确定混凝土施工配合比如下。
表3 氧化镁混凝土施工配合比
项目水灰比1m3混凝土材料用量（kg）
水水泥氧化镁粉煤灰减水剂砂小石中石大石
C20砼
Ⅲ级配0.614016311.7703.5699407544407
4.3 氧化镁混凝土拌制及氧化镁掺入方式确定
采用强制式拌和机、配料机、自动称量系统拌制混凝土，氧化镁采用预先称量装袋、人工外掺方式投入料斗，每盘拌制时间通过试验确定为90s，配料精度满足规范要求，氧化镁掺量精确、均匀，操作简单，质量可控。
4.4氧化镁混凝土原材料质量控制
5氧化镁混凝土与常规混凝土浇筑工期比较
采用氧化镁混凝土施工工艺大坝主体计划480天，施工过程中由于受高温天气及超标洪水影响混凝土浇筑，封顶时间较计划完成时间晚两个月。但和常规混凝土相比在保证施工质量的前提下工期较常规混凝土提前。
6 经济技术指标
氧化镁混凝土简化温控措施、通仓连续浇筑与常规混凝土采取温控措施、柱状法浇筑的经济性比较。
表4 经济指标对比表
项目名称Mg0人工拌制温控接缝
灌浆横缝
模板止水细部
结构横缝
冲毛
Mg0
混凝土25.070.971.1
常态混凝土 7.877.766.833.722.431.89
7结语
氧化镁混凝土为我国首先研发应用，其技术达到世界领先水平。外掺氧化镁混凝土拱坝，是利用氧化镁独特的延迟性微膨胀特性来补偿混凝土的收缩和温度变形，坝体不设横缝，设两条诱导缝，简化温控措施，实现坝体混凝土通仓连续滚动快速浇筑。
通过氧化镁混凝土和常规混凝土技术经济指标分析；根据施工图纸、技术文件规定的各项技术指标和工艺要求，进行混凝土配合比的设计和生产性试验；原材料、拌和、运输、浇筑、养护等工艺管理，以试验、检测、监测等控制手段，在保证质量、安全的前提下，实现快速施工，并能满足最大化减少经济成本的要求。
结合以往氧化镁混凝土拱坝施工经验与教训，通过本项目，总结出一套先进、适用的施工方法，使氧化镁混凝土施工进一步规范化，在保证质量、安全的前提下，实现快速施工，并能满足最大化减少经济成本的要求，推动氧化镁混凝土施工技术进一步发展。
参考文献：
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[2] 陈昌礼. 氧化镁混凝土筑坝技术的应用情况分析. 贵州水力发电，2005，（19）02；
[3] 徐琼.外掺氧化镁筑坝技术探讨.人民长江，2008（08）；
纳米氧化镁制备方法的研究 篇4
1.1 纳米氧化镁的制备
(1) 采用不同焙烧温度制备纳米氧化镁。
将Mg Cl2·6H2O和Na2CO3反应制得的Mg O前驱体, 分别在马弗炉中经600℃、700℃、800℃下焙烧3h, 制得纳米氧化镁。
(2) 采用不同沉淀方式制备纳米氧化镁
(1) 正加法:称取一定量的Mg Cl2·6H2O溶于蒸馏水中配成浓度为1mol/L的溶液, 再按1∶3比例将一定量25%~28%浓氨水稀释备用。在反应温度为50℃和充分搅拌下, 将氨水往氯化镁溶液中滴加, 在此过程中控制反应的p H值为10左右, 控制好流速不宜过快。待反应完毕后, 再继续搅拌2h, 然后关闭电源, 停止搅拌。将药品静止老化5h。将老化后的药品用热蒸馏水洗涤、过滤, 反复数次直至除去Cl-, 再用无水乙醇洗涤两次。将滤饼放烘箱中110℃下干燥12h。最后, 将干燥后药品研磨成粉末放马弗炉中500℃下焙烧3h, 制得纳米氧化镁。
(2) 反加法:前同正加法, 但其是将氯化镁溶液滴加到稀释好的氨水中, 后同正加法。
(3) 并流法:前同正加法, 但其是先向反应容器中倒入少量的氨水, 然后再将氯化镁溶液和氨水同时滴加到反应容器中, 后同正加法。但一部分用马弗炉500℃下焙烧3h, 另一部分先用流动N2在500℃下焙烧3h, 再用马弗炉在静态空气中300℃焙烧半个小时。
(3) 采用不同沉淀剂制备纳米氧化镁
(1) 以碳酸铵、氨水混合液为沉淀剂:将Mg Cl2·6H2O配成浓度为1mol/L的溶液, 再称取一定量的碳酸铵溶于蒸馏水中配成浓度为0.5mol/L溶液, 往碳酸铵溶液中加入浓氨水调p H值为11。采用并流法制得纳米氧化镁。 (2) 均匀沉淀法:按1:4.5摩尔比称取一定量尿素溶于200ml, 1mol/L的氯化镁溶液中, 用电热套加热, 在圆底烧瓶上安装一个回流装置, 保持反应5h左右, 老化5h后, 经洗涤、干燥, 放马弗炉中500℃焙烧3h, 制得纳米氧化镁。 (3) 以Na OH做沉淀剂:将Mg Cl2·6H2O配成浓度为1mol/L的溶液, 再称取一定量的Na OH溶于一定量蒸馏水中配成浓度为1mol/L的溶液。采用并流法制得纳米氧化镁。 (4) 以Na2CO3为沉淀剂:将Mg Cl2·6H2O和Na2CO3分别配成1mol/L的溶液, 采用并流法, 50℃下沉淀, 控制反应p H值为10左右, 滴加完毕后继续搅拌2h, 再经老化、洗涤、干燥后, 取其中的一部份放入马弗炉中500℃焙烧3h, 制得纳米氧化镁。 (5) 采用不同沉淀温度制备纳米氧化镁:将1mol/L的氯化镁溶液和1mol/L的Na2CO3溶液, 沉淀温度分别采用30℃和70℃, 采用并流法, 分别制得纳米氧化镁。 (6) 采用不同浓度的氯化镁制备纳米氧化镁:称取一定量Mg Cl2·6H2O溶于一定量的蒸馏水中, 分别配成浓度为0.5mol/L和1.5mol/L的溶液, 再将一定量Na2CO3配成浓度1mol/L的溶液。采用并流法, 制得纳米氧化镁。 (7) 采用不同镁盐制备纳米氧化镁:称取一定量乙酸镁和硝酸镁, 分别溶于蒸馏水中均配成浓度为1mol/L的溶液, 分别与稀释后的氨水采用并流法制备得到纳米氧化镁。
1.2 表征
样品的吸附等温线、BET比表面积、孔结构分布等使用美国Micromeritics ASAP-2020型物理吸附仪测定。
2 结果与讨论
2.1 焙烧条件的考察
(1) 焙烧温度对纳米氧化镁性质的影响:将氯化镁与碳酸钠反应制得的产品在马弗炉中焙烧, 温度分别采用500℃、600℃、700℃、800℃。随着焙烧温度的升高, 产品的比表面积和比孔容逐渐减小。500℃焙烧制得产品的比表面积、比孔容均最大, 主要以大孔为主;600℃、700℃、800℃制得的产品存在大孔和小孔, 随着温度的升高, 孔体积减小。 (2) 焙烧方法对纳米氧化镁性质的影响:将氯化镁与氨水, 采用并流法制备的氢氧化镁醇凝胶分别在静态空气和流动N2中500℃焙烧3h。在流动N2中焙烧, 制得的产品的比表面积比在静态空气中大, 且孔径也变大, 大孔和小孔分别集中在35和128;在静态空气中焙烧的产品只有一种小孔, 主要分布在32。
2.2 沉淀条件的考察
(1) 沉淀方式对纳米氧化镁性质的影响:反加法制备的纳米Mg O的比表面积最大, 比孔容也较大;正加法和并流法的产品比孔容大小差不多, 并流法的产品孔径很小。反加法产品的小孔主要集中在32, 大孔主要集中在300, 比孔容较大;并流法的产品只有小孔, 主要集中在32上。正加法的产品只有大孔, 分布较分散。 (2) 沉淀剂对纳米氧化镁性质的影响:用碳酸钠作沉淀剂制备的产品比表面积最大, 用氢氧化钠作沉淀剂制得的产品比表面积也很大, 孔径和比孔容是最大的;用碳酸铵和氨水的缓冲溶液制备的产品比表面积最小;用氨水作沉淀剂制备的产品孔径最小。氢氧化钠制得的产品只有一种大孔, 主要集中在313;经尿素制得的产品孔径主要集中在148。碳酸铵和氨水的缓冲溶液制得的产品只有一种大孔, 分布很分散。 (3) 沉淀温度对纳米氧化镁性质的影响:将氯化镁与碳酸钠溶液采用并流法, 分别在30℃、50℃和70℃反应制备纳米Mg O。30℃沉淀制备的产品比表面积最大, 比孔容也最大, 大孔和小孔分别集中在30和179。随着沉淀温度的升高, 纳米Mg O的比表面积、孔径和比孔容逐渐降低。
2.3 金属盐的考察
(1) 镁盐浓度对纳米氧化镁性质的影响:采用浓度为0.5 mo l/L、1.0 mo l/L、1.5 m o l/L的氯化镁溶液与碳酸钠溶液反应制备纳米Mg O。浓度达到1.0mol/L时, 产品比表面积最大, 孔径与比孔容也很大;浓度为1.5mol/L时, 产品孔径和比孔容最小, 主要是集中在52的小孔;浓度为0.5mol/L和1.0mol/L时, 孔分布比较分散。随着氯化镁浓度的增加, 产品的孔径逐渐减小。 (2) 镁盐对纳米氧化镁性质的影响:采用不同的镁盐与氨水反应制备纳米Mg O。用乙酸镁作沉淀剂制得的产品比表面积最大;用硝酸镁反应制得的产品孔径比用另两种镁盐的大, 比孔容最大;用氯化镁反应制得的产品比表面积最小, 孔径也最小, 主要是集中在32的小孔;由乙酸镁和硝酸镁反应制得的产品孔径分布差不多, 都存在大孔和小孔, 主要集中在35和313。用乙酸镁和硝酸镁制得的产品比孔容都很大。
3 结语
(1) 500℃焙烧制得的纳米氧化镁的比表面积最大;在流动N2中焙烧Mg (OH) 2醇凝胶制得的纳米氧化镁的比表面积比在静态空气中焙烧制得的纳米氧化镁的比表面积大。 (2) 反加法制得的纳米氧化镁的比表面积最大, 而正加法制得的纳米氧化镁的比表面积最小。 (3) 选用碳酸钠作沉淀剂制得的纳米氧化镁的比表面积最大, 氢氧化钠的次之;用氢氧化钠作沉淀剂制得的纳米氧化镁的孔分布最集中。 (4) 30℃沉淀制得的纳米氧化镁的比表面积、比孔容都是最大的;随着沉淀温度的升高, 纳米氧化镁的比表面积、孔径和比孔容逐渐降低。 (5) 采用1mol/L的氯化镁溶液制得的纳米氧化镁的比表面积最大;采用硝酸镁和乙酸镁制得的纳米氧化镁的比表面积大于采用氯化镁制得的纳米氧化镁的比表面积。
参考文献
[1]王海霞, 胡炳元, 王鳞生, 等.高分子保护沉淀法制备纳米氧化镁[J].无机化学学报, 2006 (2) :363～366.
轻烧氧化镁 篇5
一吨普通氧化镁售价几百元，但河北镁神科技有限公司生产的部分品种氧化镁却可以卖出每吨数万元的高价，相当于普通氧化镁的百倍之多。就在很多氧化镁化工企业因产能过剩而艰难度日时，镁神公司却已连续十几年成为全国同行业盈利最多的企业。下面我们就一起来看看全国最大氧化镁化工企业——河北镁神科技有限公司转型升级路。
市场低迷，镁神公司的产品为何却能卖出高价呢？镁神公司产品陈列室，陈列着琳琅满目的样品，镁神公司氧化镁公司营销总监张总说，普通的氧化镁，在业内又被叫做“轻烧粉”、“轻烧镁”，一般用于水处理，水泥、脱硫等行业，售价也就在几百元左右，因此企业的盈利十分困难。而河北镁神科技有限公司专注于生产高端氧化镁，售价都在数千元到数万元不等，多用于医药、食品、硅钢等高端行业，所以产品的附加值非常高，利润也随之增大。
隐藏在这个现象背后的事实是，氧化镁市场的消费结构已经发生了变化，市场需要的是能够满足绿色、高纯；纳米等更高要求的氧化镁。适应消费结构升级，才能让产品更“值钱”，闯出一条生路。为此，镁神公司把市场的空白点作为目标，倒逼研发、生产环节调整转型，以追赶市场需求的变化。
轻烧氧化镁 篇6
1 配料方案的调整
公司以前生料采用石灰石、砂岩、粉煤灰和钢渣四组分配料, 生料易烧性差, 熟料强度低。于是采取掺入活性较好的镁渣, 降低砂岩和石灰石的用量, 以改善生料易烧性。
石灰石矿底层为寒武系中统张夏组, 矿床深部Mg O含量偏高, 白云岩化作用较强烈, 再加上镁渣配料使得熟料中Mg O含量高。在生产过程中, 通过均化搭配使用、调整工艺操作取得了较为理想的效果。原材料化学分析见表1, 镁渣配料与正常配料熟料煅烧对比见表2。
%
在生产过程中, 随着MgO含量升高, 熟料结粒明显变大, 黄心料、飞砂料增多。窑内出现结球、结圈现象。熟料产质量明显下降。熟料质量与公司2号线相比较3d抗压强度下降3MPa左右。通过对MgO与液相量关系分析, 当MgO含量适中时 (一般为3%) 可以降低液相出现温度, 有利于C3S的形成。当MgO含量高时 (>4%) 液相量及表面张力变化明显, 烧结范围变窄, 操作难度增加。料子易烧但不结粒, fCaO高。在配料上采取高硅低铁方案煅烧, 窑上煅烧明显好转。
2 燃煤调整
使用高硫煤前后煤的工业分析见表3。
在燃煤调整后窑况出现恶化。烟室、分解炉结皮加重, 料子发黏。窑内36m处结圈。取样分析见表4。
高硫煤的使用使物料反应平衡被破坏, 液相提前出现并且液相量大大增加。而Al2O3、Fe2O3没有及时调整, 造成液相量过大, 窑内出现结圈, 通风不良;产生还原气氛, 导致熟料质量下降。
3 采取的措施
3.1 确定适宜的熟料率值及液相量
从分析结果看, 熟料中熔剂矿物多, 由于高镁、高硫导致液相量过早出现。要想保证正常煅烧和提高熟料质量, 必须保证A矿含量, 减少液相量, 控制液相量过早出现, 保证液相表面张力。对应的在计算熟料率值时降低Al2O3、Fe2O3含量, 提高CaO、SiO2含量。率值调整前后对比见表5。
3.2 操作调整
当料子易烧性好时可适当降低煅烧温度, 保证各反应带正常温度, 不使反应后移。调整燃烧器旋风角度及一次风压力, 保证烧成带温度不出现后移;缩短火焰长度;对煤粉细度由原来的6%调整到现在4%, , 保证煤粉完全燃烧。调整前后操作参数对比见表6。
3.3 对进厂煤质要求
对每一批进厂煤做全硫分析, 严格控制进厂煤粉SO3小于4%。尽量要求高硫煤为同一煤点供应, 减少波动, 力求成分及热值稳定。
通过上述调整措施的实施, 窑况逐步恢复稳定, 窑内结圈, 烟室、分解炉结皮得到抑制。工艺质量事故明显减少。熟料C3S含量达到60%以上, 3d抗压强度由原来的30MPa提高到现在的35MPa以上。
4 总结
轻烧氧化镁 篇7
本文以硫酸镁为原料,用草酸盐作沉淀剂合成纳米氧化镁,介绍了该工艺制备超细粉体氧化镁的原理、方法、工艺流程及表征结果。
1 材料与方法
原料中含有Fe2+、Al3+、Cr3+、Cu2+等杂质离子,用双氧水做氧化剂,将Fe2+氧化为Fe3+,再加氨水调节pH值为7.5左右,此时溶液中的Fe3+等已经水解完全,以上离子分别以Fe(OH)3、Al(OH)3、Cr(OH)3等氢氧化物沉淀形式沉淀下来,过滤后用活性炭处理上述溶液,然后再过滤得到精制的硫酸镁溶液。在加热和搅拌下,将一定浓度的(NH4)2C2O4溶液用滴液漏斗以0.04 mL/s的速度加入到MgSO4溶液中,用聚乙二醇做分散剂,按3%的质量比加入,滴加完毕后应保证pH=6.5～7.2,再恒温搅拌0.5 h,真空抽滤得白色沉淀,分别用稀氨水、去离子水、无水乙醇(每次约用5 mL)充分洗涤沉淀,用饱和的BaCl2溶液检测不出SO
5MgSO4 ·7H2O+5(NH4)2C2O4 =2Mg2C2O4(OH)2·2H2O
+28H2O+5(NH4)2SO4+Mg(OH)2+3CO2+3CO (1)
干燥后的前驱体转移到马弗炉中,分别在不同的温度下煅烧3 h,然后在干燥器中冷却,即可得到氧化镁产品。煅烧后的氧化镁用高倍显微镜初步观察粉体的形状及颗粒大小;用X-射线衍射分析鉴定物相;用EDTA作标准溶液滴定,用铬黑T作指示剂测定其纯度;用透射电镜观察纳米MgO粒子形态及颗粒大小。
2 结果与讨论
2.1 产品含量分析
产品纯度及盐酸不溶物等主要指标按GB9004-88进行测试。用铬黑T作指示剂,用标准的EDTA溶液对煅烧后的氧化镁进行标定(先使样品在盐酸中溶解,用NH3-NH4Cl做缓冲溶液),测定其氧化镁含量,结果发现其纯度达到97.75%[11]。
2.2 红外分析
前驱物的红外光谱在ν=3350 cm-1左右时有强吸收,表明有羟基存在,推测结构为碱式草酸盐,在3419 cm-1处出现水的吸收峰,1648、1637 cm-1为COO-的不对称伸缩振动,1425、1387 cm-1为COO- 的对称伸缩振动吸收[12]。
2.3 前驱体的热重和差示扫描量热 TG-DTA分析
对前驱体的煅烧是合成纳米MgO的关键步骤,煅烧温度太低,前驱体不能完全分解,温度过高,会使MgO粒子长大,因而在保证前驱体煅烧完全的基础上,煅烧温度越低越好。对干燥后的前驱物沉淀粉体进行了TG-DTA测试,结果见图1,图中显示随着温度的升高,DTA曲线有两个质量损失台阶:210 ℃左右的较强降温峰和490 ℃ 左右的极强降温峰,对应的TG曲线显示在182～258 ℃之间有一质量损失,失重大约为34.5%,这是由前驱物失去表面吸附水及有机杂质所致;420～510 ℃区间内有较强失重,是前驱物沉淀分解为MgO所产致,失重大约为70.8%,应DTA曲线上220 和490 ℃附近各有一宽的明显吸热峰,说明前驱体的分解主要发生在这一阶段。在560 ℃以后曲线已趋于平稳,说明前驱物完全转变成MgO粉体,依据DTA曲线的结果可选择煅烧温度为550 ℃[5]。
初步推断其热分解方程式为:
2Mg2C2O4(OH)2·2H2O=4MgO+4CO2+6H2O (2)
2.4 XRD晶相分析
前驱物及MgO粉体的XRD谱分别如图2及图3所示,由图2对照标准CAF卡得知该前驱物为含结晶水的α-碱式草酸镁沉淀,与CAS号6150-885一致,为正交晶系,面心立方晶格。
图3中a,b,c分别为350,450,550 ℃下煅烧3 h 所得MgO纳米微粒的X射线衍射图谱.由图3 可以看出,350 ℃煅烧3 h,非晶成分较多.随着热处理温度升高,XRD峰强度增加,峰形变尖,450 ℃,煅烧3 h,产品的衍射峰已相当尖锐,结晶性良好,其d值与标准衍射卡4-829完全一致,为面心立方晶格结构MgO,且纯度很高,继续升温,变化不大.图4为550 ℃下煅烧3 h 所得MgO纳米的衍射图谱,从中看出,产品为多晶粉体,其衍射结果与XRD较为一致。
2.5 透射电镜分析
(放大10万倍,a. 450;b. 550;c. 600 ℃)
图4是不同温度下煅烧分解所得MgO粉体的TEM照片,可以看出550 ℃下煅烧分解所得MgO粉体颗粒呈近似椭球形,大小均匀,粒径在25～35 nm之间.随着热处理温度的升高,进一步晶化过程中,颗粒发生较大增长,达到65～80 nm,形成较严重的硬团聚,这可能与分解过程中产生的水不能被及时除去有关,水蒸气可导致MgO的严重烧结[11].选择(NH4)2C2O4作沉淀剂,可使前驱体在较低的温度下分解彻底,生成的CO(或CO2)气很容易排出,得到带有微孔的粉体材料。煅烧温度过高,则易发生烧结现象,使氧化镁发生聚集或产生“塌陷”,得到粒径较大性状不规则的氧化镁。实验还发现,镁盐和沉淀剂的浓度对前驱体及MgO的粒径有一定的影响,实验表明MgSO4溶液的浓度1.0 mol/L为宜,(NH4)2C2O4溶液的浓度应为1.5～2.0 mol/L。加料方式对产物的颗粒也有较大的影响,采用滴定管流速控制加法得到的粒子明显优于瞬时加入方式,这可能是由于流速控制滴加法有效改善溶液体系的粒子的成核环境,使二次成核和晶核表面沉淀反应生长被基本控制,有利于形成较均匀的粒子,正加法得到的产品难以洗涤且不易煅烧。
3 结 论
(1)以硫酸镁和草酸铵为起始原料,对硫酸镁溶液进行预处理以除去其它金属离子,直接沉淀法制得超细粉体氧化镁,并应用IR,TG-DTA,XRD,TEM等手段对该纳米微粒进行了表征。
(2)所得纳米氧化镁微粒呈立方晶型,形貌为椭球体,分散性好,粒径在25～35 nm之间。
轻烧氧化镁 篇8
某立窑厂附近的一些钢铁企业, 根据市场行情的需要生产镍铁, 产生了大量的废渣———镍铁渣, 该厂打算用镍铁渣作水泥混合材生产普通水泥, 但是通过检验该镍铁渣的Mg O含量非常高, 在20%左右。通过小磨试验, 当水泥中掺量达到15%时, 则水泥中Mg O含量就在5%左右, 显然不宜用镍铁渣作混合材生产普通水泥。面对大量的废渣, 为了有效利用资源、节能降耗、变废为宝, 决定从两方面来利用镍铁渣, 一是用镍铁渣作混合材生产复合硅酸盐水泥, 根据国家标准GB12958-1999复合硅酸盐水泥中规定, 熟料中Mg O≤5.0%, 而对水泥中Mg O未作要求。并且镍铁渣经过了淬冷, 其中的Mg O多呈玻璃体, 水泥通过压蒸安定性试验合格, 不影响水泥的体积安定性, 所以用镍铁渣作复合硅酸盐水泥的混合材是可行的。二是利用镍铁渣引入Mg O作矿化剂掺入生料中来煅烧水泥熟料, 下面对此进行分析总结。
由于Mg O与Si O2、Al2O3、Fe2O3的化学亲和力很小, 在熟料煅烧过程中一般不参加化学反应, 熟料中的Mg O大部分以游离状态存在, 其余部分与熟料矿物 (主要是C4AF、C3S) 形成固溶体和成为玻璃体。当熟料中Mg O含量较低时 (2%~3%) , 可起到矿化剂的作用, 降低液相出现的温度及液相粘度, 促使高温化学反应的进行, 还可使还原气氛煅烧的熟料中Fe O含量降低, 从而改善和提高熟料质量。
Mg O在熟料中以什么状态存在和在各相中的分布情况取决于Mg O的数量, 熟料的组成以及熟料的冷却速度。当生料中Mg O过高时, 将导致熟料中结晶Mg O含量增加, 这种方镁石晶体水化速度非常慢, 甚至1~2年时间内还不能完全水化, 水化后体积膨胀从而引起水泥石 (混凝土构件) 产生裂纹甚至破坏, 故国家标准对熟料中Mg O含量作了限制。因此, 该厂采用镍铁渣引入Mg O煅烧水泥熟料, 采取了以下措施: (1) 严格控制生料中Mg O含量在1.5%~1.8%之间; (2) 提高配料中的Fe2O3含量, 促使更多的Mg O与铁铝酸盐形成固溶体, 从而减少结晶Mg O的含量; (3) 煅烧时采用急冷快烧, 使Mg O溶于玻璃体中和结晶Mg O颗粒变小; (4) 加强生熟料的均化措施, 采用细磨的办法, 提高水泥比表面积; (5) 据有关资料表明, 含氟硫高铁硅酸盐水泥熟料中的Mg O, 随铝率的降低, 固溶的Mg O增多, 游离Mg O减少, 水泥压蒸膨胀也随之大幅度减少, 故决定采用掺氟硫 (萤石-石膏) 高铁配料, 控制IM在0.7~0.9之间, 适当提高烧成温度, 从而大幅度减少游离Mg O的含量; (6) 控制生料的细度, 由于镍铁渣硬度较大, 带有部分铁粒, 易磨性差, 在生料中加入镍铁渣后应严格控制生料细度, 要求80!m的筛余小于10%, 0.2mm的筛余小于1%, 尽量提高生料细度的合格率; (7) 提高成球质量, 通过调整成球盘的角度和边高, 缩小料球的粒径, 使成球粒度控制在5~8mm, 杜绝大泥团和粉状料入窑; (8) 采取合理的窑面操作, 采取压边部、浅中间、提心火的布料方法, 保证窑中心的V型窑面湿料层厚度在400~500mm之间, 严禁明火操作, 以防热损失和炸球, 以稳定底火为中心, 采用大风大料连续暗火操作, 保持加料、卸料、上火速度“三平衡”, 尽量用大风用全风, 做到看窑面用风。建立稳定的热工制度, 做到三班保一窑, 班班保底火。
轻烧氧化镁 篇9
氧化镁按性质可分为轻烧氧化镁( 轻烧粉) 、重质氧化镁、 轻质氧化镁、磁性氧化镁、高温电工级氧化镁、硅钢级氧化镁等,其中的轻质氧化镁主要用于橡胶制品及氯丁橡胶粘剂的生产,在橡胶制造中氧化镁起吸酸剂及促进剂作用,在氯丁橡胶粘剂中起硫化交联、防焦剂与树脂螯合作用。
国外氧化镁的制造技术发展很快,特别是精细镁盐制品的发展尤其迅速。我国镁矿资源丰富,品位高,除海洋中的镁盐外,内陆青海盐湖地区也具有丰富的镁盐资源[1],其中青海察尔汗盐湖,位于柴达木盆地的中东部,是我国目前已探明储量最大的可溶性钾镁盐矿床,面积5856 km2,湖内各种盐类矿物总储量达600多亿吨,其中氯化镁含量超过30亿吨,居全国之冠,占全国镁盐资源的74%[2],但我国镁盐的生产仍处于粗制初级产品的生产阶段,远不能满足国民经济发展的需要。
1轻质氧化镁的传统制法
传统的轻质氧化镁制法有三种[3]:
1. 1纯碱法
先将苦卤加水稀释至20% 左右加入反应器,在搅拌下徐徐加入20% 左右的纯碱澄清溶液,在55 ℃ 左右进行反应,生成重质碳酸镁,经漂洗、离心分离,在700 ~ 900 ℃ 进行焙烧, 经粉碎、风选,制得轻质氧化镁产品。其反应式如下:
1. 2碳化法
白云石经煅烧、消化、碳化后得到碱式碳酸镁,再经热分解、煅烧、粉碎、风选,即得轻质氧化镁。其反应式如下:
1. 3碳铵法
将海水制盐后的母液( 镁离子含量在50 g/L左右) 除去杂质后与碳酸氢铵按适宜的比例混合,进行沉淀反应,再经离心脱水、烘干、煅烧、粉碎分级、包装,即得轻质氧化镁成品。 其反应式如下:
以上几种方法都过程繁琐,伴随大量的副产物,且所需原料依托海洋中的镁盐或者镁含量较低的矿石,而青海盐湖丰富的镁盐资源无法直接利用。
2氧化镁的新制法
国外在20世纪90年代开发出一种新的生产工艺,雾状氯化镁溶液在高温下直接反应生成氧化镁与氯化氢气体[4]。反应式如下:
该工艺流程简洁,伴生产物为常用工业原料氯化氢气体。 但国内目前还没有这方面的工业应用及研究。为充分利用青海盐湖的丰富氯化镁资源,天华院与某研究所合作设计了一套氯化镁喷雾热解制氧化镁的实验装置,试图通过进一步的实验研究为最终实现工业化大规模应用,提供经验。
设计条件如下:
氧化镁产量: 14 kg/h;
原料液密度: 1285 kg/m3;
氯化镁含量: 31. 1% ;
原料进口温度: 10 ℃ ;
热解反应温度: 900 ℃ ; 3
氧化镁真密度: 2014 kg/m3;
氧化镁堆密度: 300 kg/m3。
本实验装置主要由热解反应炉、旋风分离器、尾气洗涤器、洗涤分离器、鼓风机、液化气罐、热解进料泵、冷却溶液泵、原料溶液桶、热解产品罐、旋风产品罐、降膜吸收塔、循环罐、吸收塔循环泵、喷淋塔、水喷射真空机组等设备及管道、仪表、阀门等组成,主要工艺流程简述如下:
来自多个液化气罐汇总后稳压的液化气与来自鼓风机的环境空气在热解反应炉燃烧器中混合、燃烧,产生高温烟气,在热解反应炉内与来自热解进料泵的雾状氯化镁溶液瞬间热解反应,生成氧化镁粉末和氯化氢气体。热解反应后含氯化氢气体的高温尾气夹带氧化镁粉末进入旋风分离器进行气固分离,分离后的高温尾气进入尾气洗涤器,被来自冷却溶液泵的溶液在尾气洗涤器中喷淋洗涤、冷却后,进入洗涤分离器进行气液分离。尾气进入氯化氢吸收系统经降膜吸收塔吸收生成副产品盐酸,达到环保排放标准后的尾气由喷淋塔顶部烟囱排空。
溶液原料桶中的常温氯化镁溶液与来自洗涤分离器底部的循环溶液一并经冷却溶液泵加压后通过喷嘴喷淋进入尾气洗涤器,与来自旋风分离器的高温尾气换热,蒸发掉部分水分。喷淋溶液与高温尾气进入洗涤分离器进行气液分离,分离下来的溶液一部分循环回冷却溶液泵,一部分经过热解进料泵加压, 通过喷嘴以雾状进入热解反应炉。
进入氯化氢吸收系统的尾气中的氯化氢气体被降膜吸收塔A吸收得到稀盐酸,稀盐酸进入循环罐A,通过吸收塔循环泵A,盐酸不断循环。盐酸溶液浓度逐渐提高,达到18% ~ 20% 时,将尾气切换进备用降膜吸收塔B,将降膜吸收塔A中符合浓度要求的盐酸放出,得到18% ~ 20% 合格浓度的盐酸产品。 备用降膜吸收塔B盐酸浓度达到18% ~ 20% 后,再切换回降膜吸收塔A。达到环保排放标准后的尾气再经喷淋塔洗涤后由顶部排空。
热解反应炉内生成的氧化镁粉末直接进入热解产品罐,随高温尾气进入旋风分离器氧化镁粉末经分离后进入旋风产品罐。
3技术难点
3. 1热解炉
3. 1. 1材质的选择
热解炉为本工艺的核心设备。由于反应过程在900 ℃ 高温环境下才能发生,且是长时间连续运行,热解炉材料的选择至关重要。经过多方比较,最终选择Al2O3含量≥70% 、可耐温1790 ℃ 的高铝耐火浇注料现场浇注炉体[5]。炉体大部分采用304不锈钢,与高温物料接触部分选用316L不锈钢。
3. 1. 2设备结构
为保证从喷嘴出来的物料距炉内壁有一定的距离,炉内空腔取直径1 m。耐火材料厚度经绝热计算,高铝耐火浇注料厚度取400 mm,可保证热解炉表面温度不超过80 ℃ 。炉体直径为1800 mm,内壁设抓钉。安装完成后炉体外再加一层硅酸盐保温材料防烫。热解炉结构简图如图3。
设备正上方为人孔,人孔上通过法兰连接插入炉体一段接管,下端安装标准接头的喷嘴,可抽出更换喷嘴,方便进行不同喷嘴条件下的实验。反应后生成的产品由下方的出料口排出。
支耳高度附近切向均布三支燃烧器,空气与液化气在此混合后燃烧。同时对应设置三个点火孔与其在炉内壁附近交汇, 方便点火。
另外在炉体上分别设置测温口、测压口及观察孔,方便观察与记录实验现象及数据。
3. 1. 3烘炉
热解反应炉浇注完成后,浇注料中所含水分必须在正式运行前去除,否则将直接影响炉子的正常使用。热解反应炉施工完毕,验收合格后,先打开所有开口自然通风。10天后,关闭所有开口。热解炉尾气出口安装引至室外的管道作为烘炉时的临时放空管道。烘炉时采用液化气作为燃料。先点燃其中一支燃烧器,并调至最低负荷,开始暖炉,视炉膛温度升高情况点燃其它两支燃烧器。烘炉的升温速率和恒温时间须严格按烘炉曲线进行,尽量保持均匀升温,不得急速大火烘烤。烘炉完成后,严密封闭热解炉所有开口待用。热解炉停用时间超过一个月后再次开车,必须重新进行烘炉。
3. 2测量控制系统
由于本装置为实验装置,因此实验数据的可测量很重要。
本实验装置的关键控制点有两个,由调节阀自动控制。
( 1) 为保证热解反应的正常进行,需保证热解炉内的温度稳定在900 ℃ 上下,该温度通过调节液化气的量来实现。受现场条件限制,燃料采用液化气罐供应,为保证进燃烧器的压力稳定在设计值5000 Pa,采用多个0. 6 MPa液化气罐并联,罐出口减压阀粗减压至10 k Pa左右,总管上再加一减压阀细调至5000 Pa。为防止压力下降后,冬季罐体吸热结冰,设置一热水槽,将液化气罐放入其中。
( 2) 由于尾气洗涤器后接盐酸吸收系统材质为PP,使用温度不能超过100 ℃ ,因此必须限制进入后续工段的介质温度。另一方面希望进入热解炉的原料有一定预热且尽可能的均匀,冷却过度及循环量过小也需避免,综合考虑后设计出口温度为80 ~ 85 ℃ 。尾气洗涤器出口温度不高于85 ℃ ,通过调节尾气洗涤器的循环液体量来调节。
4结论
本文通过比较传统氧化镁制法的优劣,提出了一种用氯化镁溶液喷雾高温热解生产轻质氧化镁的方法,对其中的难点进行分析,提出了相应的解决方案,并建立了相应的实验装置, 为进一步的工业化大规模生产提供实验依据。
该装置目前正在实验中,实验效果有待大量的实验结果及数据来验证。
摘要：根据我国青海盐湖氯化镁资源丰富却没有得到有效利用的现状,通过比较传统氧化镁制法的优劣,提出了一种以氯化镁溶液作为原料,用喷雾高温热解方法直接得到轻质氧化镁产品的实验方法,对其中的流程设计、喷雾塔材质、喷雾塔结构、尾气处理、测量控制等关键点进行分析,提出解决方案,并建立相应的实验装置,试图为大规模利用青海盐湖资源提供实验依据。
轻烧氧化镁 篇10
GB 175 - 2007《通用硅酸盐水泥》对水泥中氧化镁含量进行了规定, 如表1 所示。
目前, 水泥中氧化镁含量的测定方法主要依据GB / T 176 - 2008《水泥化学分析方法》:
( 1) EDTA滴定差减法 ( 代用法) 。此方法操作简单, 是应用广泛的传统化学分析方法, 但其所需试剂种类繁多, 溶液配制及标定过程复杂, 试验前期准备时间长, 试验结果受多种因素影响而易出现误差, 如检测人员试验基本功的强弱、试验操作环节的控制、滴定终点的确定因人而异等等。
( 2) 原子吸收光谱法 ( 基准法) 。此方法测定简便准确, 分析周期短, 测量进程快; 灵敏度高, 火焰原子吸收光谱法的灵敏度可达ppm到ppb级; 灵敏度高, 相对误差小于1% ; 适合批量测定, 是目前仪器分析应用广泛的一种方法。
本文采用原子吸收光谱法测定水泥中氧化镁含量, 并对其回收率、重复性和检出限进行了研究。研究结果表明, 该方法测定水泥氧化镁含量加标回收率为91% ~ 104% , 方法的相对标准偏差小于3% , 检出限可达0. 008ug /ml。
1 实验部分
1. 1 仪器及工作条件
TAS - 986 原子吸收分光光度计 ( 北京普析通用仪器有限公司) ; 分析天平 ( 万分之一) ; 镁空心阴极灯 ( 美国Perkin Elmer) ; 电热鼓风干燥箱; 银坩埚等。仪器最佳工作条件如表2 。
1. 2 试剂和标准物质
实验所用氢氧化钠、盐酸、氯化锶为优级纯, 水为纯净水。氧化镁为基准试剂 ( 国家标准物质研究中心) 。
1. 3样品来源
实验所用的水泥样品为阳泉冀东水泥有限公司生产的P·O42·5 普通硅酸盐水泥。
1. 4 样品处理
取约200g水泥样品用孔径为80um的方孔筛进行筛析, 将筛余物中的金属铁用磁铁吸去后再次研磨, 直至所有样品通过80um的方孔筛, 将样品混合均匀后用四分法取约100g装入样品密封袋中待用。
用万分之一天平称取上述样品约0. 1000g并置于银坩埚中, 加入约3. 5g氢氧化钠后盖上五分之四左右的坩埚盖, 待高温炉的温度升到750℃时, 将此坩埚放入其中熔融约10min, 取出冷却至室温。准备一盛有约100ml沸水的250ml烧杯, 将冷却后的坩埚放入其中并在烧杯上盖一表面皿, 将此烧杯放入通风橱内的低温电热板上, 加热至熔块浸出, 用干净镊子取出坩埚, 将坩埚及坩埚盖用纯净水冲洗干净后再用热盐酸 ( 1 +9) 进行冲洗, 然后用玻璃棒轻轻搅拌烧杯中的溶液并一次性加入35ml盐酸 ( 1 +1) 。将上述溶液加热煮沸后冷却至室温, 随后转移到250ml容量瓶中, 用纯净水稀释至标线, 摇匀静置待用。
1. 5标准曲线的绘制
将氧化镁基准试剂放入950℃ 的高温炉中灼烧约1h, 取出放入干燥器中冷却至室温。
用万分之一天平称取1. 0000g ( 精确至0. 0001g) 上述氧化镁, 置于250ml烧杯后加入50ml纯净水浸润, 再加入20ml盐酸 ( 1 + 1) 。将烧杯移入通风橱的电热板上进行低温加热, 直至溶液澄清, 此时氧化镁已完全溶解。取下烧杯待溶液冷却至室温后将其转移到1000ml容量瓶中, 加纯净水稀释至刻度标线, 摇匀。此标准溶液氧化镁的浓度为1. 0mg/ml。
将上述1. 0mg /ml的标准溶液稀释20 倍: 准确吸取50. 00ml、1. 0mg /ml氧化镁标准溶液加入到1000ml容量瓶中, 加纯净水稀释至标线, 摇匀, 此时得到氧化镁标准溶液的浓度为0. 05mg /ml, 将其作为氧化镁标准溶液的母液。
吸取上述氧化镁标准溶液母液0. 00ml、1. 00ml、2. 00ml、3. 00ml、4. 00ml、5. 00ml、6. 00ml, 分别加入到250ml容量瓶中, 依次加入15ml盐酸、5ml氯化锶 ( 锶50mg /ml) 溶液, 加纯净水稀释至标线, 摇匀, 此时得到氧化镁浓度为0. 000ug /ml、0. 200ug / ml、0. 400ug / ml、0. 600ug / ml、0. 800ug / ml、1. 000ug / ml、1. 200ug / ml系列标准溶液。按照表2中仪器工作条件测定Mg O系列标准溶液的吸光度, 根据数据计算对应的回归方程以及相关系数, 在工作曲线范围内, 线性关系良好, 结果如图1、表3。
2结果与讨论
2. 1干扰与消除
在测定Mg元素时, 水泥样品中存在硅、铝、钛等能与镁形成稳定的耐热化合物, 导致溶液中镁的原子化率降低, 原子吸收率下降, 测定结果偏低。因此需在标准溶液及样品溶液中加入“释放剂”氯化锶溶液, 由于锶和铝形成更稳定的化合物, 且加入的锶的量大, 极易取代镁铝化合物中的镁, 使得镁的原子化率得以恢复。同时, 由于Mg在原子吸收测定过程中非常灵敏, 水、试剂、容器等的污染均会对实验结果造成很大的影响, 应在实验过程中严格注意。
2. 2样品测定
从处理好的样品溶液中吸取5ml置于100ml容量瓶中, 依次加入6ml盐酸 ( 1 + 1) , 2ml氯化锶溶液 ( 锶50mg /ml) , 用纯净水稀释至标线, 摇匀。将平行处理2 次的水泥样品按照表2 的仪器工作条件, 用原子吸收光谱法测定样品溶液的吸光度, 根据工作曲线回归方程计算出对应的氧化镁的浓度, 最终计算出氧化镁的质量分数, 结果见表4。
2. 3准确度实验
为考察该方法的准确性, 以水泥样品1 为例作加标回收率试验及稀释10 倍后做精密度试验, 结果见表5、表6。
由表5、表6 可见被测氧化镁的回收率在91% ~ 104% 之间, RSD小于3% , 说明用该法测定水泥中的Mg O含量准确度高、重现性好。
2. 4检出限测定
用与上述实验步骤相同的试剂、方法测定空白溶液20 次, 对测得的试验数据进行处理, 计算此分析方法中氧化镁的检出限为0. 008ug /ml。
3结语
本文采用原子吸收光谱法测定水泥中氧化镁的含量, 精确度高, 检出限低, 回收率理想, 是一种操作简便快捷、结果准确的分析测试方法。
摘要：采用原子吸收光谱法对水泥中的氧化镁含量进行了测定研究, 用氢氧化钠熔融-盐酸分解试样, 氯化锶消除其他元素的干扰, 并对方法的准确性进行了考察, 回收率在91%104%之间, 方法的相对标准偏差小于3%, 检出限可达0.008ug/ml。结果表明, 原子吸收光谱法测定氧化镁含量具有快速准确、高精密度、高灵敏度等优点, 对确保工程质量有重要意义。
关键词：原子吸收光谱法,水泥,氧化镁含量
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