釉灰制备原料和工艺对其组成的影响

釉灰是我国古代独特的传统釉用核心原料,其中以景德镇生产的釉灰最具代表性和影响力,正所谓“无灰不成釉”。它不仅成就了景德镇宋元明清的制瓷盛况,而且拥有复杂、严谨且带有一丝“神秘”色彩的制备工艺,其原料选择、工艺原理、釉用机理长期以来一直是中外研究者探究我国古代制瓷“秘诀”的一个重要课题。实验采集了狼萁草等四种典型柴草和两种石灰石,分别进行了煅烧实验,并借助EDXRF和X射线衍射仪(XRD),对各原料灰化后的化学组成及不同煨烧次数所制得釉灰的化学组成和物相组成进行科学表征和对比研究,初步剖析了釉灰制备采用独特的三次煨烧工艺的科学意义。结果表明,狼萁草化学组成中Fe₂O₃和MnO含量分别高达1.41%和1.52%,而P₂O₅含量则为四者中最低的0.54% ,不仅有利于景德镇传统灰釉呈现 “白中泛青”的效果,还有利于提高釉层的透明度,促进景德镇传统釉下青花等彩绘瓷的发色。灰色石灰石不仅CaO含量低于黝黑色石灰石,且MgO含量更是高达35.79%,这正是古代制灰匠偏爱选择黝黑色石灰石的主要原因。此外,研究还发现,随着煨烧次数的增加,不仅釉灰化学组成中的K₂O,P₂O₅,MnO,Fe₂O₃的含量均呈明显递增趋势,且其物相组成中的CaCO₃含量呈递增趋势,而Ca(OH)₂含量则刚好相反,呈下降趋势,这不仅有利于景德镇瓷器呈现“颜如玉”的外观特质,也有利于克服配釉过程中釉浆因含一定量的Ca(OH)₂而引起的“作浓”现象。可见,釉灰制备选用独特的原料及其煨烧工艺,是景德镇古代灰釉独具特色并得以长期发展的技术保障之一。     

贝壳固硫过程热重研究

利用LCT-2型热天平对贝壳的固硫反应过程进行了实验研究。探讨了贝壳在含SO2模拟烟气气氛下的固硫能力、温度特性及SO2浓度对其钙利用率的影响特性;并利用JXA-840扫描电镜实验观察了贝壳与石灰石微观结构特性的主要差别。结果表明:贝壳具有良好的微观结构特性和固硫反应活性,其最佳固硫反应温度比石灰石高出约100℃,大部分贝壳更适合作900~1000℃温度下的燃煤固硫剂。     

石灰石颗粒分解的动力学模型研究

本文应用热重法对石灰石在氮气气氛、不同升温速率下的分解动力学进行了研究,采用普适积分法、微分方程法以及多重速率扫描Kissinger法相结合的方式求解动力学参数,确定反应机理模型。研究结果表明石灰石分解反应符合相边界反应的收缩圆柱体模型,采用三种方式相结合的动力学处理方法可以有效的进行动力学模式函数的选取。     

石灰石闪蒸改性及脱硫性能的试验研究

本文对3种不同产地的石灰石进行了闪蒸改性处理,对改性石灰石颗粒的孔径分布进行了测定,研究了压力、温度等参数对石灰石闪蒸改性的影响。并在气流反应器上对闪蒸后的样品进行了硫化试验。结果表明,在一定的压力和温度下,闪蒸处理能够增大石灰石颗粒的微孔孔径,并使石灰石样品的脱硫性能得到较大提高。     

微波消解-ICP-OES测定石灰石样品中的多种元素

采用微波消解预处理石灰石样品,并利用ICP-OES测定石灰石中Si、Ca、Al、Fe、Mg、K、Ti、Sr和Mn等矿物元素含量。以GBW07120和GBW07214a作为石灰石标准物质。对比了HNO3,HNO3/HF和HNO3/HF+H3BO33种不同消解用酸微波消解石灰石样品后对元素回收率的影响。通过检测值与样品标准值的对比,使用HNO3/HF+H3BO3后样品消解最完全。建立了用9mLHNO3和1mLHF分解0.2g石灰石,再加入10mL4%(W/V)的H3BO3中和过量的HF及氟化物沉淀的两步微波加热消解方法。本方法检测2种石灰石标准物质时,元素回收率在88.5%—104.1%之间,RSD均小于3%。     

液固反应微观-宏观关联模型及实验验证

当液一固反应为流体扩散控制时,以缩核模型为基础,得到了单颗粒消溶时粒径的变化规律,满足平方反比定律;在单颗粒消溶的基础上,建立了颗粒群消溶模型,得到了单颗粒微观反应模型和颗粒群宏观反应特征的关联关系.以不同种类的石灰石在不同温度和pH值下的消溶过程为例,对液固反应的微观-宏观关联模型进行了实验验证,实验和数学模型吻合较好.该关联模型对完善液固反应理论体系,实现宏观实验数据反推微观化学反应参数的测量技术具有重要意义.     

用于流化床燃烧脱硫的石灰石的反应活性评价和测试研究

对用于燃煤流化床燃烧脱硫的脱硫剂石灰石的反应活性进行了研究，提出了易于进行数学处理的石灰石硫盐化模型，得出了评价石灰石反应活性的两个指标－最大转化率和反应速率常数。研究方法除采用了传统的热天平法和鼓泡流化床外，还根据循环流化床燃烧技术的特点，发展了提出了湍流床法和石英棉法，并进行了不同试验条件下的实验研究，对不同反应活性温度技术进行了试验比较。     

传递函数在石灰石分解研究中的应用

本文应用高温气固悬浮试验台架对石灰石的分解动力学过程进行了研究,并利用试验系统的传递函数对检测数 据进行了修正,从而获取了石灰石在反应器中的真实动态分解数据。试验结果表明采用传递函数对试验数据进行修正是必 要的,所得结果对于工业应用以及设计具有一定的参考价值。     

电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定石灰石中5种氧化物含量

建立了电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定石灰石样品中5种氧化物氧化镁(MgO)、三氧化二铁(Fe_2O_3)、二氧化硅(SiO_2)、氧化锰(MnO)、三氧化二铝(Al2O3)含量的方法。先将样品与无水碳酸钠和四硼酸钠高温熔融后,再用盐酸进行消解可以很好地溶解石灰石样品。选择Mg285.21nm、Fe 238.20nm、Si 251.61nm、Mn 257.61nm、Al 396.15nm为分析谱线,采用空白校正的方法校正基体的影响。在选定的实验条件下,各元素标准曲线的线性相关系数均不小于0.999,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)在1.8%～2.4%,各测定元素的加标回收率也在94%～105%。按照实验方法将各元素测定结果与5种国家标准测定方法得出的结果进行比对,准确度、精密度、回收率均在理想范围内。结果表明,所建立的方法可以满足石灰石中5种元素联测的要求,并且更加快速、准确。     

ICP-AES法测定石灰石、白云石中的Al_2O_3,CaO,TFe_2O_3,MgO,MnO,SiO_2,TiO_2

采用无水碳酸钾＋硼酸处理样品,电感耦合等离子体发射光谱法同时测定石灰石及白云石中7种组分,筛选了不同仪器参数条件,对各组分分别选用2条相对谱线强度适中的谱线进行分析,并以元素平均值的模式输出数据结果,测定的相对标准偏差小于0.60%.经对国家一级石灰石及白云石标准物质分析验证,结果与标准值吻合.