白云石及其烧结产物的透射电镜研究

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工业上利用白云石的工艺多是采用煅烧的方法将白云石热分解,再利用白云石的热分解产物进行深加工。该方法的缺点是能耗高,对环境的污染大。为了更好地开发和利用我国丰富的白云石资源,本文运用热分析技术与透射电镜技术相结合的方法,对白云石的热分解过程进行了研究,并用热压的方法来研究白云石热分解的特点。论文取得以下认识:1、实验证明,利用差热分析仪作为白云石的热分解实验仪器是可行的,可以把差热分析结果看作是白云石热分解过程,把热重曲线看成白云石在热分解过程中的质量(重量)变化曲线。2、利用差热分析技术研究了白云石热分解过程的影响因素,认为随升温速率的降低,白云石的热分解的开始温度和结束温度都有向低温方向移动的趋势,两反应之间停顿的时间也随之加长,同时两反应之间的短暂平台也变得更明显,而样品的质量变化也有相同的趋势。3、透射电镜能够细致地观察白云石热分解反应各个阶段的热分解产物,尤其是能观察到热分解时残留下来的各种现象,结合电镜上的能谱数据,可以反演白云石热分解反应的整个过程。4、建立了白云石热分解的模型:当加热温度达到白云石中镁质碳酸盐组分的热分解温度时,有些镁质碳酸盐组分发生热分解反应,生成了二氧化碳气体,另一些镁(钙)质碳酸盐组分和已经热分解生成的MgO物质发生塑性形变,包裹了 CO2气体,形成一些小气泡。继续加热达到镁质碳酸盐组分的热分解温度,镁质碳酸盐组分发生剧烈的热分解反应,生成大量的二氧化碳,突破包裹层,扩散到空气中,样品发生失重现象,并且在白云石颗粒表面或内部留下许多孔洞。当温度达到白云石中钙质碳酸盐组分的热分解温度时,钙质碳酸盐发生热分解反应,生成的二氧化碳,被起初MgO和CaO以及尚未热分解的钙质碳酸盐组分发生塑性变形所形成膜包裹,随气体的增多,冲破了包裹,扩散到空气中,直至热分解反应结束。所以白云石的热分解过程可大致分为两步,即:白云石中的镁质碳酸盐组分先分解,然后是白云石中的钙质碳酸盐组分热分解。5、加入到白云石粉体中微量红磷,在白云石热分解过程中,不仅可以降低白云石中镁质碳酸盐组分的分解温度(约20摄氏度),而且提高了钙质碳酸盐组分和MgO的塑变程度,使气泡更大而减小了气泡膜的厚度,提高了表面能,加快了钙质碳酸盐组分的热分解速度。6、在白云石中加入不同量的红磷后发现,随着白云石粉体中磷浓度的增加,白云石由两次热分解反应,逐渐过渡为一个热分解反应,热分解反应开始温度和结束温度均有降低。7、实验表明,将白云石粉体与红磷等混合制成混料,装入石墨磨具中,再将磨具装在热压机上进行白云石热分解反应,可以得到一种半透明状的高钙低氧的固体物质,这种固体物质遇水会缓慢松散并形成一种灰色的粉体。
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