鈣鋁黃長石（簡寫：C2AS）由鈣鋁矽酸鹽組成的礦物，黃長石系列中的一種。是石族礦物的一種，屬斜長石。鈣長石是長石的一種，為鈣鋁矽酸鹽礦物。它呈白色或灰色玻璃狀晶體，比較脆。鈣長岩是岩石中重要的礦物成分，這種礦物就被稱為造岩礦物。鈣長石可以當作陶瓷和玻璃製品的原料。利用高溫固相燒結法將抗水化能力差、污染嚴重的鎂渣製備成具有良好抗水化能力、環境友好的鈣鋁黃長石材料，具有重要的套用價值與研究意義。
基本介紹
- 中文名：鈣鋁黃長石
- 外文名：Calcium alumina feldspar
- 化學組成：2CaO.Al2O3.SiO2
- 簡寫：C2AS
- 屬性：化學產品
- 學科：冶金工程
簡介,製備材料,物相形貌分析,物理性能分析,抗水化性分析,總結,
簡介
鈣鋁黃長石長是石族礦物的一種，屬斜長石。鈣長石是長石的一種，為鈣鋁矽酸鹽礦物。它呈白色或灰色玻璃狀晶體，比較脆。鈣長岩是岩石中重要的礦物成分，這種礦物就被稱為造岩礦物。鈣長石可以當作陶瓷和玻璃製品的原料。含鈣的鋁矽酸鹽，呈白色或淺灰色，性脆，玻璃狀晶體。為主要的造岩礦物，可製造玻璃和陶瓷。產於基性火成岩中，如義大利、瑞典、印度、日本和美國新澤西州。
鈣鋁黃長石
鈣鋁黃長石製備材料
我國鎂冶煉工業的快速發展，使鎂渣的排放量急劇增加，對環境造成嚴重污染。如何安全處理鎂渣成為一項急需解決的問題。對鎂渣的綜合利用途徑較為單一，僅用於生產水泥，但利用率低; 用於生產鎂渣磚，由於其易吸水膨脹而存在安全隱患。國內一些科研機構還發現鎂渣可用於製備耐火材料、作為脫硫劑或用於製備膠凝材料等，但均未投入生產。因此，研究鎂渣的二次利用將對實現資源的深度開發與充分利用起到重要的指導意義。
鎂渣的主要成分及含量分別為: 40～55(wt.%)的氧化鈣、20～30(wt.) 的氧化矽、6～10(wt.%)的氧化鎂、2～5(wt.) 的氧化鋁及約9(wt.) 氧化鐵；且其具有較高的活性，可用於製備含鈣矽量較高的材料，但由於鎂渣中含有大量的氧化鈣及氧化鎂，致使抗水化性成為鎂渣基材料的瓶頸。而鈣鋁黃長石具有很高的強度及良好的抗水化性能，可以用來改善材料的力學性能及抗水化性能，且其成分中鈣矽含量很高，因此利用高溫固相燒結法將抗水化能力差、污染嚴重的鎂渣製備成具有良好抗水化能力、環境友好的鈣鋁黃長石材料，具有重要的套用價值與研究意義。
物相形貌分析
燒結試樣完好無損且呈橄欖綠色，下表面卻附著有土黃色的物質。主要晶相為鈣鋁黃長石，另外伴隨少量鎂橄欖石 ，這是由於原料鎂渣的成分比較複雜，鎂渣中的氧化鎂與原料中的氧化矽反應而形成的，表面附著物主要是氧化鋁與鎂鐵橄欖石複合物，還含有少量的鈣鋁黃長石，是由於試樣中生成的鎂鐵橄欖石熔點較低，在1350℃時以液相形式擴散到試樣下表面與墊燒的氧化鋁反應而生成的。採用Rietveld法對試樣進行半定量分析的結果為鈣鋁黃長石相的質量分數約為92%，鎂橄欖石的質量分數約為8%。結合能譜分析可知，緻密塊體即為鈣鋁黃長石晶體，鈣鋁黃長石晶體形貌呈厚板狀或短柱狀有所不同；結合能譜分析可知，分散在塊狀鈣鋁黃長石晶體間隙中的錐形晶體為鎂橄欖石。
物理性能分析
材料的氣孔率可反映試樣的緻密度，是決定材料耐壓強度的的重要因素。表面比較緻密，但斷面有很多氣孔。採用阿基米德排水法測得試樣的顯氣孔率和體密度分別為2%和2.6 g /cm3，由於理論密度約為3g /cm3，故通過理論計算試樣的氣孔率約為15%，說明試樣中的氣孔多以閉氣孔形式存在。這是由於有液相存在，致使在燒結完成時固-氣界面逐漸消除而發生玻璃化緻密。耐壓試驗測量結果表明試樣的耐壓強度為185MPa，與理論的耐壓強度相比有一定的差距，是由於試樣中存在有氣孔、微裂紋或缺陷導致晶粒間結合力下降，使其緻密度降低，造成有效承載面積降低，因此在受到外力作用時這些微裂紋、缺陷及氣孔附近產生應力集中現象，當超過某一臨界值時裂紋開始擴張導致斷裂。
抗水化性分析
抗水化性是指鈣鋁黃長石材料在大氣中抵抗水化的能力，它是表征材料燒結是否良好的重要指標之一。試樣燒結不良時，其中的CaO、MgO在大氣中極易吸潮水化，生成氫氧化物，使材料疏鬆損壞。水化試驗後，試樣無粉化無裂紋，其質量增加率隨水化時間變化，水化開始到水化5h時，試樣的質量增加率為負的，是由於水化過程中試樣表面附著物溶解到水中而損失的質量大於水化質量增加率造成的，此後隨水化時間增加水化質量增加率逐漸增大，且當水化時間為72h，水化質量增加率約為0.7%，已經達到了高耐水性材料的水平(η= 0.2%)。
試樣表面有許多片狀體組成的球形毛茸茸的水化產物生成，結合能譜分析可知該水化產物為矽鋁酸鹽，同時還有少量的棒狀物CaCo3生成，而試樣的斷面基本無變化，說明水化反應主要發生在試樣表面，在斷面未見水化現象，且水也未進入試樣裡面。由水化質量增加率和水化後SEM照片的分析結果可以說明採用燒結方法使原料中的游離氧化鈣和氧化鎂與氧化鋁或氧化矽反應生成鈣鋁黃長石抗水相或固溶體可以提高材料的抗水化性，同時說明所製備的鈣鋁黃長石材料具有很好的抗水化性能。
總結
以53.60wt.% 的鎂渣、18.29wt. % 的高嶺土和28.11wt.% 的氧化鋁為原料，PVA為塑化劑，採用高溫固相無壓燒結法製備鈣鋁黃長石材料，結果表明試樣的主要晶相為塊狀的鈣鋁黃長石，其體密度為2.56g/cm3，氣孔率約為15%且氣孔多以閉氣孔形式存在，耐壓強度約為185MPa；抗水化性能結果表明試樣水化72h後質量增加率僅為0.07%，且水化反應主要發生在試樣表面，說明試樣具有良好的抗水化性能。
