高溫焙燒對(duì)石英砂表面的影響[1]

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1、維普資訊http://www.cqvip.com第25卷第4期礦物學(xué)報(bào)v01．25．No．42005年12月ACTAMⅡ^IOGI(sINI(Dee．，2005盟文章編號(hào)：10004734(2005)04-0385．04高溫焙燒對(duì)石英砂表面的影響趙中魁，孫清洲，張普慶，荊海鷗，孫益民2(1．山東建筑工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟(jì)南250101；2．山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟(jì)南250069)摘要：采用電子探針和透射電子顯微鏡研究了石英砂經(jīng)900℃高溫焙燒前后表面元素和雜質(zhì)相顆粒的變化。結(jié)果表明：石英砂表面的0／$i比偏離si的化學(xué)比例，高溫焙燒后其表

2、面的0／$i比接近為2。石英砂表面存在大量納米尺寸的雜質(zhì)相，高溫焙燒使雜質(zhì)相脫落，增大了石英的裸露表面積。關(guān)鍵詞：石英砂表面；焙燒；雜質(zhì)相顆粒；O／Si比中圖分類號(hào)：P574．1；P579文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A作者簡(jiǎn)介：趙中魁，男，1969年生，博士，副教授，主要從事新材料開(kāi)發(fā)與研制，E-mail：jorezhk@163．coin．石英砂是重要的造型材料，然而砂粒表面被清水漂洗，以去除泥分。擦洗時(shí)砂與水的質(zhì)量比各種雜質(zhì)、氧化物包圍，真正裸露的表面非常少。為7：3。把經(jīng)過(guò)擦洗過(guò)的砂在105℃烘干，并以其為了提高鑄造粘結(jié)劑與石英砂之間的粘結(jié)強(qiáng)度，為研究對(duì)象。石英砂在900

3、oc焙燒15rain2次和必須保證石英砂表面盡可能干凈。為此，人們常5次后冷卻到室溫。采用電子探針測(cè)量石英砂表常采取擦洗、酸清洗等方法去除石英砂表面雜質(zhì)，面的元素及其含量，并用透射電子顯微鏡高倍觀提高型(芯)砂的強(qiáng)度【1．。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，熱法再生察石英砂的表面。砂或高溫焙燒的原砂可以在粘結(jié)劑加入量不變的2試驗(yàn)結(jié)果情況下，提高砂型性能【3．4J。然而，對(duì)石英砂的表面特性，尤其焙燒對(duì)石英砂的表面的影響研究較電子探針檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，未焙燒的砂粒表面的O／Si少。本文對(duì)焙燒前后的石英砂表面特性進(jìn)行研比較大地偏離了Si02的化學(xué)式的比例2，石英砂有些究，探討焙燒提高石英砂的表面活

4、性的原因。表面的O／Si比為1．80～1．90，有些為2．3～2．5，見(jiàn)表1。部分石英砂表面還含有雜質(zhì)元素，如Ig、№、K、1實(shí)驗(yàn)材料與方法、Ca、Fe等元素，這些元素可能以氧化物或氫氧化先把大林砂在擦洗機(jī)中擦洗20rain，然后用物形式存在[引，其中Fe可能以FeOOH型式存在【刮。表1未焙燒的大林砂表面的成分及其含量(B／％)rable1．Elementsandtheircontentsofthesu出ceofrawDalinsaIld8(％)0siAlNaKCaFeSO／Si66．8630．3oI．740．390．472．206(2．090)63．7l2

5、8．864．I120．59I．13O．27O．99O．342．2o7(,．897)64．2735．640．281．80364．4135．591．80964．5635．441．82171．1328．872．46370．0030．002．33365．3734．631．88769．9l30．092．323注：()內(nèi)的數(shù)據(jù)為假定雜質(zhì)元素為氧化物并去除其中的氧含量后的O／Si比收稿日期：2005-04419基金項(xiàng)目：山東自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(y2003l03)維普資訊http://www.cqvip.com386礦物學(xué)報(bào)2oo5拄焙燒后的石英砂表面仍含有Mg、Na、K、

6、Al、時(shí)，O／Si比接近2，與Si02的化學(xué)成分比靠近，并Ca、Fe等元素，但附著在砂粒表面的羥基將發(fā)生且焙燒次數(shù)越多，石英砂表面的O／Si比越接近2，分解，附著的雜質(zhì)將主要以氧化物形式存在。同見(jiàn)表2和表3。表2焙燒二次的大林砂表面的成分及其含量(xB／％)Table2．ElementsandtheircontentsofthesurfaceofDalinsandsaftertwicecaleinalion(％)∞∞￡j∞O注：()內(nèi)的數(shù)據(jù)為假定雜質(zhì)元素為氧化物，并去除其中的氧含量后的o／si比表3焙燒5次的大林砂表面的成分及其含量(xs／％)Table3．E

7、lementsandtheircontentofthesurfaceofDalinsandsafterfive-timescalcination(％)序號(hào)0SiMgAINaKCaFeO／Si66．33O．1766．72O．1663．693．38O．871．44O．5865．401．18O．180．4362．8o7．145．23O．520．4167．39注：()內(nèi)的數(shù)據(jù)為假定雜質(zhì)元素為氧化物，并去除其中的氧含量后的O／Si比圖1為未焙燒的大林砂的TEM照片，從圖nnl左右的大顆粒，也有幾個(gè)納米尺度的微小中可以看出，砂粒表面不是光潔的眙面，其上顆粒，它們大量而散亂

8、地分布在砂粒表面；圖分布著雜質(zhì)相顆粒。