改性煅白的制备及防吸湿研究
煅白在生产和贮存过程中的吸湿问题，已成为困扰整个镁行业的难题。 煅白(CaO·MgO)是皮江法炼镁工艺中白云石(MgCO3· CaCO3)煅烧后的产物。煅白吸湿引发一系列问题:煅白活性度下降、镁的产出率降低及企业生产成本增加。2013年，我国原镁总产量约为76.97万吨，占全球原镁总产量的88.5％。我国原镁的产出率约80％，且生产1吨原镁，需要消耗白云石约11吨，硅铁约1.06吨，标煤约7吨，产生镁还原渣约7吨，排放二氧化碳气体约35吨和大量的粉尘。因此，研究降低煅白的吸湿率，可以有效地提高原镁的还原率，降低白云石、煤炭、硅铁等不可再生原材料的消耗，减少镁还原渣及温室气体的排放，对促进我国原镁工业向着节能、减排、降耗、绿色、环保、可持续的健康方向发展具有重要的实际意义。 本文以煅白为研究对象，以硬脂酸钠为改性剂，采用物理化学法对煅白进行改性，制备防吸湿煅白。采用红外光谱分析仪、接触角测试仪、扫描电子显微镜、物理吸附仪等检测设备对改性前后的煅白进行表征，探索改性煅白的防吸湿机理，结论如下: (1)煅白在0～100min内的吸湿率增长非常快，几乎呈直线上升;100～400min内，吸湿率增长放缓;400min以后，吸湿率增长较小;720min～2880min内，吸湿率变化不大。 (2)煅白本身具有大的比表面积和较多的微孔，其表面接触角接近于0°，煅白是典型的亲水性物质。 (3)煅白吸附大气中的H2O、CO2等分子，在其表面首先发生物理吸附，然后发生化学反应（水化反应和碳酸化反应）。 (4)正交试验设计结果表明，影响制备防吸湿煅白的影响因素依次为:改性剂的质量分数、改性温度和改性时间。 (5)在改性温度和改性时间相同的情况下，当改性剂的质量分数为5％时，改性煅白表面形成均匀、完整的硬脂酸盐膜，其表面接触角约为128°;当改性剂的质分数大于5％时，改性后煅白的吸湿率和表面接触角基本趋于稳定。本实验中，煅白改性的最佳条件为:改性剂的质量分数为5％，改性温度为55℃，改性时间为25min。 (6)改性前煅白在大气中放置720min以后，其吸湿率仍在增加，改性后煅白的吸湿率几乎不变。在720min时煅白的吸湿率由改性前的1.89％降低到改性后的0.31％，降低约84％。 (7)在煅白改性过程中，硬脂酸钠在煅白表面发生化学反应，形成化学键，在煅白表面引进长链烃基，煅白具有的吸附性把长链烃基和部分硬脂酸钠吸附在其表面，形成一层硬脂酸盐膜，起到防吸湿作用。
炼镁工艺;改性煅白;吸湿性能;硬脂酸钠改性剂;防吸湿作用
太原理工大学
硕士
冶金工程
李明照
2015
中文
TF822;TF802.67
78
2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）