红色墙面砖的热转化外文翻译资料

 2022-06-16 09:06

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热分析与热量学杂志。 VOL。 87（2007）2,432-428

红色墙面砖的热转化

SJG Sousa和JNF Holanda*

北弗卢米嫩塞州立大学先进材料实验室陶瓷材料组，28013-602巴西Campos dos Goytacazes-RJ

这项工作的重点是红墙瓷砖浆料的热和矿物转化。 浆含有不同量的钙质，并用巴西原料制备。 通过TG，DTG和DTA，膨胀计分析和X射线衍射评估热转变。 四种吸热转化被确定并解释为物理吸附水的释放，氢氧化物的脱水，高岭石的脱羟基化和碳酸盐的分解。 925-950℃范围内的放热转变与新相如硅铝酸钙和莫来石的结晶相关。 TG测量表明糊剂的总质量损失取决于钙质添加量。 膨胀计分析表明在900℃左右开始烧结，导致颗粒收缩。 热分析结果与X射线衍射一致。

关键词：红墙砖，热分析，X射线衍射

介绍

墙砖是建筑物内部使用的以粘土为基础的产品。 这些产品表现出高孔隙率[1]，特别是开孔率。 巴西NBR 13818标准[2]规定吸水率在10％以上（BIII级），这样可以提供良好的粘附性和较小的每平方米质量。 用于制造墙砖的主要原材料是高岭土和伊利石粘土，以及不同数量的碳酸盐和石英[3]。 粘贴的每个成分对产品的最终属性都有不同的贡献。 每种原料都具有复杂的矿物组成。 这使得对其热变换的研究相当困难。

在烧结过程中，墙砖瓷砖经过一段时间后，

物理和化学转化，其特点是热反应和传质过程。 这些转变有不同的起源，并发生在不同的温度范围。 关于这些转换的知识使得对材料性质的控制更容易。

巴西东南部有重要的高岭土沉积粘土和钙质沉积[4]。 尽管巴西成为全球第四家陶瓷地砖生产商，但这些原材料还没有用于制造墙砖[5]。 造成这种情况的原因是缺乏有关在烧结期间发生在高岭土，钙质和细粒石英之间的反应的信息。

本研究重点关注在用巴西原料制备的三种红墙瓷砖烧结过程中发生的热转变。 多种技术用于评估这些转化：差热分析（​​DTA），热重量分析（TG），衍生热重分析（DTG），膨胀计分析和X射线衍射（XRD）。 它们的组合将热反应与红墙瓷砖材料的矿物学变化相关联。

试验

物料

通常用于制造多孔墙砖的三种红色陶瓷浆被制定[6]。 它们的组成示于表1中。来自东南巴西的高岭土，钙质和石英用作起始材料。 通过X射线荧光测定的原材料的化学组成在表2中给出。陶瓷糊通过使用强力混合器的干法制备。 表3给出了有关糊剂粒度的信息。

表1陶瓷墙瓷砖浆组合物（质量％）浆料 粘土 钙质 石英

M1 70 12 18

M2 70 15 15

M3 70 18 12

* 信函作者： holanda@uenf.br

1388–6150/$20.00 Akadeacute;miaiKiadoacute;，匈牙利布达佩斯

copy;2007Akadeacute;miaiKiadoacute;，布达佩斯 斯普林格，荷兰多德雷赫特

表2起始材料的化学组成（质量％）

材料

二氧化硅2

人2O3

的Fe2O3

钠2O

K2O

氧化钙

氧化镁

MnO的

二氧化钛2

P2O5

意向书*

粘土

46.42

27.90

9.10

0.36

1.67

0.22

0.71

0.11

1.32

0.21

11.96

钙质

6.01

0.81

0.55

0.15

0.23

47.26

4.91

0.01

0.06

0.07

39.94

石英

99.66

0.15

0.04

–

–

–

–

–

0.01

–

0.25

*LoI =着火损失

表3陶瓷墙瓷砖浆的粒度数据

分数/％

粘贴

lt;2 m 2xlt;60 m gt;60 m

M1 31 63 6

M2 30 65 5

M3 32 62 6

表4 STA数据参数的测量参数 条件

温度范围 环境温度到1150°C

参比样品（Al2O3） 氧化铝（Al2O3）样品盘 铂

平衡敏感度 0.1 g

T灵敏度（DTA） 0.001°C

吹扫气速率#39;空气#39; 10毫升分钟–1（TG）

温度校准 第三点，Ag，Ir和Zn

标准

升温速度 最小10°C–1样品质量/ mg

M1 24.47

M2 24.70

M3 24.36

方法

用Seifert URD-65衍射仪进行X射线衍射分析，使用40KV和40mA的单色CuK辐射。 扫描速度为1.5°（2）分钟–1。 使用来自JCPDS文件的参考数据从峰位置和强度鉴定结晶相。

用TA Instruments SDT-2960同时TG-DTA进行TG / DTG / DTA。 表4中总结了测量参数。用BP Engenharia RB-3000膨胀仪在25-1000°C范围内使用5°C min的加热速率在绿色墙面瓷砖颗粒上进行样品的膨胀计分析–1在空气气氛下。 由单轴压制而成的红色墙面砖粒料 -

使用60分钟总时间（包括冷却）的快速烧结循环在1110℃下烧结。 矿物-

通过X射线衍射对烧结球团进行逻辑分析。 在金涂层后，使用Zeiss DSM 962 SEM在10kV下通过扫描电子显微镜进行微结构分析。

结果与讨论

结构表征

高岭石（Al2O3·2SiO2·H2O），三水铝石（Al 2（OH）6），石英（SiO2）和方解石（CaCO3）。 此外，还有少量的伊利石/云母，针铁矿和长石。 X射线衍射数据表明Al2O3（表2）不以其游离形式存在。 相反，它与粘土矿物和三水铝石结构相结合。 粘土粉末的化学分析（表2）也显示适度的氧化铁含量，表示为Fe2O3。 这种氧化物赋予墙砖瓷砖的微红色。 如图1所示，针铁矿的存在表明部分铁以氢氧化物的形式存在。 另外，Fe3 阳离子可以部分替代高岭石结构八面体位置上的Al3 阳离子[7,8]。

热特性

由于其复杂的陶瓷组成[9]，对墙面瓦片的热行为进行分析通常是一项艰巨的任务。 阶段转换在发展中扮演重要角色

图1红墙瓷砖糊剂的X射线衍射图

图2红壁瓷砖浆（样品M1）的TG / DTG / DTA曲线

墙砖的微观结构。 因此，它们影响一些与孔隙有关的性质。 红墙瓷砖样品的TG / DTG / DTA曲线如图2所示。值得注意的是，样品的行为非常相似，与其组成无关。

在42-44,255-266,489-495和704-719℃温度范围内的DTA曲线中分别可见四个吸热事件。 第一个吸热事件与高岭石血小板的物理吸附水的演变有关[4]。 第二个吸热事件是由于水蒸气的产生，由氢氧化物如三水铝石和针铁矿的脱水产生的。 这与X射线衍射的结果一致。 在489-495°C温度范围内的第三次吸热事件再次是由水的进化引起的，但这次是由于高岭石的脱羟基作用转化为偏高岭石。 八面体层（三水铝石层）的OH基团的损失，

扭曲该层的原子顺序，但四面体层（二氧化硅层）受影响较小。 SiO4四面体保持它们的形式，并且有限的顺序应该存在于[110]面[10,11]。 704-719℃范围内的第四次吸热事件与钙质分解有关，主要形成氧化钙和CO2脱气。 然而，X射线衍射（图1）也表明存在白云石（MgCO3）。 事实上，所用的钙质含有丰富的方解石（CaCO3），白云石和石英是主要的杂质[6]。 因此，分解反应似乎同时发生，导致CaO和MgO占优势的CaO。

证实吸热事件是

伴随着TG / DTG曲线（图2）中所示的样品中强烈的传质过程并总结在表5中。样品在13.72％至16.96％范围内的加热期间呈现总质量损失。 钙质量越多，观察到的质量损失就越大。

所有样品均观察到由于有机物分解而在325℃附近出现大的放热峰。 但应该指出，有机质主要是由于高岭土沉积粘土作为起始材料[12]。

对于所有样品观察到的925-950℃范围内的放热峰是由硅酸盐晶格的进一步破坏以形成偏高岭石的新结晶相而引起的。 似乎一系列可能与偏高岭石结构重组有关的热反应可以在该温度范围内同时并逐步存在。 纯高岭土在约980℃呈现放热峰，在该温度下，诸如含Si的相

-Al2O3，尖晶石结构或主莫来石可以

表5墙砖粘贴物的TG / DTG和DTA结果

DTA /℃

粘贴 质量损失TG /％

DTG最大/

% °C–1

吸热

放热

开始

最大

结束

开始

最大

结束

1.34

43.7

25

44

175

875

925

1000

1.90

256.1

175

256

375

5.71

489.7

375

490

625

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