提高氧化鈣抗水化性能的措施

　　為了提高氧化鈣材料的抗水化性能，人們對其水化機(jī)理進(jìn)行了深入研究，并對如何獲得低氣孔率進(jìn)行了深入研究.高密度.研究了抗水化性強(qiáng)的氧化鈣材料。主要研究措施可分為：促進(jìn)燒結(jié)法.表面處理法.外加電場抑制水分子吸附法。

　　促進(jìn)燒結(jié)法

　　促進(jìn)燒結(jié)的關(guān)鍵是促進(jìn)氧化鈣材料的燒結(jié)和致密性。隨著燒結(jié)溫度的升高，氧化鈣的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了演變，顆粒尺寸增加，晶格畸變和晶體參數(shù)減少，晶體發(fā)育良好，氧化鈣的水化活性降低。

　　但是，提高燒結(jié)溫度會增加制備成本。相比之下，添加燒結(jié)添加劑法具有操作簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，可以制備高密度、抗水化性能好的氧化鈣材料。

　　根據(jù)燒結(jié)機(jī)理的不同，氧化鈣常見的燒結(jié)助劑分為固相燒結(jié)助劑，如固相燒結(jié)助劑ZrO2.TiO2.CeO2.La2O3.Mg(OH)他們不會和CaO形成低熔點(diǎn)化合物。另一種是液相燒結(jié)添加劑，會發(fā)生部分熔化和液體形成，如CuO.Al2O3.Fe2O3和MgAl2O4等。

　　固相燒結(jié)

　　單斜ZrO2可提高氧化鈣材料的抗水化性能，其基本原理是單斜ZrO2有效促進(jìn)氧化鈣燒結(jié)致密化，降低游離氧化鈣含量。此外，還有氧化鈣和氧化鈣。ZrO2反應(yīng)產(chǎn)生疏水性CaZrO3.分布在氧化鈣晶體邊界，容易水化，有效防止水化反應(yīng)，提高氧化鈣材料的抗水化性能。

　　ZrO2添加過多會導(dǎo)致體積膨脹效應(yīng)加劇，降低材料的耐水性。研究結(jié)果表明，單斜斜ZrO2添加量為10wt氧化鈣材料具有好的抗水化性。

　　在氧化鈣中加入TiO2后，由于氧化鈣和TiO2之間的燒結(jié)反應(yīng)，在樣品中檢測到各種鈣化合物，包括鈣化合物，Ca2SiO4(C2S).Ca3SiO5(C3S)和Ca3Ti2O7.樣品的體積密度為2。.51g·cm-3提高到2.93g·cm-3、顯孔率由23.2%降至8.3%，氧化鈣材料的致密性和抗水化性得到提高。

　　高溫下La2O3和CeO2與氧化鈣反應(yīng)形成固溶體，在材料中產(chǎn)生陽離子空位，促進(jìn)燒結(jié)致密;燒結(jié)溫度為1650時(shí)℃氧化鈣樣品的致密度為98.5%[29]。古瑞琴等[30]在氧化鈣材料中加入氧化鈣材料CeO2，發(fā)現(xiàn)由于Ca2+和Ce4+半徑相近，形成不等價(jià)置換固溶體，促進(jìn)材料燒結(jié)，從而提高材料的耐水性。

　　研究也發(fā)現(xiàn)了Mg(OH)2可提高氧化鈣的燒結(jié)致密性，主要是由于氧化鈣的燒結(jié)致密性Mg(OH)2不僅促進(jìn)了氧化鈣顆粒的生長，而且使氧化鈣顆粒的尺寸更加均勻，改善了材料的微觀結(jié)構(gòu)，降低了材料的孔隙率，提高了氧化鈣材料的抗水化性。

　　液相燒結(jié)

　　研究CuO燒結(jié)助劑對CaO結(jié)果表明：反應(yīng)過程中形成的液相CaO·CuO能促進(jìn)材料在較低溫度下燒結(jié)，當(dāng)材料在較低溫度下燒結(jié)時(shí)，CuO添加量為1%(w)時(shí)，1550℃熱處理后材料的致密度提高到理論密度的93%。

　　Al2O33可與氧化鈣反應(yīng)生成33CaO·Al2O3(C3A)相化合物，C3A它是一種低熔點(diǎn)礦物相，可以在低溫下出現(xiàn)液相，促進(jìn)燒結(jié)。如果產(chǎn)量不大，材料的高溫性能就不會顯著降低。它主要分布在氧化鈣顆粒之間，并包裹在氧化鈣顆粒中，從而促進(jìn)樣品的燒結(jié)致密性和氧化鈣顆粒的生長。

　　Ghasemi-Kahrizsangi等[34]研究發(fā)現(xiàn)納米Fe2O3有利于促進(jìn)氧化鈣材料的燒結(jié)和密化。作用機(jī)理包括三個(gè)方面：納米顆粒可以填充孔隙，提高材料密度，減少水化通道;納米Fe2O3在氧化鈣晶體中解度高，在氧化鈣中形成陽離子空位，原子遷移率高;此外，納米Fe2O3還有利于促進(jìn)氧化鈣顆粒的生長，終提高燒結(jié)石灰的抗水化性能。當(dāng)燒成溫度為1650時(shí)℃且添加納米Fe2O當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時(shí)，氧化鈣材料的體積密度達(dá)到3%.20g·cm-3。

　　添加MgAl2O4納米顆粒能顯著提高氧化鈣的抗水化性能，這是由于將游離氧化鈣轉(zhuǎn)化為游離氧化鈣C3A和CaO·Al2O3(CA)等等，從而降低材料中游離氧化鈣的含量，并通過形成致密的微觀結(jié)構(gòu)來促進(jìn)致密。