方镁石课题申请.ppt
主要内容,一、立项背景 二、国内外研究现状和发展趋势 三、研发内容、技术关键和主要创新点 四、研究方案、技术路线和组织方式 五、研究预期目标,主要内容,六、课题组成员简介 七、科研设施和仪器设备情况 八、项目进度安排 九、项目经费预算,一、立项背景,水泥是国民经济基础建设的主要原材料之一，广泛应用于土木、水利、国防及交通等各类建筑工程中。其质量的优劣，直接影响混凝土工程的质量安全。 因此，水泥的产品标准历来都是国家强制性标准，同时水泥是列入国家生产许可证目录管理的产品。,一、立项背景,对于水泥产品，人们关注的指标之一是水泥中的氧化镁含量，因为氧化镁中水泥产生膨胀和导致安定性不良的主要根源之一，各国的标准中，都对水泥中氧化镁的最大含量进行规定。 如GB 175-2007规定： “硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥氧化镁不得超过5.0%，压蒸试验合格可放宽到6.0% ” 。,一、立项背景,水泥中的氧化镁主要以三种形态存在： 1、熟料固溶体(clinker) 2、玻璃体(amorphous) 3、方镁石(periclase),Fig1. 水泥中氧化镁 存在的3种形态,一、立项背景,熟料中固溶的MgO及存在于玻璃体中的MgO含量极少，且对水泥制品成型后的尺寸稳定型几乎没有影响。 方镁石（periclase）是MgO中导致安定性不良的罪魁祸首。,自然界存在中的方镁石 图片来源：www.mindat.org,一、立项背景,水泥中的方镁石大多是经高温死烧后形成的，活性较低，在常温下水化很慢，可能会延迟至数年，但方镁石晶体与水反应生成水镁石(Mg(OH)2)体积膨胀147%。硬化的水泥由于方镁石水化所导致的迟缓膨胀，会导致水泥混凝土结构开裂或破坏。,一、立项背景,因此，简单地对水泥的氧化镁含量进行规定并不科学，测定水泥中的方镁石含量来来反映氧化镁膨胀和其水泥安定更为合理。但是目前，国内外对这方面的研究甚少，目前还没有准确和方便的方法。 因此本方法的研究具有以下意义： 1. 为水泥安定性评判提供更科学方法 2. 为氧化镁膨胀水泥的生产提供技术依据 3. 有利于高镁石灰石的利用，节约资源,二、国内外研究现状,目前尚无方镁石含量检测的标准方法，根据现有文献报道可知，主要有以下几种检测手段： 1、化学法 2、XRD 3、电导法,二、国内外研究现状,1、化学法： Bogue和Taylor等以无水乙醇、甘油和硝酸铵萃取熟料中的方镁石，方镁石以复盐形式存在于萃取液中。P.Arjunan等对该方法进行改进，用无水乙醇代替甘油无水乙醇作溶剂，因为无水乙醇的极性大于甘油无水乙醇的极性，加快了方镁石与硝酸铵的反应速率，使得萃取时间大大缩短。 但目前所有的化学法都存在，方镁石选择溶解不充分、络合滴定终点不明显等缺点，进而影响了化学法的检测精度。,二、国内外研究现状,2、XRD 传统的水泥方镁石含量XRD检测方法，有K值法、内标法、外标法等20多种方法。但上述方法存在仪器设备要求高、需要制备标养、标准曲线绘制较繁琐且低含量定量不准等缺陷。 但最近有研究者使用rietveld全谱拟合的方法对水泥中方镁石的含量进行了测定，克服了常规XRD分析所存在的上述缺陷，操作简便，且检测结果的准确度也较为理想。 由于XRD检测设备较为复杂且比较昂贵，其实验结果的分析较为复杂，较难以在广大水泥生产企业的生产控制中得到推广。,二、国内外研究现状,3、电导法 在电导法测定游离氧化钙的基础上，于京华提出电导法测定方镁石，该方法以碘-乙醇作催化剂，使方镁石在乙二醇中溶解，通过测定电导率的差值K来计算水泥中方镁石质量。 但由于影响电导率的因素较多，试验条件、操作水平等因素都会对检测结果产生较大的影响，进而引起较大的误差。,二、国内外研究现状,综上，化学法具有简单、重复性好等特点。但该方法存在方镁石选择溶解的技术瓶颈，因此其关键是开发一种方镁石的专用萃取剂。在专用萃取剂研发的同时，对萃取条件、缓冲溶液及滴定判断等一系列影响因素的优化，改善方镁石的选择性溶解和滴定终点的判断，使该方法在简单、快速、重复性好的前提下，充分保证其准确性，是现阶段人们对方镁石含量测定方法进行创新性研究的重点所在。,三、研发内容、技术关键和主要创新点,1、研发内容 （1）根据水泥熟料矿物特点及氧化镁存在形态，配制或选择合适的萃取剂； （2）研究萃取制度对水泥方镁石选择性溶解的影响，确定最优萃取条件； （3）不同缓冲溶液、屏蔽剂和批示剂对萃取滤液络合滴定结果的影响，并加以选择； （4）提出水泥中方镁石测定的化学方法，并对其回收率和重复性进行检验；,三、研发内容、技术关键和主要创新点,2、技术关键： （1）研究出一种具有良好的选择性溶解水泥中方镁石的萃取剂； （2）确定最佳萃取制度（时间和温度）； （3）确定最佳的缓冲溶液、屏蔽剂和批示剂，保证滴定精度。,三、研发内容、技术关键和主要创新点,主要创新点 根据不同形态氧化镁的结构特点，突破萃取剂的组成，赋予萃取剂适宜的极性和反应特性，使方镁石能与萃取剂形成复盐而溶解，而固溶于熟料矿物中的氧化镁以及玻璃相中的氧化镁则不能溶于萃取剂中。,四、研究方案及试验路线,1、研究方案 1）熟料制备： 以分析纯CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO为原料，配制不同氧化镁含量的基础生料（氧化镁占熟料中含量计从0至8.0%），在马弗炉中以1450的高温烧制熟料。,四、研究方案及试验路线,2）方镁石制备： 分析纯的MgO试剂至于坩埚内，在1400的硅碳棒高温电炉中煅烧，并通过XRD分析验证为纯方镁石。 3）配制萃取剂 重点考虑乙二醇、乙醇和甘油、硝酸铵配制。 4）萃取条件选择。 5）结果评定 主要通过加标回收率进行评价。,四、研究方案及试验路线,2、试验路线图,五、研究预期目标,1、研究预期目标为研发成功一种准确和方便的水泥中方镁石测定方法，主要技术指标如下： 回收率不低于96%； 变异系数不大于2%。 2、项目将提供以下成果： 研究报告1份； 提出一种水泥种方镁石测定方法； 发表科技论文2篇。 在2016年6月底以前，在申报单位或1家水泥企业以上进行方镁石测定的试用。,六、课题组成员,七、科研设施和仪器设备情况,1、浙江省质量检测科学研究院： 现有实验室总面积36000多平方米，不仅具有完善的化学分析试验室，而且拥有XRD衍射仪、电子显微镜、德国NETZSCH 公司DSC200差示扫描量热仪等一大批先进的检测设备，可以满足本项目的样品制备、萃取、滴定的要求，同时能满足XRD分析试验要求。 2、浙江大学： 在氧化镁膨胀研究方面，具有良好的研究基础。学校有现成的各种水泥煅烧和制样设备，包括程序可控高温炉等，同时也具备先进的XRD衍射仪、电子显微镜等微观试验设备，能满足整个项目试验要求。,八、项目计划进度,1、2015年1月至2015年6月：获得试验所需样品；确定专用萃取剂配方。 2、2015年4月至2015年6月：确定最佳萃取温度和萃取时间； 3、2016年1月至2016年6月：回收率试验；对化学测定方法进行评价和验证；对化学测定方法进行改进和试用；项目总结和验收。,九、经费预算,项目所需总经费25万元，其中申报单位自筹5万元，申请质检局拨款助资20万元。项目经费由申请单位管理，申请单位承诺合理使用项目经费，保证专款专用。,九、经费预算,谢 谢,请各位专家领导批评指正！,
