应用例3：白云石分解特性

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1、岩峰白云石分解特性的研究关于白云石分解行为的讨论白云石是组成为CaMg(CO3)2的碳酸复盐。一般认为：白云石的热分解可分为两个阶段，即：（1）（2）一般地，白云石的第一步分解（1）始于700℃之后（略高于菱镁矿），而第二步分解（2）温度则高于900℃（略低于方解石）。但是，由于白云石的分解特性受其结晶程度（包括固溶）和白云岩中杂质组成与含量的影响，因此不同产地/成因的白云石分解特性不尽相同。而白云岩的分解特性对其合理利用产生重要影响。比如：白云石制取镁质胶凝材料的技术关键是合理的煅烧工艺，以保证煅烧产品中尽可能少或不含

2、氧化钙（f-CaO≤1；其存在将恶化镁质胶凝材料的各项性能）。因此，对白云岩的选择应当是其二步分解温度相差越大越有利；冶金炉料则要求产品的活性，因此，希望二步分解温度尽可能接近，以在一个煅烧（轻烧）温度下白云石既可分解完全，又可保持尽可能高的活性。若两步分解温度相差较大，则必须以提高轻烧温度的方式使原料尽可能分解完全，这将导致第一步分解形成的氧化镁晶体发育而使轻烧料活性降低。而研究物质热分解所用的实验技术是热分析。此技术的定义是：在程序控温下测量物质的物理性质与温度的关系的一类方法的统称。一般按所测物性对热分析方法进行分

3、类。常用的热分析技术如：测定质量变化：热重（TG）分析和微商热重（DTG）分析测定温度变化：差热（DTA）分析测定热量变化：差示扫描量热（DSC）分析测定尺寸变化：热膨胀分析、微商热膨胀分析和差示热膨胀分析由于热分析研究的是物质受热过程中产生的各种物理、化学变化，因此是几乎所有学科中的热力学和动力学研究的主要实验方法；同时也是材料的结构与性能研究有力的理论与实验分析手段。岩峰白云岩外观岩峰白云石的理化性能和相组成根据表中数据近似计算，岩峰白云岩中含白云石约93.％以上、方解石约4％左右，杂质含量＜3％；由于CaO/MgO

4、＞1.39，所以，岩峰白云石为高纯钙质白云石。岩峰白云石的热分析曲线热分析结果与轻烧试验结果吻合：（1）≤0.088mm细粉经850℃×3h.轻烧后已基本分解完全；（2）5－50mm块料经900℃×3h轻烧后活性度最大。然而，上述结果引起思考的问题是：两吸热谷相距很近（约46℃，且当热分析样品量较少时，热分析曲线上只出现一个吸热谷），尤其是第二步分解发生在820℃附近，远低于碳酸钙的分解温度（热力学计算约为902℃，实测多910～920℃左右）。因此，白云石分解是否一定按两步发生，如果是，那么是什么因素造成第二步分解提前

5、？二步之间是否确实存在产物碳酸钙；若不是，又当如何解释？且5－50mm块料经900℃×3h轻烧后试样的X射线衍射分析表明其中已没有明显碳酸盐残留。白云石CaOMgOCaCO3CaCO3高温X射线衍射结果表明：岩峰白云石的分解在750℃时已经开始，分解产物氧化钙和氧化镁几乎同时出现，仅仅是氧化镁的形成速率可能略高于氧化钙；850℃时，岩峰白云石和方解石已完全分解（谱线消失），但方镁石和方钙石晶体结构的有序度尚较低；随温度升高，方镁石和方钙石晶体结构有序度提高。上述结果再一次证明热分析和轻烧试验结果的可靠性。即：岩峰白云岩的

6、热分解在850℃时基本结束。并且，岩峰白云石的热分解不是按两步分解进行，而是MgO和CaO几乎同时生成。950℃样品冷却后的衍射谱中出现相当数量的碳酸钙。（试分析原因）同时，方钙石谱线强度降低近58％（转化成了碳酸钙），方镁石降低近30％（估计部分Mg2＋进入方解石形成的是富镁方解石——可否在X射线衍射谱中得到相关信息？）。《材料现代研究方法》课程试题任选下列一题，写出约3000－5000字左右的论文。综述（如：实验技术的进步在材料科学发展中的作用）设想在你已经完成或准备进行的课题研究中，哪些测试手段可能会对课题中哪些问

7、题的探索有帮助？为什么？