硅酸盐体系的化学平衡：(2)反应热力学

现代地质 ›› 2006, Vol. 20 ›› Issue (3): 386-398.

硅酸盐体系的化学平衡：(2)反应热力学

马鸿文，王英滨，王芳，苏双青，刘浩，彭辉，俞子俭

中国地质大学矿物材料国家专业实验室，北京100083

收稿日期:2006-05-10 修回日期:2006-07-10 出版日期:2006-03-20 发布日期:2006-03-20
作者简介:马鸿文，男，教授，博士生导师，1952年出生，岩石学、矿物学、材料学专业，主要从事矿物材料科学及制备技术、硅酸盐体系化学平衡与材料设计、结晶岩热力学与相平衡领域的教学与研究。
基金资助:
教育部高等学校博士学科点专研科研基金项目(1999049114)；矿物材料国家专业实验室开放基金课题(04101,04103)

Chemical Equilibrium in Silicate Systems: Part Ⅱ, Reaction Thermodynamics

MA Hong-wen, WANG Ying-bin, WANG Fang, SU Shuang-qing, LIU Hao, PENG Hui, YU Zi-jian

National Laboratory of Mineral Materials, China University of Geosciences, Beijing100083, China

Received:2006-05-10 Revised:2006-07-10 Online:2006-03-20 Published:2006-03-20

摘要/Abstract

摘要：

通过具体的应用实例，系统介绍了在矿物材料学研究中硅酸盐体系的多相平衡反应热力学的基本原理。对硅酸盐体系的典型多相平衡反应进行了热力学计算，包括：(1)微晶玻璃制备过程中的硅酸盐熔融反应；(2)霞石正长岩和高铝粉煤灰利用技术中的硅酸盐烧结反应；(3)SiO₂-CaO-H₂O体系和KAlSi₃O₈-CaO-H₂O体系雪硅钙石、硬硅钙石的水热晶化反应；(4)高铝粉煤灰和霞石正长岩烧结产物的溶解反应；(5)Na[Al(OH)4]-Al(OH)₃-H₂O体系和Na₂SO₄-Ca(OH)₂-H₂O体系中α-Al(OH)₃和CaSO₄·2H₂O的析晶反应。研究成果可望对矿物材料制备实验方案设计、工业生产过程优化及改进产品性能提供理论指导，同时为同类材料学研究提供借鉴。

关键词: 矿物材料, 硅酸盐, 热力学, 微晶玻璃, 霞石正长岩, 高铝粉煤灰, 雪硅钙石

Abstract:

The basic principles of thermodynamics in multiple silicate systems were briefly reviewed with several typical approaches to mineral materials science.The thermodynamic calculations of the Gibbs free energies for typical multiple phase equilibria in silicate systems were performed,including (1)melting reactions of silicate reactant in processing of the glass-ceramics;(2)sintering reactions in utilizations of nepheline syenite and high-alumina flyash;(3)crystallizing reactions of tobermorite and xonotlite in both systems of SiO₂-CaO-H₂O and KAlSi₃O₈-CaO-H₂O;(4)dissolution reactions of the sintering products of the high-alumina flyash and nepheline syenite;and (5)crystallizing reaction of α-Al(OH)₃ and CaSO₄·2H₂O in system of Na[Al(OH)₄]-Al(OH)₃-H₂Oand Na₂SO₄-Ca(OH)₂-H₂O, respectively.Approaches to reaction thermodynamics for multiple phase equilibria in silicate systems are in theory of significance for designing experimental scheme of preparing mineral materials,optimizing processing techniques in industry,enhancing the properties of mineral materials products.The current research could also be used for reference in approaching to the similar mineral materials.

Key words: mineral materials, silicate, thermodynamics, glass-ceramic, nepheline syenite, high-alumina flyash, tobermorite

中图分类号:

马鸿文，王英滨，王芳，苏双青，刘浩，彭辉，俞子俭. 硅酸盐体系的化学平衡：(2)反应热力学[J]. 现代地质, 2006, 20(3): 386-398.

MA Hong-wen,WANG Ying-bin,WANG Fang,SU Shuang-qing,LIU Hao,PENG Hui,YU Zi-jian. Chemical Equilibrium in Silicate Systems: Part Ⅱ, Reaction Thermodynamics[J]. Geoscience, 2006, 20(3): 386-398.

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