厨房中的化学精彩纷呈,走进厨房,我们熟悉的化学便映入眼帘. 一 无机物 1、菜刀生锈：厨房中常见的现象便是新买的菜刀光滑明亮,几日后便开始生锈了,时间长了便不再光亮亮的了.这是因为铁在潮湿的环境中和空气中的氧气共同反映生成氧化铁.其实铁锈是一层疏松的氧化膜,一点也不能阻止内部的金属反应,因此时间长了,铁锈会继续增加,所以我们应该做好菜刀的保护工作,使用完毕后,及时擦拭干净,及时除锈.氧化铁是一种红棕色的粉末,俗名铁红,常用做涂漆和涂料.赤铁矿的主要成分便是氧化铁.它是一种炼铁原料.氧化铁不溶于水,也不与水反应.但是氧化铁可以与酸反应生成铁盐,其和盐酸反应的化学方程式为：一份子氧化铁与六分子盐酸反应生成两分子氯化铁和三分子水.（离子方程式：一摩尔氧化铁和六摩尔氢离子反应生成两摩尔铁离子和三摩尔水）；此外,加热氢氧化铁也可生成氧化铁粉末（两分子氢氧化铁加热生成一份子氧化铁和三分子水） 2、致密的氧化膜氧化铝：铝是地壳中含量最多的金属元素,但人们发现并制得单质铝却比较晚,这是因为铝的化学性质比较活泼.从铝的化合物中提炼单质铝比较困难,铝的许多化合物在人类的生产和生活中有重要作用.其中氧化铝难溶于水,熔点很高也很坚固,因此覆盖在铝制品表面极薄的一层氧化膜就能很好的保护内层金属.氧化铝是冶炼金属铝的重要原料,也是一种较好的耐火材料 活泼的铝在空气中和氧气反应生成氧化铝,其化学方程式为四分子铝和三分子氧气反应生成两分子氧化铝,氧化铝致密可保护内层金属不被继续氧化.其实,既是打磨过的铝箔,在空气中也会生成新的氧化膜.构成薄膜的氧化铝熔点为2050℃,因此在实验室中常用来制造耐火坩埚,耐火管等耐高温的实验仪器.氧化铝虽然难溶于水,但能溶于酸和强碱溶液中,它溶于碱时生成的物质为偏铝酸钠和水,因此氧化铝是一种两性氧化物。
固体氧化铁脱硫剂长期以来因硫容量低,用于高含硫气体时,存在着在高空速下气体净化度不高的问题,限制了氧化铁脱硫剂的应用。因此本文综合目前应用最为广泛氧化铁脱硫剂的优缺点，分别探讨不同反应物制得的Fe2O3脱硫剂的脱硫性能及不同载体在不同温度下的脱硫效果，且在这些条件下再改变沉淀剂的种类来深入探讨出一种高效的、成本较低的脱硫剂。
Solid oxide sulfur sorbent capacity due to low long-term, for high-sulfur gas, the existence of the gas at high speed is not high degree of purification of the problem, limiting the application of iron oxide sorbent. Therefore this paper, the current most widely used iron oxide desulfurizer the advantages and disadvantages of different reactants were obtained desulfurizer Fe2O3 and the desulfurization performance of different carriers at different temperatures desulfurization effect, and under these conditions in the precipitation agent to change the type of depth to a highly efficient, lower-cost sorbent.
首先，通过选择不同的反应原料来制取脱硫剂，即分别使用实验室的Fe2O3原料、FeCl3和Fe2(SO4)3来制备脱硫剂。结果发现经过酸化后的Fe2O3原料所制取的脱硫剂脱硫性能较好。其主要原因是其他两种原料在反应后抽虑过程中有Cl-、SO42-未完全洗涤掉，进而对脱硫剂脱硫效果产生了影响。
First of all, by selecting the different reactions to the preparation of raw materials desulfurizer, that the use of raw materials Fe2O3 Laboratory, FeCl3 and Fe2 (SO4) 3 to prepare desulfurizer. The results showed that after acidification of the raw material after the preparation of Fe2O3 Desulfurization of better performance. The main reason is the other two after the extraction of raw materials in the reaction process to consider Cl-, SO42-has not been completely washed out, and thus the effect Desulfurization impact.
其次，选择Fe2(SO4)3为原料制取脱硫剂，当温度一定，改变载体的种类，发现相同温度下Al2O3为载体的效果最佳，载体C效果最差，其一方面的原因是载体C焙烧后脱硫剂的强度很差，基本成粉末状。而Al2O3的最好。与此同时，当固定一种载体时，通过改变焙烧温度来考察脱硫剂性能。结果表明，脱硫剂的最佳焙烧温度为450℃。
Secondly, the choice of Fe2 (SO4) 3 as raw materials desulfurizer preparation, when the temperature must change the type of carrier and found the same temperature as the carrier under the effect of Al2O3 best, the worst effects of carrier C, which was due to carriers on the one hand, C After calcination the intensity of desulfurizer poor basic into powder. The best and Al2O3. At the same time, when a carrier of fixed by changing the calcination temperature to study the performance desulfurizer. The results showed that the best sorbent calcination temperature to 450 ℃.
再次，当选用沉淀剂NH4OH、NH4HCO3、Na2CO3，发现沉淀剂的效果是NH4OH＞NH4HCO3＞Na2CO3。另外，当固定载体种类时，改变载体CaO的含量（10％、20％、30％），发现载体的含量越低时脱硫效果越好。将上述所有脱硫剂经过900℃焙烧2小时进行老化，再次进行脱硫反应，结果发现，老化后的脱硫效果远远比未被老化的脱硫剂效果差。
Re-elected with precipitant NH4OH, NH4HCO3, Na2CO3, found that the effect of precipitant NH4OH> NH4HCO3> Na2CO3. In addition, the type of when a fixed vector, the change in CaO content vector (10%, 20%, 30%) and found that the lower carrier concentration, the better when the desulfurization effect. Desulfurizer above all after two hours baking 900 ℃ for aging of desulfurization again found that the effect of aging is much lower than those of the desulfurization aging desulfurizer not bad.
最后，通过改变H2S空速、是否含有水蒸气来讨论对脱硫效果的影响，研究表明，随着空速的增大，脱硫剂的脱硫性能降低，而H2S中不含有水蒸气能产生较好的脱硫效果。
Finally, by changing the space velocity H2S, to discuss whether it contains water vapor effect on the desulfurization, research showed that with increasing airspeed, the desulfurization sorbent performance, and H2S does not contain water vapor to produce better desulfurization.
初中化学新课导入的一点体会论文范文
摘 要： 精心的导课设计可以让课堂教学达到事半功倍的效果。化学课堂教学的导入，是整体教学的“序幕”，起着集中注意力、带入情境和铺垫的作用。新课程标准要求课堂以学生为主体、以教师为主导。教师应该扮演好“导演”这一角色，充分设计每一节课的导入，这样才能使学生产生浓厚的兴趣，加强学习化学的信心，提高教学效果，使教学事半功倍。
关键词： 初中化学 新课导入 兴趣 信心
万事开头难，良好的开端是成功的一半，教学工作也不例外。本人从事初中化学教学多年，在新课导入方面做了一些研究，同时也有了一定的体会，大致做法有以下几个方面：
一、直接导入
开门见山，向学生提出本节课的教学目的、重点及授课方法，使学生感到心中有数，从而在听课时主动、积极参与学习，有目的、有针对性地思考问题、吸收知识。这种形式的导入多用于绪言课或起始章节，教师语言要生动形象。
二、实验导入
实验是学生认识化学的窗口，是化学教育中一种最有效的教学形式，其中隐含着丰富的知识和疑问，是开启知识的源泉。一节课的开始，先以形象鲜明生动的演示实验开场，最能引起学生兴趣。如讲解氢气性质前，先做爆鸣实验。在《制取氧气》一节，可做加热纯氯酸钾和加热氯酸钾与二氧化锰的混合物的实验，用带火星的木条放在试管口，观察木条复燃所需要的时间，看反应速率的快慢。这与部分学生心中想象的某些反应速率的快慢正好相反，事实胜于雄辩，此时，学生极为活跃，教师抓住学生这一兴奋点，步步启发，诱发了学生的好奇内驱力，激起了求知、探索和操作的学习意愿，从而导入新课，产生了良好的学习效果。
三、悬念问题导入
有些教材内容看起来很平淡，但我们只要针对与新知识有关的、学生有所了解但又不十分清楚的知识向学生提出问题，设置悬念，挖掘趣昧，激发学生求知的欲望，同样可以形成波澜壮阔的知识海洋。如在教学“燃烧的条件”一节时，我做了一个“气功”表演：事先在一堆白纸上放入适量的白磷，然后将其铺在石棉板上，自己学着江湖骗子的“运功”模样，过一会儿白纸燃烧起来了。学生们纷纷议论，不少学生认为老师有气功，并能运功将白纸点燃，他们个个都想问个究竟，从而引出了燃烧的条件。创设悬念，使原本枯燥的教学内容变成不断引人奋进的思想火花，集知识性，趣味性、科学性于一体，教学效果明显提高了。
四、温故导入
讲授有些新知识时，往往与旧知识的关联很大，因此，先要复习制约新知识的旧知识，在复习旧知识的基础上自然导入新课。要注意的是通过复习来导入新课时，新旧知识间要有内在的必然联系，而不能牵强附会。应将有关知识内容由易到难、由浅入深按阶梯式排列，或提问，或质询，或纠错，或归纳。 总之，前一知识点的复习，必须为后一知识点的学习奠定基础。如“元素”的概念抽象难懂，导入新课时，要先弄清“原子”、“分子”的概念与联系，不同种物质中同种原子的共同点，即质子数相同，引出“元素”的概念。
五、习题练习导入
即通过进行一定的练习，导入新课。如根据化学方程式计算的教学，首先让学生做以下计算：①490克氯酸钾中含氧多少克？②1吨含氧化铁80%的赤铁矿含铁多少吨？其次，计算出化学方程式C＋O2＝CO2中，反应前后各物质的质量比、若要得到88克CO2需要C和O2各多少克，从而引出如何根据化学方程式进行简单的计算。
六、开展竞赛入手
化学教材五彩缤纷，本身就是一个竞争的赛场。化学概念、原理的识记，化学式、化学方程式的书写，化学基础理论的理解应用，物质的制备、检验和鉴别等内容的复习巩固，都可以打破原来课前默写或单一提问的模式，让竞赛开路，可以变枯燥的背诵为欢呼雀跃的朗读，变单调的.默写为争先恐后的抢答。竞赛可以在所有同学间进行，也可以在小组之间进行；竞赛的形式有接龙或背诵、猜谜式抢答或找茬式纠错。课堂气氛异常活跃，有利于挖掘和展示学生的潜能。通过竞争，调动了学生的一切感官活动，学生听得专心、看得仔细、想得认真、答得周全，各种能力相应得到了培养和体现。在良好心态下接受新的知识，教学效果十分明显。
七、联系实际导入
学习的目的在于应用，联系生产、生活实际中的具体事例导入新课，能紧紧抓住学生的心，激发强烈的求知欲，引发浓厚的学习兴趣，使学生感到学习有一种实用感，而不是空洞、抽象，对提高学生分析、解决实际问题的能力起着十分重要的作用。例如，讲二氧化碳时，可以从农村许多白菜窖、地瓜窑等地方长时间不透气，当人下去时易发生死亡的事例，引发二氧化碳性质的教学。
总之，在教学中导入新课的方法多种多样，要根据教学内容和学生的实际情况灵活运用，经常变化导入新课的方法，切不可老是用某一种导入法。新课的导入在每节课中虽仅占几分钟，或许只讲几句话，然而这几分钟或几句话所起的作用却很重要。导入得法，要抓住学生的心弦，充分调动学生学习的积极性和主动性，加强师生间的双边活动，保证授课效果。
四氧化三铁
是铁的一种氧化物，其化学式为Fe3O4，相对分子质量为231.54。四氧化三铁是中学阶段唯一可以被磁化的铁化合物。四氧化三铁中含有Fe2+和Fe3+，X射线衍射实验表明，四氧化三铁具有反式尖晶石结构，晶体中并不存在偏铁酸根离子FeO2。四氧化三铁，又称磁性氧化铁、氧化铁黑、磁铁、磁石、吸铁石，天然矿物类型为磁铁矿。铁在四氧化三铁中有两种化合价，为反式尖晶石结构，即FeⅢ[FeⅢFeⅡ]O4。另外，四氧化三铁还是导体，因为在磁铁矿中由于Fe2+与Fe3+在八面体位置上基本上是无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移，所以四氧化三铁固体具有优良的导电性。
SiO2
又称硅石。在自然界分布很广，如石英、石英砂等。白色或无色，含铁量较高的是淡黄色。密度2.2 ～2.66.熔点1670℃（鳞石英）；1710℃（方石英）。沸点2230℃，相对介电常数为3.9。不溶于水微溶于酸，呈颗粒状态时能和熔融碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。
在材料学科上，要求学生掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，了解材料科学的发展前沿。下文是我为大家搜集整理的有关材料学的论文范文的内容，欢迎大家阅读参考!
论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成
石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料，因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性，引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9]，这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.
另一方面，PANI作为典型的导电高分子之一，由于合成容易，环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料，由于纳米效应不但能提高材料固有性能，并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容，其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而，当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能，为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性，人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].
作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO，化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能，但也在一定程度上钝化了PANI [13]，另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.
基于以上分析，首先使PANI和GO相互分散和组装，借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料，以期获得高性能的超级电容器电极材料.
1实验部分
1.1原材料
苯胺(AR， 国药集团)，经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS， AR， 湖南汇虹试剂);草酸(OX， AR， 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB， AR， 天津市光复精细化工研究所).
1.2PANIF的制备
PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14]，制备过程如下：把250 mL去离子水加入三口烧瓶后，依次加入1.82 g CTAB，0.63 g 草酸以及0.9 mL苯胺，在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后，往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液，同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性，随后30 ℃真空干燥24 h. 1.3GO的制备
采用Hummers法制备GO，具体过程如下：向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目)，加入5 g硝酸钠固体，搅拌下加入220 mL浓硫酸，10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾，在冰水浴下搅拌120 min，再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min，然后向瓶中滴加460 mL去离子水，同时将水浴温度升至95 ℃，保持95 ℃搅拌60 min，再向瓶中快速滴加720 mL去离子水，10 min后加入80 mL双氧水，过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中，加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸，趁热抽滤，随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min，得氧化石墨烯溶液.
1.4PANIF/rGO复合材料制备
按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的6.8 mg/mL 的GO溶液混合，使混合液总体积为30 mL， GO在混合液中的最终浓度为0.5 mg/ mL，磁力搅拌10 min后，将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出，用去离子水洗涤产物直至洗液无色后，于60 ℃真空干燥24 h，待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5，10以及15，相应命名为PAGO5，PAGO10和PAGO15，对应的PANIF质量为75 mg，150 mg和225 mg.
1.5仪器与表征
用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后，用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.
电极制备和电化学性能测试：将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液，将其均匀地涂在不锈钢集流体上，在10 MPa压力下压片，之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中，使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂片(Pt)作为对电极，在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试，电势窗为-0.2～0.8V.
比电容计算依据充放电曲线，按式(1)[15]计算：
Cs=iΔtΔVm.(1)
式中：i代表电流，A;Δt代表放电时间，s;ΔV代表电势窗，V;m代表活性物质质量，g.
2结果与讨论
2.1形貌表征
图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后，从低倍的SEM(图1(c))可以看出，PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合，且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知：成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.
2.2FTIR分析
图2为PANIF，GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1，1 500 cm-1，1 305 cm-1，1 144 cm-1，829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰，它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图，在3 390 cm-1， 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H，C=O键振动，1 550～1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16]，可以看出，GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图，与GO，PANIF谱图比较， 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现，这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO，另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.
2.4电化学性能分析
图4为样品的CV曲线，其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图，可以看出，4个样品均出现明显的氧化还原峰，这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变，表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线，由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加，在扫描速率为1 mV/s时，PAGO10电极的比电容为521.2 F/g.
图5为PANI，PAGO5，PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图，由图可知：4种样品均有明显的氧化还原平台，这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线，借助式(1)，计算了4种样品在不同电流密度下的比电容，结果如图5(b)所示，很明显，相同电流密度下PAGO10比电容最大，当电流密度为1 A/g时，其比电容为517 F/g，这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为0.5 A/g时，比电容分别为 261和495 F/g)[18-19]， 而PANIF比电容最小，仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右，这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时，紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚，增加了电极/电解质接触面积，从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径，对样品进行了交流阻抗测试，图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知：在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区，电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5
值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区，直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制，并且PAGO5所展现的直线斜率最大，说明其电容行为最接近理想电容，即频响特性最好，这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.
氧化还原反应的发生，导致PANIF具有十分高的赝电容，但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩，导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此，对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示，PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后，电容保持率为77%，而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为54.3%，这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外，rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接，降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩，使得链段不容易脱落或者断裂，从而PAGO10具有出色的循环稳定性.
3结论
采用自组装的方法，经水热反应，制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现，rGO与PANIF紧密连接;而且，当PANIF与GO质量比为10∶1时，复合材料展现了最佳的电化学性能，当电流密度为1和10 A/g时，其比电容分别为517， 356 F/g.从上可知：合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能，从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.
浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用
1 概述
随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及，我国水泥工业得到飞速发展，2012年，水泥总产量达21.8亿吨，占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代，镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能，而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1]，并取得了良好的使用效果，但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合，形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫，碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质：R2(Cr，S)O4。水泥窑在正常运转中，其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸，飘落在厂区及周边环境中，造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中，废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时，窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害，据有关专家论证，Cr6+腐蚀皮肤，使人易患上大骨病，进而致癌。因此，镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。
发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范，其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍，执行也是最严格的，具体内容如表1所示：
我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88，对地面水中Cr6+含量进行明确规定，如表2所示：
这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大，特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵，因此，水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。
2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制
2.1 研制思路
目前，用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性，但是抗热震性差，抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性，但是挂窑皮性差[3，4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料，结构韧性好，抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强，具有良好的挂窑皮性能，在烧成带能有效延长使用寿命，是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。
2.2 试验与研究
2.2.1 铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物，化学分子式为FeAl2O4，其中含58.66%A12O3和41.34%FeO。铁铝尖晶石为立方体结构，二价阳离子占据四面体位置，三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为4.39g/cm3，莫氏硬度为7.5。要形成铁铝尖晶石，必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内，才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石，而在FeO稳定存在的区域以外的条件下，铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石，而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示：
为了得到高质量的合成铁铝尖晶石，我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导，经过大量试验，掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术，为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯，在保证“FeO”稳定存在的气氛下，经高温烧成，制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示：
2.2.2 原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验，结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求，我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料，并加入特殊添加剂来强化制品的性能，研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度，采用四级配料，经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3，产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。
2.2.3 铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出：随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势，这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果，铁铝尖晶石的加入量在10%时，制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出：以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。
2.3 产品的性能
2.3.1 结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中，同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒，与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石，这一活化效应使制品在烧成或使用过程中，内部形成大量的微裂纹，重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行，使得MgO-FeAl2O4耐
火材料在整个高温使用过程中，可以形成大量的微裂纹，这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。
2.3.2 强度高。从制品显微结构可以看出：制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶，结构非常均匀致密，晶粒发育良好，颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接，结合良好，明显的提高了砖的密度和高温强度。
2.3.3 具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中，制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物，该矿物具有一定的粘度，可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面，形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块，用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4，压制成Φ30×10mm圆饼，把圆饼放在两个样块中间，放入电炉内加热，温度升到1500℃，保温3小时，冷却后测其抗折强度，二者基本相同。由此可见，新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。
2.4 产品的应用
新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来，通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用，寿命周期均达到12个月以上，受到用户认可。
3 结论
