田勇攀，涂赣峰，潘晓林，于海燕

（东北大学材料与冶金学院，辽宁 沈阳 110819）

引 言

随着铝资源消耗量的逐渐增大，国内铝土矿的品位逐年下降，目前国内大部分铝土矿为中低品位铝土矿，其A/S（铝土矿中氧化铝和氧化硅的质量比）在2～6 之间。采用烧结法处理中低品位铝土矿，可以最大程度提取含铝矿物中的铝资源[1-4]。碱石灰烧结法采用湿法喂料，造成能耗高，能量利用率低，由于碱挥发严重而无法采用干法喂料。然而石灰烧结法可以采用干法喂料，相比于碱石灰烧结法可以降低能源消耗，但是其配钙比为1.7 左右，配钙量大，氧化铝浸出率较低。前期研究结果表明在石灰烧结过程中掺杂含Na2O 化合物，有助于提高熟料的浸出性能，并且能够降低配钙量[5]。

无Na2O 掺杂熟料中可溶于碳酸钠溶液的铝酸钙以12CaO·7Al2O3(C12A7)为主，以CaO·Al2O3(CA)为辅[6-9]。CA 晶体属于单斜晶系、P121/n1 空间群。C12A7晶体属于立方晶系、I-43d 空间群，晶格常数为1.1989 nm。C12A7晶胞由亚纳米尺寸（约为0.4 nm）的笼子构成，每个晶胞由2 个分子（包含12 个笼子）构成，平均6 个笼子束缚1 个O2-。负氧离子可以被OH-、Cl-、F-取代，甚至可以被电子取代[10-14]，使C12A7具有多种特性，其中包括导电性、超导性和发光性能，以及发射和储存离子等性能[15-17]。Na2O 掺杂C12A7材料具有抗菌性能，并且Na2O 的掺杂没有改变C12A7的晶体结构及其中的氧负离子的浓度，但文中没有说明Na离子掺杂与C12A7晶体结构中Ca 离子与Al 离子的相互作用关系[18]。CA 和C12A7的Na2O 掺杂研究表明C12A7中Na2O 的掺杂会促进C12A7转化为C3A，而CA 中Na2O 的掺杂会促进CA 转化为C12A7和Na4Ca3(AlO2)10[19]。

本文通过合成不同Na2O 掺杂量的低配钙比铝酸钙熟料，不仅研究CaO-Al2O3二元体系中Na2O掺杂对铝酸钙化合物晶体结构和物相组成的影响，而且研究Na2O 掺杂对熟料浸出性能的影响。……