添加劑抑制氧化鋁熟料溶出二次反應(yīng)的分子模擬.pdf

1、熟料中硅酸二鈣的比重高達(dá)30％以上，且不溶于水，但在溶出過程中赤泥中的2CaO·SiO2可以與鋁酸鈉溶液發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，使已經(jīng)溶出來的 Al2O3、Na2O，又有一部分重新轉(zhuǎn)入赤泥而損失，這些反應(yīng)稱為二次反應(yīng)。針對二次反應(yīng)這一問題，本文開展了使用添加劑聚丙烯酸（PAA）和丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物（T-225）抑制熟料溶出二次反應(yīng)的研究，添加劑吸附包裹在硅酸二鈣表面，抑制了晶體分解，從而提高了氧化鋁的溶出率。目前，采用添加劑抑制二

2、次反應(yīng)的方法，由于其操作簡便而受到廣大專業(yè)人員及科研工作者關(guān)注。雖然關(guān)于添加劑抑制二次反應(yīng)的實(shí)驗研究較多，但添加劑的抑制機(jī)理仍然不是非常明確，添加劑的選擇基本采用嘗試法，缺乏有效的理論指導(dǎo)。
　　本文以Materials Studio8.0軟件為計算平臺，運(yùn)用分子動力學(xué)模擬方法，在真空環(huán)境、純水溶液環(huán)境和鋁酸鈉溶液環(huán)境下，模擬研究了添加劑PAA、T-225與β-硅酸二鈣晶體的相互作用行為。從添加劑與晶體的吸附能、非鍵能、徑向分布函

3、數(shù)及二面角等方面分析了添加劑吸附晶體的作用機(jī)理。研究結(jié)果為新型高效添加劑的設(shè)計與制備提供理論指導(dǎo)，具有積極的理論與實(shí)際意義。
　　模擬結(jié)果表明：真空環(huán)境下，PAA與晶體不同晶面的結(jié)合能有所差別，其與β-硅酸二鈣（110）晶面的相互作用能最大，不同晶面的強(qiáng)弱順序依次為：(110)>(011)>(101)>(010)>(001)>(100)；在真空、純水溶液和鋁酸鈉溶液環(huán)境下，添加劑PAA、T-225與β-硅酸二鈣晶體表面間的結(jié)合能均

4、為負(fù)值，且結(jié)合能在真空環(huán)境下最大、純水溶液下次之、鋁酸鈉溶液下最?。划?dāng)添加劑分子量處于一定范圍內(nèi)時，不同鏈長的PAA、T-225與β-硅酸二鈣晶體的結(jié)合能均隨添加劑鏈長的增加而增大；通過體系中各種相互作用、徑向分布函數(shù)以及吸附構(gòu)象圖分析，發(fā)現(xiàn)添加劑PAA、T-225主要是通過庫侖靜電作用吸附在β-硅酸二鈣（110）晶面上；在溶液環(huán)境中水分子是近似多層吸附在β-硅酸二鈣晶體上，PAA、T-225中的H和O與水分子形成了氫鍵，晶體中的Ca原