[发明专利]基于化学组分确定矿粉表面能的方法

权利要求书

1.一种基于化学组分确定矿粉表面能的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)矿粉中化学组分含量测试：

采用波长色散型X射线荧光光谱仪进行矿粉中化学组分含量测量，包括MgO、Al₂O₃、SiO₂、CaO、Fe₂O₃以及CO₂；根据CO₂与CaO反应生成CaCO₃的相对摩尔比，将转化类型分为以下三种情形；

(1)CO₂与CaO刚好发生完全反应，不剩余CO₂和CaO；

(2)CO₂与CaO反应后，矿粉中不剩余CO₂，剩余部分CaO；

(3)CO₂与CaO反应后，矿粉剩余部分CO₂，不剩余CaO；

2)矿粉表面能预测模型：

i模型的基本假设：

采用多因素分析建立矿粉表面能预测模型，在多因素分析模型建立过程时，假设各种化学组分表面能的总和即为总表面能；

Y'＝A₁×X₁×x₁+A₂×X₂×x₂......+A_n×X_n×x_n+C+ε；

式中：Y'为矿粉样品的表面能ergs/cm²；x_i为化学成分的单位质量百分比，x₁到x₆分别为MgO、Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、CaCO₃、CaO在矿粉中的单位质量百分比；A_i分别为MgO、Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、CaCO₃、CaO的影响系数；X_i为MgO、Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、CaCO₃、CaO的表面能ergs/cm²；C为常数；

ii边界条件：

根据矿粉内部化学组分的多因素分析模型，当矿粉为单质化学组分构成时，模型可以转化为以下条件，如下式所示；

其中，Y₁'到Y₆'为当矿粉中该种化学组分含量为100％时化学组分表面能大小；

iii建立矿粉在粉末状态下的预测模型：

采用多种矿粉样品粉末状态下的实测表面能数据、6种化学组分表面能数据以及6种化学组分在矿粉样品中的含量数据进行计算，得到关于矿粉的化学组分的函数，如下式所示；

Y'＝-182.56+2.53×10^-2×128.28×x₁+3.01×10^-2×93.12×x₂+3.99×10^-2×65.11×x₃+4.01×10^-2×61.31×x₄+3.94×10^-2×65.20×x₅+3.95×10^-2×62.35×x₆

式中：Y'为矿粉表面能ergs/cm²；x_i为化学成分的单位质量百分比，x₁到x₆分别为MgO、Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、CaCO₃、CaO在矿粉中的单位质量百分比；

所述步骤1)矿粉中化学组分含量测试中，由于CO₂无法单独纯在矿粉中，而是以碳酸根的形式存在矿粉中；在常见金属氧化物中，CaO极最容易与CO₂反应生成CaCO₃；因此，需将CO₂和CaO转化为CaCO₃进行化学组分含量确定；由于不同矿粉中CO₂和CaO所占比例不同，所以根据CO₂与CaO反应生成CaCO₃的相对摩尔比，将转化类型分为了三种情形；

所述步骤(1)中，可直接计算得到CaCO₃摩尔质量百分含量，然后将此时CaCO₃摩尔质量百分含量根据CaCO₃的摩尔质量换算出CaCO3在矿粉中的单位质量百分含量，此时，CO2与CaO质量比为1:1；

所述步骤(2)中，CaCO₃的摩尔质量百分含量为CO₂的摩尔百分含量，同时计算出剩余的CaO摩尔质量百分含量，并将二者换算回单位质量百分含量；

所述步骤(3)中，CaCO₃的摩尔质量百分含量为CaO的摩尔质量百分含量，此时剩余的CO₂因为含量较少可直接忽略不计，并将CaCO₃换算回单位质量百分含量用于后续计算。