（一）课题研究的意义和价值
钙铝黄长石长是石族矿物的一种，属斜长石。钙长石是长石的一种，为钙铝硅酸盐矿物。它呈白色或灰色玻璃状晶体，比较脆。钙长岩是岩石中重要的矿物成分，这种矿物就被称为造岩矿物。钙长石可以当作陶瓷和玻璃制品的原料。含钙的铝硅酸盐，呈白色或浅灰色，性脆，玻璃状晶体。为主要的造岩矿物，可制造玻璃和陶瓷。产于基性火成岩中，如意大利、瑞典、印度、日本和美国新泽西州[1]。钙长石因具有介电常数小、热膨胀系数低、体积密度小、比强度高、烧结温度低等优点，应用领域正在不断扩大，如电子工业、热交换器工业和生物医学材料等方面。但钙长石在任意温度下可以与钠长石任意比例互溶，自然界中几乎不存在纯钙长石，为满足工业需求必须进行人工合成。钙铝黄长石是钙长石高温生成时的中间产物，自然界中也可由钙长石蚀变而成，与钙长石有着密切关联，且钙铝黄长石具有很高的强度及良好的抗水化和抗热性能，可以用来改善材料的力学性能及抗水化和抗热性能。但目前鲜有对钙铝黄长石高温合成的研究。因此，研究高温固相反应中钙铝黄长石物相的生成过程，对工业生产控制具有极其重要的指导意义。
（二）课题研究的现状及发展趋势
1.研究的现状
目前对于钙铝黄长石的研究较少，主要知道是钙铝黄长石是钙长石合成过程的中间产物。因为其具有相当的防水和抗热性，大多用来制备抗热陶瓷[2]，微晶玻璃[3]等产品。
2.发展趋势
由煤灰中产生钙铝黄长石：结晶态的矿物质可以通过 X射线衍射（XRD）的方法确定，而且这是最早用于确 定煤中矿物质种类的方法之一。由于同一种晶体矿物质，在不同煤灰中的相对含量不 同，其衍射峰强度不同，所以衍射强度变化可近似反映矿物质含量的变化[4]。WCW 低温灰中主要矿物质成分是石英 SiO2、高岭 土 Al2O3·2SiO2·2H2O、硬石膏 CaSO4和少量方解石 CaCO3。当温度升高至 815℃，高 岭土 Al2O3·2SiO2·2H2O和方解石 CaCO3衍射峰消失，石英 SiO2衍射强度降低，硬石膏 CaSO4衍射强度增高，出现新矿物质霞石 Na7.11Al7.2Si8.8O32和钙铝黄长石 Ca2Al2SiO7。 这是因为方解石 CaCO3在高温下受热分解，生成 CaO；高温下煤中的 CaO与煤中硫化物反应生成硬石膏 CaSO4；高岭石 Al2O3·2SiO2·2H2O在高温下失水形成偏高岭石 Al2O3·2SiO2，随着温度的升高转变成无定形的 SiO2和 Al2O3，可与煤中的 Ca、Na反应，生成钙铝黄长石 Ca2Al2SiO7和霞石 Na7.11Al7.2Si8.8O32[5]。
利用高炉渣生成钙铝黄长石：未处理配合料的 XRD结果只有石英的特征衍射峰，这是由于配合料中硅砂质量约占35％且结晶度高，配合料中其他物质的衍射峰被掩盖。 在825 ℃热处理1 h后的配合料中出现钙铝黄长石（Ca2Al2SiO7）的特征衍射峰，说明850 ℃时配合料反应生成钙铝黄长石，这是由于水淬高炉渣的主要成分是CaO、Al2O3、SiO2和 MgO等，且具有较高的活性[6]，可通过固相反应的形式生成钙铝黄长石，且放出大量热量，在 DSC曲线上表现为尖锐的放热峰；又因为硫酸钠、二氧化钛等添加剂尚未达到熔点，因此该钙铝黄长石在高炉渣内部生成[7]。
利用镁渣生成钙铝黄长石：我国镁冶炼工业的快速发展，使镁渣的排放量急剧增加，对环境造成严重污染。如何安全处理镁渣成为一项急需解决的问题。对镁渣的综合利用途径较为单一，仅用于生产水泥[8-9-10]，但利用率低; 用于生产镁渣砖[11-12-13]，由于其易吸水膨胀而存在安全隐患。国内一些科研机构还发现镁渣可用于制备耐火材料、作为脱硫剂[14]或用于制备胶凝材料[15]等，但均未投入生产。镁渣的主要成分及含量分别为: 40～55(wt.%)的氧化钙、20～30(wt.%) 的氧化硅、6～10(wt.%)的氧化镁、2～5(wt.%) 的氧化铝及约9(wt.%) 氧化铁；且其具有较高的活性[16]，可用于制备含钙硅量较高的材料，但由于镁渣中含有大量的氧化钙及氧化镁，致使抗水化性成为镁渣基材料的瓶颈。而钙铝黄长石具有很高的强度及良好的抗水化性能，可以用来改善材料的力学性能及抗水化性能[17]，且其成分中钙硅含量很高，因此利用高温固相烧结法将抗水化能力差、污染严重的镁渣制备成具有良好抗水化能力、环境友好的钙铝黄长石材料。可以以53．60 wt．％的镁渣、18．29 wt．％的高岭土 和28．11 wt．％的氧化铝为原料，PVA为塑化剂，采用高温固相无压烧结法制备钙铝黄长石材料，结果表明试样的主要晶相为块状的钙铝黄长石，其体密度为2．56 g／cm3，气孔率约为15％且气孔多以闭气孔形式存在，耐压强度约为185 MPa；抗水化性能结果表明试样水化72h后质量增加率仅为0．07％，且水化反应主要发生在试样表面，说明试样具有良好的抗水化性能[18]。
