课题内容：
本课题以大宗铝硅酸盐固废中典型的重要氧化物CaO，Fe2O3，Al2O3，SiO2，Na2O和MgO重构转换为莫来石、硅灰石、铁铝酸四钙、硅酸二钙、硅酸三钙等矿相为研究对象，开展相图热力学、热物性及界面物化特性研究。基于基础理论角研究，构建含外场的Al2O3-SiO2-CaO-Fe2O3-MgO-Na2O六元铝硅酸盐矿相相图、热物性和热力学数据库，明确固废矿相的纳微结构和界面特性，解析铝硅酸盐固废矿相重构转化的热力学机理。本课题的研究成果，将为后续材料化设计、多组分高效提取与重构转化、伴生有害元素迁移转化等研究提供物相转化热-物理场制度依据、材料物相组成调控依据、有害元素逃逸热物性依据、有害元素固溶固化相图依据，是整个重点研发专项项目实施的关键理论基础。本课题对于推动复杂铝硅酸盐固废资源化的技术革新与升级，满足我国生态文明建设相关等国家重大战略需求，具有重要的社会、经济和生态意义。
课题目标：建立铝硅酸盐六元相图、热物性和热力学数据库。
课题成果：铝硅酸盐固废矿相重构与转化利用的热力学及热物性集成。
2022年度项目进展：
本年度工作基于CALPHAD方法，对铝硅酸盐固废体系中7个二元体系和8个三元体系开展严格的热力学评估，构建其热力学参数。7个二元体系即Al2O3-MgO、SiO2-FeOx以及Fe2O3-Na2O体系进行了重新优化，得到了自洽的热力学参数，计算结果与实验结果一致，Al2O3- Fe2O3、CaO-Fe2O3体系参数来源于文献，CaO-Na2O、MgO-Na2O体系参数通过外推获得。8个三元体系即Al2O3-CaO-MgO、Al2O3-CaO -FeOx、Al2O3-SiO2-MgO以及CaO-MgO- FeOx体系进行了重新优化，得到了自洽的热力学参数，计算结果与实验结果一致，Al2O3-SiO2-Na2O、CaO-MgO- SiO2以及CaO- SiO2-Fe2O3体系参数来源于文献。建立了Al2O3-SiO2-MgO-CaO-Fe2O3-Na2O六元体系的热力学数据库，可以实现全部二元和三元子体系的相图热力学计算，并进行合理外推。在当前热力学数据库的基础上，拓展了含P2O5体系的热力学研究。关于外加磁场对相图热力学影响的研究，耦合热力学数据与相场方法，实现定量描述Fe-C合金的微观组织结构演变。采用平衡-淬冷法开展FeO-Fe2O3-SiO2体系的高温相平衡实验， XRD和EPMA分析获得的实验数据用于FeO-Fe2O3-SiO2体系的相图优化中。