温度和激发剂浓度对碱激发矿渣净浆流变特性的影响

为了获得温度和激发剂浓度对碱激发矿渣净浆流变特性的影响,以NaOH为激发剂,S95粒化高炉矿渣为被激发组分,探讨了不同激发剂浓度(1 mol/L、2 mol/L和3 mol/L)和温度(20 ℃、30 ℃和40 ℃)下矿渣净浆在凝结硬化过程中屈服应力和表观黏度的变化特征。结果表明:以NaOH为激发剂的矿渣净浆表现出非牛顿体特征,屈服应力的发展符合Bingham流体模型。激发剂浓度和温度越高,碱激发矿渣净浆的屈服应力发展越快,并且屈服应力平稳期和增长期时长均随激发剂浓度和的提高而缩短;表观黏度时变模型可通过η=η₀+e^-btⁿ表示,且初始表观黏度η₀、b和n值均随温度和激发剂浓度的提高而提高。     

固体碱激发矿粉/粉煤灰注浆材料性能及机理研究

以矿粉和粉煤灰为主要原料,NaOH和Na₂SiO₃·5H₂O为固体碱激发剂,制备地聚合物注浆材料,考察激发剂的模数、掺量及养护条件对材料性能的影响。当固体碱激发剂模数为1.0,掺入量为8%(质量分数)时,注浆材料初凝时间为120 min,工作时间可达50 min,经28 d养护后抗折和抗压强度分别可达7.1 MPa和42.7 MPa。相较于非密闭养护,密闭养护有利于早期强度形成,1 d、3 d、7 d抗压强度分别提高了38.0%、38.2%和19.3%。XRD、FT-IR、SEM/EDS测试结果表明,原料水化完全,最终产物包含无定形水化产物、钙沸石、水合铝硅酸钠钙矿和C-S-H凝胶等组分。反应过程中原料的Si—O—Al、Si—O—Si发生重组生成凝胶物质,并团聚成钙沸石类球形产物,提高材料强度。     

BP神经网络预测矿物聚合材料强度的影响因素

基于矿物聚合材料制备过程中激发剂和配料组成的多样性与复杂性,采用BP神经网络方法考察了影响矿物聚合材料强度的3个因素:激发剂NaOH溶液的浓度、配料中碱硅物质的量比和铝硅物质的量比.结果表明:BP神经网络可以准确地预测矿物聚合材料抗折强度和抗压强度(误差在10-2数量级);高碱激发下(COH-=12 mol/L),M2O/SiO2对抗压及抗折强度影响显著,预测M2O/SiO2=0.332,Al2O3/SiO2=0.441时制品的抗压强度达30.96 MPa,抗折强度高达9.33 MPa;SEM分析和MIP实验证明,提高激发剂NaOH溶液浓度和碱硅物质的量比更有利于形成内部结构完整、强度更高的矿物聚合材料.     

碱激发剂浓度及模数对碱矿渣胶凝材料抗压性能及水化产物的影响研究

采用水玻璃(复掺氢氧化钠调整模数)激发粒化高炉矿渣活性制备碱矿渣净浆试样.采用抗压强度测试、X-射线衍射(XRD)、综合热分析(TG-DSC)等技术手段研究了激发剂碱浓度(4%、6%、8%)及模数(0.75、1.00、1.50、2.00)对碱矿渣胶凝材料抗压性能及水化产物的影响.研究结果表明:激发剂模数较低时(0.75和1.00),碱矿渣胶凝材料抗压强度随着碱浓度的增加而呈下降趋势;激发剂模数较高时(1.50和2.00),试件强度在碱浓度为6%时达到最大值.在相同碱浓度下,激发剂模数为1.50时试件抗压强度值最大.碱矿渣胶凝材料主要水化产物为C-S-H凝胶,同时伴有C-A-S-H凝胶生成.另外观测到少量斜方钙沸石(CaAl2Si2O8· 4H2O)的生成.在部分配合比中还观测到水滑石(Mg6Al2(OH)16CO3· 4H2O)的存在.碱浓度较高的碱矿渣胶凝材料中生成了较多的C-S-H水化产物.激发剂模数较高时(1.50和2.00),更有利于碱矿渣中C-S-H水化产物的生成.碱浓度/模数较低时, C-S-H产物结晶度有所提高.相较于C-S-H凝胶结晶度,其生成量对碱矿渣胶凝材料抗压强度的影响更为显著.     

激发剂对碱矿渣水泥砂浆中碱-硅酸反应的影响

采用硅酸钠溶液为激发剂制备碱矿渣(AAS)水泥砂浆,在80 ℃的1 mol/L氢氧化钠溶液中养护以加速碱-硅酸反应(ASR)进程,研究了激发剂碱含量和硅酸盐模数对ASR膨胀破坏的影响。结果表明,AAS砂浆中出现了危险性ASR膨胀破坏。激发剂中Na₂O掺量大于4%(质量分数)时,砂浆在14 d龄期的ASR膨胀率超过0.1%,且当激发剂硅酸盐模数在1.2~2.0范围内时膨胀率更大。ASR产物主要分布在集料颗粒表面与AAS凝胶相接触的界面区,附近可观测到明显的裂缝扩展。ASR膨胀破坏同时引发了砂浆抗压强度损失。     

宋代龙泉大窑青瓷坯釉特征分析

龙泉大窑窑址是宋代龙泉窑极具代表性的窑址之一,其发掘出土的龙泉大窑青瓷中部分样品有别于其他窑口梅子青和粉青,釉色呈蓝绿透明、气泡少且小、玻璃质感强。本文针对这类典型样品采用能量色散型X射线荧光光谱分析仪(EDXRF)、X-射线衍射仪(XRD)、超景深显微镜(SRM)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)等仪器对样品进行组成和微观结构检测与分析。研究结果表明,胎、釉配方具有高硅低铝的特点,釉中SiO₂与Al₂O₃物质的量分别为3.20～5.20 mol和0.30～0.50 mol,瓷胎中SiO₂物质的量为3.67～3.89 mol,Al₂O₃物质的量为0.63～0.75 mol;瓷釉中碱金属氧化物的平均物质的量为0.73 mol,碱土金属氧化物平均物质的量为0.27 mol,是典型的石灰釉,釉中气泡稀少,气泡尺寸大都在50～100μm之间。     

微反应器内St?ber法可控制备SiO2微球

采用微反应器与间歇反应器串联策略，实现了反应物料的快速混合及陈化时间的灵活调变，基于St?ber法可控合成了SiO₂微球。通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)对样品的物相和形貌进行了表征。结果表明，SiO₂微球的平均粒径及粒径分布取决于TEOS水解反应及硅酸盐单体缩聚反应间的竞争，同时还受反应前期物料的混合速率的显著影响。当陈化温度从25℃增高至75℃，SiO₂微球平均粒径从472 nm减小至200 nm，单分散性变化不大。当氨水浓度从0.8 mol/L增加至5.6 mol/L时，SiO₂微球平均粒径从34 nm增大至261 nm，单分散性变好。当水浓度增加至35.6 mol/L或TEOS浓度增加至1.0 mol/L时，溶液中发生多次成核或持续成核现象，使得SiO₂微球的单分散性急剧变差。提高雷诺数或缩小通道内径有利于获得单分散SiO₂微球。     

溶剂萃取法从低品位高黏土浸出液中提取锂的研究

以磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂、甲基异丁基酮(MIBK)为稀释剂、FeCl₃为共萃剂，采用溶剂萃取法开展从高黏土浸出液中分离提取锂的研究，考察了水相组成、负载有机相金属离子种类、负载有机相AlCl₃浓度、有机相TBP浓度、Fe与Li物质的量比、相比等因素对萃取性能的影响。结果表明，当水相组成确定为0.028 8 mol/L LiCl+0.036 5 mol/L FeCl₃+2 mol/L AlCl₃、负载有机相金属离子为Al3+、负载有机相中AlCl₃浓度为2 mol/L、TBP体积分数为50%、Fe与Li物质的量比为1.7、萃取相比(有机相与水相的体积比)为2∶1时，萃取效果最佳。为了实现负载有机相的循环使用，3 mol/L HCl和1 mol/L Na₂CO₃分别被确定为反萃液和再生液。此外，采用三级逆流串级实验进行锂的串级萃取实验，经串级实验后，锂的萃取率达到了99.72%。以上研究结果表明TBP-MIBK-FeCl_3...     

矿物聚合材料中碱激发剂与钾长石和石英的作用机理研究

矿物聚合材料作为一种新型碱激发绿色材料,可替代普通硅酸盐水泥应用于建筑材料领域.本文以偏高岭土为主要活性原料,水玻璃和氢氧化钠溶液配制碱激发剂,钾长石和石英作为骨料制备了不同碱激发剂模数和不同钾长石含量的矿物聚合材料.在对制备矿物聚合材料的抗压强度、吸水率、物相和形貌等进行分析表征的基础上,分析了碱激发剂和骨料配比对矿物聚合材料性能的影响及其在矿物聚合材料形成过程中的作用机理.研究结果表明,不同的碱激发剂模数和钾长石/石英质量比对矿物聚合材料强度性能均有影响.碱激发剂模数为1.30,钾长石/石英质量比为0.50时矿物聚合材料28 d抗压强度达到54.3 MPa,但不同碱激发剂模数对抗压强度的影响范围为18.75％ ～ 19.97％,而不同的钾长石/石英质量比对抗压强度影响范围为3.02％ ～ 5.07％;钾长石和石英在碱性环境中会部分发生反应,生成的硅铝基质和K+促进矿物聚合反应的发生;不同的碱激发剂模数和钾长石用量对矿物聚合材料吸水率影响均较小.     

碱激发矿渣胶凝材料的试验研究

影响碱激发矿渣胶凝材料性能的因素有很多,该文系统地探讨了水玻璃模数、水玻璃掺量、水灰比、养护条件及复合粉料比例等因素对碱激发矿渣胶凝材料凝结时间和强度的影响规律.结果表明:碱胶凝材料凝结时间主要取决于溶液中碱离子浓度;水玻璃模数为1.4,掺量为8％时,碱胶凝材料强度最高;提高养护温度有助于抗压强度的增长,普通硅酸盐水泥与水玻璃配合,可作为复合激发剂使用.     

Na2SiO3/Na2CO3复合制备清洁型碱矿渣胶凝材料

为解决弱碱单独激发碱矿渣胶凝材料(AASM)时存在的力学性能弱、矿渣反应程度低等问题,缓解AASM的操作危害性,本文采用Na₂SiO₃/Na₂CO₃复合激发矿渣,研究了复合激发剂组成对AASM凝结时间、抗压强度、水化产物及自收缩的影响,并评估了AASM的环境效益。结果表明:随着Na₂CO₃碱当量的增加,AASM缓凝效果较为明显,抗压强度也有所降低,但抗压强度的降低幅度随龄期增大而减小。通过加入Na₂CO₃,AASM水化产物种类增多,C-(A)-S-H的峰值强度随Na₂CO₃碱当量占比的增加呈现出先增加后降低的趋势,因而解释了AASM浆体自收缩的变化。另外,由CO₂排放指数可以看出,Na₂SiO₃/Na₂CO₃复合激发矿渣较Na₂SiO₃单独激发更为清洁,环境效益显著。     

Zn2+掺加的包覆型Fe2O3/SiO2颜料的制备及其呈色性能

包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料由于包覆完整性并不理想,该颜料高于800 ℃时呈色会产生变黑、变暗的问题。采用溶胶-凝胶法制备包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料,研究催化剂浓度、反应温度、硅/铁质量比等因素对包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料呈色性能的影响。在此基础上,通过掺加Zn²⁺,进行了Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色性能研究。研究表明,当催化剂(氨水)浓度为0.75 mol/L,反应温度为40 ℃,硅/铁质量比m(SiO₂)/m(Fe₂O₃)为0.20,铁/锌摩尔比n(Fe)/n(Zn)为4时,制备得到的Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色耐热性能获得明显提升,样品在850 ℃煅烧后仍然呈现出明亮的红橙色色调。     

静电辅助多孔液体的制备及特性研究

以硬模法制备的纳米中空SiO₂颗粒为腔洞结构，利用聚合咪唑阳离子与SiO₂的静电作用使SiO₂颗粒表面带正电荷，在外表面冠以磺化聚乙二醇赋予中空SiO₂颗粒流动性，制备得到静电辅助的中空二氧化硅多孔液体。性能表征表明多孔液体具有大小约为10 nm的孔径均一的球形腔洞，多孔液体的中空SiO₂含量约为13%(质量)，室温条件下多孔液体的黏度为2.25 Pa·s，表现出良好的流动性。模拟结果得到聚合咪唑阳离子与中空SiO₂的吸附能为279.55 kJ/mol，证实聚合咪唑阳离子可以紧密黏附在中空SiO₂表面。采用的静电辅助表面修饰的方法为设计与制备多孔液体提供了一条新思路。     

硅锰渣复合粉煤灰水热合成NaA沸石及其表征

对硅锰渣进行高温煅烧预处理,并复合粉煤灰作为原料,采用水热法合成了结晶度良好的NaA沸石。研究了硅铝比(n(SiO₂)/n(Al₂O₃))、碱度(c(NaOH))、水热温度以及水热时间等条件对合成产物的影响。结果表明:在煅烧硅锰渣与粉煤灰以质量比为1∶1,n(SiO₂)/n(Al₂O₃)=2.2,反应温度为90 ℃,碱度为2 mol/L,反应时间为4 h的条件下即可合成结晶度良好且具备一定热稳定性的NaA沸石。相较于传统的以粉煤灰为原料合成NaA沸石,本实验掺入硅锰渣形成复合体系,为硅锰渣的资源化利用提供了新途径。     

粉煤灰提铝残渣低温碱溶过程工艺研究

循环流化床粉煤灰“一步酸溶法”提取氧化铝工艺过程中产生的尾渣主要成分为无定形二氧化硅,且具有较高的活性,是制备白炭黑、分子筛、硅酸钠水玻璃的理想原料。对该提铝残渣在氢氧化钠溶液中的溶出过程做了研究,探讨了液固比、碱浓度、溶出时间、溶出温度工艺条件对二氧化硅和氧化铝溶出效果的影响。研究结果表明：在氢氧化钠碱液的浓度为4 mol/L、反应温度为70 ℃、液固比为6、反应时间为4 h的条件下,二氧化硅的溶出率最高,达到93%。提铝残渣碱溶后固体渣经XRD分析,其无定形二氧化硅基本已溶出,剩余物主要为锐钛矿与莫来石等。     

基于水氯镁石合成水合硅酸镁及其在镁质浇注料的应用

水氯镁石是一种非常具有应用前景的镁盐资源,其储量丰富,成本低廉。以青海盐湖水氯镁石和水玻璃合成不同MgO/SiO₂摩尔比(0.5:1,1:1,1.5:1)的水合硅酸镁(M-S-H)凝胶,采用XRD、SEM、红外和核磁共振等测试手段研究M-S-H的合成机理和结构特征,进而将合成的M-S-H与硅微粉复合制备镁质浇注料,探究M-S-H结构对浇注料结合特性的影响规律。结果表明:不同MgO/SiO₂摩尔比的M-S-H呈层状堆叠结构,MgO/SiO₂摩尔比为1:1时M-S-H的层间自由水少,结晶度最高;M-S-H替代部分硅微粉制备镁质浇注料能显著提高1 550 ℃热处理后浇注料的力学性能,其中MgO/SiO₂摩尔比为1:1的M-S-H复合硅微粉制备的镁质浇注料综合性能最佳,与添加6%(质量分数)硅微粉制备的镁质浇注料相比,其常温抗折强度和高温抗折强度分别提高75%和8%。     

高岭土原位合成高硅铝比小晶粒NaY分子筛

以不同温度焙烧的苏州高岭土为原料,采用原位晶化法合成高硅铝比小晶粒NaY分子筛,考察晶种胶添加量、陈化温度、晶化温度和m(高土)∶m(偏土)对晶化过程和产物性质的影响。结果表明,m(高土)∶m(偏土)=1时,在晶种胶添加质量分数15%、陈化温度90℃和晶化温度100℃条件下,以普通高岭土为原料原位合成NaY样品的相对结晶度约为80%,骨架硅铝比(SiO2与Al2O3物质的量比)为6.4,平均粒径约500nm。调整原料中m(高土)∶m(偏土)可以控制原位晶化样品中的分子筛含量。以细化高岭土为原料合成的NaY分子筛(平均约445nm)粒径小于普通高岭土合成的样品。骨架硅铝比高于6.0的原位晶化样品的骨架坍塌温度高于950℃,具有很高的结构稳定性。     

Autogenous and drying shrinkage of alkali-activated slag mortars

Shrinkage of alkali-activated slag (AAS) cement is a critical issue for its industrial application. This study investigated the mechanisms and effectiveness of shrinkage-reducing agent (SRA) and magnesia expansive agent on reducing autogenous and drying shrinkage of AAS mortars that were activated by liquid sodium silicate (LSS) solution with modulus (SiO₂/Na₂O molar ratio) of 0-1.5. The results showed that the autogenous shrinkage of AAS mortars increased with the increase of LSS modulus from 0 to 0.5, then decreased as modulus increased up to 1.5. The drying shrinkage consistently increased with the increase in the modulus of LSS. The oxyalkylene alcohol-based SRA could significantly reduce the autogenous and drying shrinkage of AAS mortars while the magnesia expensive agent was comparatively less effective. The autogenous shrinkage of AAS mortars was inversely proportional to the internal relative humidity, while the drying shrinkage was more related to the mass loss of samples. Mathematical models were established to describe the autogenous and drying shrinkage behavior of AAS mortars.     

并流滴加法制备大孔容纤维状γ-氧化铝

以偏铝酸钠（NaAlO₂）-硫酸铝（Al₂（SO₄）₃）为原料,利用并流滴加法控制沉淀过程的反应pH,并通过调节原料浓度、老化pH和加入表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）等方法,成功制备得到了大孔容纤维状的γ-氧化铝。实验发现,不同的原料浓度会影响成核-生长过程,得到不规则片状、纤维状或颗粒状等不同形貌的γ-氧化铝,其中纤维状可形成大孔容。当NaAlO₂浓度为0.5~0.75 mol/L,反应pH控制在8~9.5,老化pH控制在9左右时,得到的γ-氧化铝呈纤维状,孔容较大;此外,在老化过程中添加SDBS可进一步提高孔容,并改善孔径分布。本方法成功制备出孔容为1.35~2.19 ml/g、比表面积为300~500 m²/g、平均孔径为14~21 nm的纤维状γ-氧化铝,纤维长度为50~60 nm,纤维宽度约5 nm,可为渣油加氢过程提供一种性能良好的催化剂载体。