高纯球形纳米SiO2的制备

以高纯石英为原料,采用沉淀法制备球形纳米SiO2。研究了水玻璃溶液波美度、HCl浓度、反应温度、搅拌速度对球形纳米SiO2平均粒径的影响。当水玻璃溶液波美度为10。Bé、盐酸浓度为1.0 mol/L、反应温度为80℃、搅拌速度为1300 r/min、滴定至pH值为8时,制备出初级粒径为80-90nm、粒度均匀、基本无团聚的无定形球形纳米SiO2,其DBP吸收值为2.75cm3/g,比表面积为174.01 m2/g。在1100℃高温下,对球形纳米SiO2高温处理2h,可以脱除沉淀法纳米SiO2表面的羟基,测定球形纳米SiO2粉的纯度为99.9%。     

CeO2-Y2O3-ZrO2热障涂层研究进展

随着先进航空发动机涡轮叶片热障涂层服役温度、服役寿命和隔热性能等要求的不断提升,传统的6%—8%Y₂O₃部分稳定ZrO₂(YSZ)热障涂层由于存在容易产生高温相变、变形剥落等问题,已难以适应未来高温等更加严苛的工作环境。CeO₂和Y₂O₃共同稳定的ZrO₂(CYSZ)涂层具有良好的高温相稳定性、较好的抗熔盐腐蚀性能,CeO₂的掺杂能使ZrO₂材料的热导率降低,提高涂层的隔热性能、热膨胀系数和抗热震性能。综述了国内外CYSZ热障涂层的研究成果和存在的问题,阐述了CeO₂掺杂对YSZ热障涂层性能的影响机制,并简要介绍了目前国内外CYSZ热障涂层及其材料的制备技术研究进展。     

从钨尾矿中回收SiO2的试验研究

湖南某钨尾矿中SiO₂质量分数为71%,且含较高的Al₂O₃和Fe₂O₃等杂质。为回收尾矿中的石英,本文进行粒度分析、磁选、正浮选、反浮选等试验。结果表明：1)该钨尾矿试样中满足玻璃砂粒度要求,0.1～0.6 mm粒级占比达89.81%,粒度较粗;2)以十二胺为捕收剂,通过正浮选工艺可将SiO₂质量分数由71.14%提升至87.16%;3)试样中铝硅酸盐矿物与细粒石英共生呈集合体,在0.1～0.6 mm粒度范围内,石英与脉石矿物解离不充分,分选效果不佳;4)为实现充分解离,先后进行磨矿、磁选、正浮选、反浮选试验,最终获得SiO₂质量分数为94.02%,Fe₂O₃质量分数为0.64%的硅微粉产品。本文成果可为钨尾矿的综合利用提供一定的参考。     

SiO2的熔盐电解还原反应热力学分析

熔盐电解SiO2制备单质Si过程中,电解温度、气体分压对SiO2的电解还原反应具有显著影响。热力学计算结果表明,在阴极电脱氧过程中SiO2的稳定性差,能够容易被电解还原生成单质Si,而中间产物CaSiO3稳定性好,其进一步电解还原相对困难。升高温度有利于降低SiO2和CaSiO3的电脱氧反应吉布斯自由能和分解电压。当以石墨为阳极时,气体组成包括CO和CO2,且各电解反应的分解电压随着气体分压的增大而降低,有利于电解反应的正向进行。     

Fe2O3对NdF3-LiF-Nd2O3体系电导率的影响

利用交流阻抗法和连续改变电导池常数法在氮化硼毛细管中测量熔盐NdF₃-LiF、NdF₃-LiF-Nd₂O₃、NdF₃-LiF-Fe₂O₃和NdF₃-LiF-Nd₂O₃-Fe₂O₃的电导率,探究了温度和熔盐成分对电导率的影响。在1100~1200℃,NdF₃-LiF(NdF₃∶LiF=7∶3)与1%Nd₂O₃组成的熔盐电解质的电导率最为稳定。温度、Fe₂O₃和Nd₂O₃的质量百分比相同情况下,Fe₂O₃对NdF₃-LiF电导率的影响小于Nd₂O₃对NdF₃-LiF电导率的影响,并且Fe₂O₃和Nd₂O₃组合添加对NdF₃-LiF电导率的影响远大于Fe₂O₃或Nd₂O₃单独添加对NdF₃-LiF电导率的影响。1200℃时,NdF₃-LiF-Nd₂O₃(1%~2%)-Fe₂O₃(1%~2%)的电导率相对稳定,Fe₂O₃含量对电导率的影响相对较小。在1100~1200℃,NdF₃-LiF(NdF₃∶LiF=9∶1)-Nd₂O₃(≤2%)-Fe₂O₃(≤2%)的电导率拟合公式为K=-2.71817+0.00615T-0.23978xNd₂O₃-0.28133xFe₂O₃。     

磷矿颗粒在振动场及添加SiO2的流化特性研究

以平均粒径为60μm、密度为2316kg/m3的磷矿颗粒为物料,采用引入振动场及添加SiO2的方法,在内径为42mm的流化床中,考察了不同振幅、SiO2添加量的情况下,磷矿颗粒的流化性能。实验结果表明:振动场与SiO2均可有效消除活塞流、抑制沟流、减小颗粒间的粘性力,显著改善磷矿颗粒的流化质量。在硅钙摩尔比为3.0时,床层膨胀比最大,临界流化速度最低;此外,随着SiO2添加量进一步的增加或降低,改善效果减弱,流化质量下降。但振幅对临界流化速度影响很小,且床层膨胀比随振幅的增加逐渐增大。采用Richardson-Zaki方程进一步对磷矿-SiO2体系分析的结果与实验现象相符。     

SiO2质量分数及烧成温度对陶瓷板性能的影响

以某陶瓷大板企业提供的9种矿物原料和石英砂为原料,根据其化学组成和K₂O-Al₂O₃-SiO₂三元系统相图设计4种SiO₂含量不同陶瓷板原料配方。通过摩尔比例换算出每种原料中所含SiO₂、Al₂O₃和K₂O含量。研究配方SiO₂含量及烧成温度对陶瓷板试样性能的影响,并结合X射线衍射与断口显微形貌进行分析。结果表明,陶瓷板中SiO₂含量过高、过低均不利于陶瓷板烧结和性能提高。本试验原料配方中适宜SiO₂含量为63.58%,在1 130℃烧结性能最佳,试样抗折强度达75.69 MPa,体积密度为2.48 g/cm³,吸水率为0.13%。     

Ti/RuO2-IrO2 阳极在碱性体系的失效行为研究

钛基涂层阳极因其具有优良的电催化性活性和稳定性,在废水处理,氯碱工业、电解、海水防污、阴极保护等领域都有广泛的发展和应用。本论文主要以Ti/RuO2-IrO2阳极为研究对象,对其在碱性析氧条件下的主要失效机制进行了深入的研究。主要通过X射线衍射仪（XRD）、热场发射电子扫描显微镜(SEM)及能谱(EDS)分析其失效前后的形貌和物相变化,利用标准强化电解寿命试验、电化学分析等手段探讨了Ti/RuO2-IrO2涂层阳极在碱性环境中的性能。结果表明,碱性体系中的强化电解并不是均匀的,可分为4个阶段;电极在碱性体系下的腐蚀是由外向内的,Ti/RuO2-IrO2涂层钛阳极的电解失效机制是物理作用和化学作用的叠加,物理变化主要表现为涂层变薄、裂纹加宽甚至剥落,化学变化表现为涂层中的贵金属氧化物逐渐被腐蚀,裸露出钛及其氧化物,导致电阻增大。     

B2O3对高铝低镁渣稳定性影响研究

为了明确B₂O₃对高铝低镁渣稳定性的影响,基于现场高炉渣的实际成分,通过熔体物性测定仪、Factsage软件、XPS光谱分析了B₂O₃对炉渣粘度和炉渣微观结构的影响。结果表明：随着B₂O₃含量的增加,炉渣粘度降低;当炉渣温度低于1360℃时,炉渣随着B₂O₃的增加稳定性增强;炉渣温度为1216℃, B₂O₃质量分数2.0%时,炉渣的稳定性最好。随着B₂O₃含量的增加,炉渣的液相区逐渐向MgO的区域扩大, B₂O₃的加入不仅改善了MgO含量过高引起的炉渣难熔现象,同时提高了炉渣在二元碱度波动时的稳定性。     

钝化焦炭反应动力学研究

以硼酸、硼砂、硅酸铝黏土按不同比例（纯硼酸,1∶0∶1,3∶2∶5,2∶1∶7,0∶1∶1,纯硼砂）混合作为钝化剂。研究用不同配比钝化剂钝化后的焦炭与CO2的反应动力学,利用未反应核收缩模型建立相应的动力学关系式,获得不同配比钝化剂钝化后的焦炭与CO2反应的相关动力学参数,并对这些参数以及反应过程中各步骤阻力进行分析。结果表明：钝化焦炭反应符合未反应核收缩模型,钝化剂的作用效果主要体现在内扩散步骤,并且不同钝化剂配比的效果依次为纯硼酸>2∶1∶7>1∶0∶1>3∶2∶5>0∶1∶1>纯硼砂>空白;钝化焦炭反应在开始阶段受界面化学反应和内扩散联合控制,反应一段时间后主要受内扩散控制。     

高炉渣主要组分对其熔化特性及黏度的影响

以攀枝花高钛型高炉渣为主要原料,采用正交试验设计法研究了高炉渣主要组分(CaO/SiO_2(二元碱度R2)、TiO_2、Al_2O_3、Mg O)对其半球点温度、流动温度及黏度的影响。结果表明,高炉渣主要组分对其半球点温度影响的大小顺序为:R2TiO_2Mg OAl_2O_3;对流动温度的影响顺序为:Al_2O_3R2Mg OTiO_2;对黏度的影响顺序为:R2Al_2O_3TiO_2Mg O;随着碱度R2增加,熔化温度及黏度呈先升高后降低的规律;随着TiO_2含量的增加,熔化温度呈先升高后略有降低的趋势,黏度呈先降低后增加的趋势;随着Al_2O_3含量增加,半球点温度呈先减小后增大的趋势,流动温度大致呈逐渐增大的趋势,黏度呈先降低后升高再降低的变化趋势;随着MgO含量的增加,熔化温度有一定的降低,黏度呈先升高后降低的趋势。     

分光光度法测定SiO2—Al2O3型耐火原料中硅的含量

介绍了分光光度法同时测定SiO2－Al2O3型耐火原料中高低含量硅的方法。通过回归分析和对多种标样的分析，该方法测定结果与标准结果均在国际允许误差内，不仅提高了检测效率，而且重视性好，满足了科研和生产的需要。     

含铅固废协同冶炼过程PbO-CaO-SiO2-Fe2O3-ZnO五元渣系相平衡研究

在1 000~1 250 ℃范围内,采用高温平衡-淬冷-EDS方法研究了含铅固废协同冶炼过程PbO-CaO-SiO₂-Fe₂O₃-ZnO五元渣系在空气气氛下的相平衡规律。研究结果表明,渣中存在的主要物相有尖晶石(Zn_xFe_3-yO_4+z)、红锌矿(ZnO)、黄长石(Pb_vCa_2-vZn_wSi₂O₇)、赤铁矿(Fe₂O₃)、磁铁铅矿(PbFe₁₀O₁₆)和硅钙石(Ca_2-tPb_tSiO₄)。在1 250 ℃、1 200 ℃、1 170 ℃、1 130 ℃和1 100 ℃下,PbO-CaO-SiO₂-Fe₂O₃-ZnO体系的液相点分布测试结果与MTDATA6.0软件模拟液相线基本吻合。在1 000~1 250 ℃范围内,随着结晶过程的进行,PbO-CaO-SiO₂-Fe₂O₃-ZnO体系液相成分中Fe₂O₃含量从16.83%减少到7.67%,ZnO含量从7.62%减少到2.98%,(PbO+CaO+SiO₂)含量从75.55%增加到89.36%。     

机械活化石墨-Fe2O3体系碳热还原反应的热力学分析

为揭示石墨的机械活化对石墨-Fe₂O₃体系碳热还原反应热力学的影响机理, 以机械力储能作为活化程度的量度, 探讨了石墨的储能对气化反应热力学、Fe₂O₃碳热还原反应热力学的影响。结果表明, 随着储能的增加, 石墨气化反应的平衡CO压力分数增大, 从而影响石墨-Fe₂O₃体系的碳热还原热力学, 具体为: 石墨储能导致铁氧化物的碳热还原温度降低, 使Fe₂O₃的各还原产物的热力学稳定区此消彼长。以临界储能19.05 kJ/mol为界限, 石墨-Fe₂O₃体系中Fe₂O₃的碳热还原遵循两种不同顺序: 储能低于19.05 kJ/mol时:Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe; 储能高于19.05 kJ/mol时:Fe₂O₃→Fe₃O₄→Fe。     

强磁-浮选从金尾矿中提取SiO2试验研究

我国每年金尾矿排放量巨大,不仅造成资源浪费,还严重威胁生态环境。河北宽城某金尾矿SiO₂含量为68.64%,为了充分利用该尾矿资源,采用预先沉降脱泥-强磁选除铁-反浮选除铁-SiO2浮选提纯工艺进行试验。结果表明：试样在沉降时间为2.5 min条件下沉降脱泥,脱泥后沉砂在磁场强度为1.2 T条件下采用强磁选除铁,SiO₂含量由73.38%提高到79.55%,Fe₂O₃含量由5.24%降低到1.75%,非磁性产品以YS为捕收剂反浮选除铁,Fe₂O₃含量降低至0.51%,然后以YG-01和YG-02为组合捕收剂进行1粗2精石英提纯浮选,对提纯后产品进行的XRD分析未检出杂质产品,其SiO₂含量为98.46%、Al₂O₃含量降低至0.65%、Fe₂O₃含量降低至0.09%,可以达到国家级玻璃原料二级质量标准。对金尾矿进行SiO₂提取不仅充分利用了尾矿资源,而且可以取得一定的经济效益。     

TiO2和MgO对含钛高炉渣冷却过程中物相析出的影响

以CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-TiO₂系含钛高炉渣为研究对象,分别研究TiO₂和MgO质量分数对含钛高炉渣结晶行为的影响。结果表明：在1 500 ℃时没有晶体析出,渣系主要以玻璃相存在;当温度为1 460、1 420和1 380 ℃时,析出的晶体主要为镁铝尖晶石相和（或）钙钛矿相;当TiO₂质量分数由10%增加至25%时,镁铝尖晶石相的析出温度明显降低,钙钛矿相的析出温度升高;当MgO质量分数由10%增加至14%时,镁铝尖晶石相的析出温度明显提高,钙钛矿相的析出温度没有明显改变,但钙钛矿相的析出比例增加。     

La2O3对TA2钛电解渗硼的影响

以无水硼砂为渗硼剂、K₂CO₃为活化剂、B₄C为供硼剂、La₂O₃为添加剂,对TA2金属钛进行电解渗硼,研究La₂O₃对渗硼层形貌的影响。结果表明,硼化层由表面层的TiB2和次外层的TiB晶须组成。在相同渗硼工艺条件下,不添加La₂O₃时,TiB晶须长度为92.61 μm,TiB2厚度为6.38 μm; 添加5%、10%和15%La₂O₃后,TiB晶须长度分别为100.39、121.65和144.83 μm,TiB₂厚度分别为5.83、5.28和5.30 μm,La₂O₃的加入促进了TiB晶须的生长,但降低了TiB₂层厚度。