含钙矿物及固废制备碳酸钙晶须的研究进展与思考

碳酸钙作为最广泛的工业原料之一,被广泛应用在塑料、橡胶、造纸、涂料、食品、医药、电子等行业。而具有特殊纤维状形貌的碳酸钙晶须,成本低廉,来源广泛,产品本身及生产工艺绿色环保,并且具有高强度、高模量、高拉伸率等优良性能,开始逐渐取代其他成本高昂的纤维材料用作复合材料的增强剂、增韧剂及填充剂。本文在研究团队多年从事钙基材料制备及产业化的基础上,从碳酸钙晶须的制备方法和原料两个角度对碳酸钙晶须材料研究进行了详细论述,分析目前各种碳酸钙晶须制备方法的优缺点,并对工业废弃物、生活废弃物等多样性原料制备碳酸钙晶须的方向进行了展望。      

模拟碳化塔中碳酸化反应合成碳酸钙晶须研究

在模拟碳化塔中进行了碳酸钙晶须合成的研究，发现压缩空气和CO2气体流量、温度、反应的液面高度对反应时间和碳酸钙晶须的生长具有很大影响，得出了适合碳酸钙晶须生长的反应条件。     

鼓泡法制备文石型碳酸钙晶须的实验研究

本文利用鼓泡法在MgCl2—Ca(OH)2-CO2体系中合成了文石型碳酸钙晶须。用X-射线衍射分析(XRD)表明制备的碳酸钙晶须绝大部分是文石相含有少量的方解石相，显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对晶须的进行了形貌分析，结果表明所制备的碳酸钙晶须表面光滑、均匀性好、长径比大。     

利用活性石灰制备碳酸钙晶须的工艺研究

以工业活性石灰为原料,采用碳酸化法合成碳酸钙晶须.分别研究了镁钙比、反应温度、搅拌速度和二氧化碳通气量四个因素对合成碳酸钙晶须的影响.研究结果表明:反应温度对碳酸钙晶须的合成影响最大,其次为镁钙比和二氧化碳的通气量,搅拌速度的影响最小;当镁钙比为2,反应温度80℃,搅拌速度100～130r/min,二氧化碳的通气量70...     

碳酸钙晶须对碱激发高炉矿渣保温材料性能的影响

以高炉矿渣为主要原料,氢氧化钠为碱激发剂,双氧水为发泡剂,碳酸钙晶须为改性剂制备新型无机保温材料。探讨了碳酸钙晶须掺量对所制取保温材料物理性能的影响。试验结果表明:以高炉矿渣质量为基准,在碱激发剂氢氧化钠和发泡剂双氧水添加量分别为6%和2%、水固比为0.5 g/m L的情况下,添加3%的碳酸钙晶须的试件(养护时间为28 d)体积密度为0.52 g/m~3,抗压强度为1.15 MPa,导热系数为0.081 W/m·K,该材料的物理性能达到保温材料的标准。     

硫酸钙晶须改性及其对纸张性能的影响研究

采用六偏磷酸钠对自制硫酸钙晶须进行表面湿法改性,考察了六偏磷酸钠对硫酸钙晶须的溶解抑制效果及改性硫酸钙晶须作为纸张填料对纸张物理性能的影响。研究表明,六偏磷酸钠对硫酸钙晶须有较好的改性效果,明显抑制了硫酸钙晶须的溶解;在抄纸过程中加入20%以上改性硫酸钙晶须制得的纸张白度均超过91%;当改性硫酸钙晶须添加量为30%时,晶须在纸张中分布均匀,纸张的各项物理性能满足一般印刷纸张的质量要求。     

以可溶性磷酸盐为控制剂制备碳酸钙晶须

采用气液碳化法，以可溶性磷酸盐为控制剂，在普通重力场中一步法制备出结晶程度良好、文石相含量高的碳酸钙晶须。研究了可溶性磷酸盐添加量、碳化反应温度、CO₂充气速度、料浆Ca(OH)₂初始质量分数对产品的影响，分析了制备过程中不同阶段产物的XRD图谱，结果表明：作为文石相碳酸钙晶须结晶中心的是Ca₅(PO₄)₃(OH)而非Ca(HPO₄)·2H₂O或Ca₃(PO₄₎₂，适宜碳酸钙晶须生长的条件为n(Ca/P)=1: 0.25、碳化反应温度75 ℃，CO₂通气速度16.2~ 32.4 L/(h·kg)、Ca(OH)₂初始质量分数1.5%~5.6 %。     

电石渣在化工领域的利用现状及前景

概述了以工业废渣电石渣为原料,利用电石渣生产纳米碳酸钙、生石灰、氯化钙、晶须硫酸钙等化工产品的研究现状,指出了电石渣在化工领域资源化利用的发展方向及前景。建议继续加大电石渣资源化利用技术的开发,特别是电石渣生产氧化钙直接生产电石,以及电石渣生产氯化钙、纳米碳酸钙等高附加值精细化工产品;以资源化利用和循环经济的发展理念,加大技术研发力度、因地制宜,形成循环经济产业链。     

硫酸钙晶须溶解抑制改性及其性能表征

针对硫酸钙晶须作为造纸填料加填纸张时存在溶解度高、留着率低的问题,对硫酸钙晶须的性能进行分析,利用有机改性对硫酸钙晶须进行溶解抑制,主要探究了改性剂种类及用量、温度、时间、搅拌速度对硫酸钙晶须溶解度的影响,并对最佳工艺产品性能进行表征。结果表明,硬脂酸有机改性对晶须溶解抑制效果最好,硬脂酸适宜用量为2%,改性温度为90℃、反应时间30min、搅拌速度400r/min时,硫酸钙晶须在水中的电导率下降了48.4%;扫描电镜结果显示,改性后晶须尺寸变小,呈细小针状;红外光谱显示,硬脂酸分子键合到晶须表面。     

硫酸钙晶须表面湿法改性研究

采用几种表面改性剂对硫酸钙晶须表面进行了湿法改性试验,选出了改性效果较好的硬脂酸对硫酸钙晶须进行了单因素条件改性试验,分别考察了改性剂用量、初始料浆浓度、改性温度、改性时间、搅拌速率、烘干温度、烘干时间等因素对硫酸钙晶须表面改性的影响;改性硫酸钙晶须产品采用活化指数、接触角、扫描电子显微镜、X射线衍射和红外光谱分析进行表征。试验结果表明:硬脂酸对硫酸钙晶须的改性效果较好,在最佳工艺条件下,改性产品的活化指数为1.00,接触角为123.6°。建立了硬脂酸与硫酸钙晶须的作用模型。     

花岗岩矿矿床地质特征及开采技术条件分析

研究了河南省南召县田家庄饰面用花岗岩矿的矿床地质特征及开采技术条件,分析了矿区地层、构造、岩浆岩、覆盖层及风化层地质特征,研究了矿体特征、矿石质量及其特征、断裂及节理和裂隙分布发育特征、矿石类型和品级、矿体围岩及夹石、矿床成因及找矿标志等矿床地质特征。通过水文地质、工程地质、环境地质调查工作,基本查明了矿区的水文地质、工程地质和环境地质条件,区内岩石类型简单,矿体及围岩主要为黑云母二长花岗岩,岩体呈块状结构,地质构造简单,不会形成岩体滑动,矿体与围岩工程地质条件稳定,不易发生矿山工程地质问题,工程地质条件为第二类简单型。矿石和废石不易分解出有害组分,但在矿山开采时会对原有地形地貌造成破坏,存在一定的不良地质灾害隐患。矿区地表附近无污染源,无放射性异常,环境地质条件中等。研究可作为矿山建设的依据。     

浮选中颗粒-气泡间相对运动研究进展

颗粒-气泡间相对运动的研究对浮选机理的认知至关重要,对新型浮选机的开发和提高浮选效率均具有指导意义,本文系统综述了颗粒-气泡间相对运动的研究进展。早期研究过程中,研究者忽略了颗粒和气泡性质的影响,将颗粒视为随流线运动的点,气泡视为刚性球体,利用流线方程对颗粒-气泡间的相对运动展开研究;随着认知过程的不断深入,颗粒和气泡物理化学性质的影响逐步得到了关注,研究者分别从颗粒惯性力、重力、形状和粗糙度以及气泡表面流动性等方面并展开了大量研究;颗粒-气泡间相对运动的试验研究多通过颗粒沉降法进行,研究对象由单个玻璃微珠发展为大量矿物颗粒,且出现了关于运动玻璃球与上升气泡之间相对运动的研究。研究表明,当颗粒粒度较细、密度较小时,利用流线方程对颗粒-气泡间相对运动的研究具有一定的适用性;当颗粒粒度较粗、密度较大时,需考虑正负惯性力、重力等因素对颗粒-气泡间相对运动的影响。此外,颗粒形状的不规则性会影响颗粒周围液体对颗粒的作用力,导致临界碰撞半径减小,且颗粒表面不规则的凸起会促进颗粒-气泡间水化膜的破裂,减少诱导时间,增大颗粒表面粗糙度有助于增强颗粒-气泡间的黏附强度。气泡表面的流动性可采用"滞留帽"模型进行分析,具有较好的适用性。对于颗粒-气泡间相对运动的试验研究主要采用颗粒沉降法,亲水玻璃微珠只能在气泡上半球滑行,到达气泡赤道位置附近后便离开气泡,疏水玻璃微珠会刺破颗粒-气泡间的水化膜,越过气泡赤道后会继续沿气泡表面滑行并最终黏附在气泡底部,煤颗粒与气泡的黏附效率随碰撞角和密度的增大而减小。然而目前的试验研究多集中于静水领域,对于浮选流场中颗粒-气泡间相对运动的试验研究尚需进一步探索。     

矿山地质环境影响和土地损毁预测评估研究

为了给矿井生产提供良好的环境空间,研究了矿山地质环境影响和土地损毁预测评估,分析了研究区的地形地貌。基于此,对矿山地质环境影响进行了评估,主要包括评估范围与级别确定、矿山地质灾害、矿区含水层、矿区水土环境污染的现状分析与预测。并对矿山土地损毁进行预测与评估,主要包括土地损毁环节与时序、已损毁各类土地和拟损毁土地预测与评估。研究为促进矿区经济和社会的可持续发展创造了基础。     

多种物探方法在探查陷落柱中的综合应用

在煤矿生产过程中，陷落柱的发育对煤矿的建设和生产安全有着严重的危害，它的存在直接影响了井巷工程的施工和布置，限制了采掘机械及采煤方法的选择，对井下巷道的支护和安全构成威胁。因此，有效对陷落柱进行探查是十分必要的。针对上述问题，阐述了陷落柱的成因及物理特征，以山西长平煤矿的地质资料为基础，展开了三维地震、瞬变电磁法等多种物探方法在陷落柱探查过程中的具体应用研究。利用三维地震勘探及地面瞬变电磁的资料，对勘探区陷落柱的分布范围、规模大小以及导水性进行了分析确定，提高了在探查陷落柱过程中的探查精度，为煤矿安全、高效生产提供了可靠的地质保障。     

煤矿松散煤层破碎顶板巷道支护技术研究

安阳煤矿1512工作面胶带巷沿5号煤层顶板掘进,煤层松散顶板破碎,巷道支护难度大。通过现场原位测试地应力大小和方向、顶帮煤岩体强度和节理裂隙发育情况、顶底板岩石矿物成分分析等手段,揭示巷道变形机理为煤层强度低且松散,顶板砂质泥岩完整性差,顶底板岩石黏土矿物含量高遇水易软化和膨胀,加之锚杆锚索预紧力低且护表构件面积小,锚杆锚索预紧力不能实现有效扩散,巷道初始支护强度低,以上因素综合影响致使巷道产生较大变形。针对性提出以提高锚杆锚索预紧力并增加支护构件护表面积为技术核心,设计了巷道支护方案,进行了现场试验,矿压监测结果显示,高预紧力锚杆锚索+喷浆支护的协同控制技术方案,基本解决了安阳煤矿松散煤层破碎顶板巷道支护难题。     

松辽盆地中央隆起带基底岩性预测

松辽盆地是我国东北部陆相油气型盆地,作为大庆油田勘探开发的新板块,基底地质条件复杂,古中央隆起内幕结构、构造特征认识不清,导致人们对基底岩石的构成存在分歧。利用最新二维地震剖面、测井和重磁数据,对松辽盆地古中央隆起带基底进行重磁、地震联合研究,从而确定中央隆起带基底岩石岩性。通过测井数据与地震属性等方法预测并假设侵入岩体为花岗岩。在地质系统的基础上,构建正演模型来进行地震正演模拟,模拟了地震子波激发得到的炮点记录及偏移剖面。根据收集的重力磁力资料,分析研究了中央隆起带的重力场特征及重力场的地质意义,推断了中央隆起带的断裂构造体系,以地震为约束条件通过建立基底侵入体平均密度值与布格重力异常的地质—地球物理模型,以2条地震成果来约束重力异常剖面继而进行拟合解释。研究结果表明,地震正演模拟的时间剖面与实际地震剖面较一致且花岗岩的同相轴与地震剖面侵入岩体同相轴强弱相吻合。中央隆起带地质构造复杂,主要断裂发育在南北、北北东向,控制着中央隆起带内地层的发育,次要断裂发育在东西、北西向,规模相对较小,控制了中央隆起带内局部凸起的范围。拟合试算得到的重力与磁力异常曲线和实测重力与磁力异常曲线相吻合,确定侵入体的密度为2.58 g/cm3左右。综合表明,基底侵入岩岩性为花岗岩。     

厚煤层构造带切顶卸压巷内复合支护沿空留巷技术研究

为了减少煤与瓦斯突出矿井煤巷掘进工程量，保证矿井正常接续，针对云盖山煤矿一矿“两软一硬”不稳定煤层地质条件和矿井单一综放工作面组织生产，以矿井22202综采工作面切顶卸压巷内复合支护沿空留巷为研究对象，提出了厚煤层构造带巷内采用工字钢棚+锚索梁支护的沿空留巷围岩控制技术。研究表明:沿空留巷顶板最大移近量72 mm，中线至巷道上帮、下帮最大移近量分别为108 mm、63 mm，留巷工艺流程简单、效果显著，实现了厚煤层构造带切顶卸压巷内复合支护沿空留巷技术的成功应用。     

采煤机概念设计生态学模型构建与实现

为提高采煤机概念设计和综采工作面三机协同设计的效率和质量,面向采煤机概念设计中内部结构之间以及综采三机之间协同配合过程,将生态学理论引入到采煤机概念设计中,构建基于生态学的采煤机概念设计模型。在对比综采工作面与生态学相似性的基础上,提出综采工作面生态学模型和采煤机个体生物学模型。研究了采煤机与刮板输送机和液压支架多种群之间的参数耦合关系以及采煤机内部部件之间的协同配合关系,通过同质种群的竞争与异质种群的协同合作筛选出优势功能结构基因解,并根据三机的参数耦合关系运用公式计算与模型推理相结合的方法,实现了采煤机功能结构的设计和总体技术参数的求解。在上述理论研究基础上,基于web平台开发出具有友好交互界面的采煤机多种群协同概念设计系统,实现了该方法的应用。最后以大采高工作面采煤机的协同设计实例验证了该方法的有效性。     

大理岩细观裂纹动态演化特征研究

通过对大理岩试样应变响应和表面裂纹图象的实时观察,以及试样表面细观裂纹萌生、扩展图象的研究和相应宏观试验的量化研究,基于细观力学与热力学的基本理论,采用均匀化的基本方法,主要研究大理岩在单轴压缩条件下的损伤演化特征。提出弹性假设,岩石被认为是由岩石基质和裂纹组成,且二者符合叠加原理,并将裂纹分为张开裂纹和闭合裂纹2种,并从细观力学角度和热力学角度进行分析,假设在岩石受力的初始阶段裂纹主要受张拉力作用,随着裂纹闭合,剪压作用逐渐对岩石的损伤破坏起控制作用。得出了裂纹损伤演化的理论规律特征、压剪条件下考虑非弹性的库仑摩尔准则的运用及裂纹的法向位移与切向滑移之间的相互关系,进一步探讨了单轴压缩条件下损伤动态演化的特征。     

济源郭沟煤矿区滑动构造特征及其对煤和瓦斯的影响

煤炭资源作为我国传统能源，在我国的经济建设中一直发挥着重要作用。随着煤炭资源开采技术的日趋成熟，及科学技术水平的不断提高，煤层的开采深度不断的向深部发展。煤系地层中的构造，尤其是滑动构造的发育对煤层的赋存及煤田地质构造有较大的影响。济源郭沟煤矿区HF₁滑动构造是在本次勘查期间首次发现的。该滑动构造的存在，破坏了该区原有的沉积格局，使部分煤岩地层缺失或重复，导致煤层变浅或变深。另外受滑动构造的影响，该矿区二₁煤层厚度变化较大，煤体结构破碎松软；滑体前后缘瓦斯成分和含量变化大，应该注意煤矿开采时滑体后缘瓦斯的危害。在济源郭沟煤矿区的施工过程中，通过建立煤岩标志层，综合研究对比发现了勘查区内HF₁滑动构造的存在，分析了该滑动构造的形成原因及滑动面特征，以及滑动体的运动方向和滑移距离、形成原因。研究成果对本勘查区地质勘查工作的开展和取得后期成果起到了重要作用，也对后期煤田开采安全生产具有指导作用。