不同温度下钙芒硝矿溶解细观结构显微CT试验研究

对不同溶浸条件下的钙芒硝矿样进行了显微CT扫描实验,观测钙芒硝某一固定层面的物理细观结构在水溶液溶浸作用下的变化规律与特征,揭示了溶浸温度与时间对钙芒硝溶解特性的影响。结合钙芒硝溶解的宏观质量变化与细观孔隙率及裂纹演化,研究了不同温度下的钙芒硝溶解特性。根据实验与理论分析结果,得到：钙芒硝矿中Na 2 SO 4 在未达到其饱和溶解度前,溶解不断进行,同时,存在CaSO 4 的溶解与水化结晶两个动态平衡;溶解和结晶的速度影响钙芒硝孔隙率的变化;室温溶浸时,钙芒硝容易碎裂,35 ℃时,钙芒硝溶解相对稳定,65 ℃和95 ℃时,短时间内溶解速度较高,随着时间增长,溶解速度减小,且95 ℃溶速低于65 ℃;不同温度钙芒硝的溶解-渗透方式不同。     

钙芒硝物质的早强机理和应用

本文简要介绍了钙芒硝的矿物组成和化学成分，剖析了钙芒硝在水－水泥体系中发挥促凝早强作用的机理，对比分析了作为砼外加剂原料芒硝比硫酸钠更加优越的原则，拓展了钙芒硝在建筑业中应用的广阔前景。     

环境水对混凝土硫酸钠结晶侵蚀的气温模型

环境水中硫酸盐对混凝土的结晶侵蚀,可区分为硫铝酸钙结晶、硫酸钙结晶和硫酸钠结晶三种侵蚀。硫酸钠结晶侵蚀,是出露在水面以上的混凝土,由毛细上升作用,在混凝土的干湿交替带产生的硫酸钠结晶所引起的侵蚀。在硫酸钠结晶侵蚀的实例调查中,常见到在出露水面以上的混凝土,由于毛细上升作用,在干湿交替带,受日光照射部位,硫酸钠结晶侵蚀使混凝土严重破坏;背光部位则较轻。此外在盐渍土地区,地面混凝土试块,大部被腐蚀,而深埋于地下的建筑物基础,虽然处于同一矿化程度的水中,并稍加防护,多年来尚无明显的腐蚀迹象。这种情况,被解释为冻融交替作用破坏的结果。但     

钾长石焙烧渣的酸化溶液中钾钠的回收利用

以钾长石焙烧渣为原料,通过酸化、水浸、沉铝、净化等工艺得到钾钠的混合酸液,再采用分步结晶法制备硫酸钾、硫酸钠产品。本实验考察了硫酸钾、硫酸钠制备过程中搅拌强度和结晶时间对其结晶率的影响,得到优化工艺条件。并采用化学成分分析、XRD、SEM对产品进行表征。结果表明：在反应温度40°C,搅拌强度400 r/min,结晶时间4 h的条件下,硫酸钾的结晶率可达88.17%。在反应温度10°C,搅拌强度400 r/min,结晶时间8 h的条件下,硫酸钠的结晶率可达90.13%。得到的产品粉体晶型良好,颗粒均匀,符合国家标准。     

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。     

不锈钢酸洗废水蒸发结晶渣中铁镍铬的分离与回收

针对不锈钢酸洗废水蒸发结晶渣含铁、硫酸、镍和铬的特点,采用溶解—结晶—纯化工艺,实现结晶渣中铁与镍铬的分离。研究表明,结晶渣中铁主要以FeSO_4·H_2O形式存在;温度和初始铁浓度是影响硫酸亚铁结晶效率和纯度的重要因素,随着结晶温度降低和初始铁浓度的增加,结晶效率随之升高,但其纯度有所降低;在溶解温度64℃,Ⅰ段和Ⅱ段结晶温度分别为30、5℃,Ⅰ段和Ⅱ段结晶时间为30min,搅拌转速300r/min的条件下,可获得湿基纯度93%的硫酸亚铁初级产品;该产品通过重溶—再结晶的纯化处理后,制备得到符合国标GB/T 10531—2016Ⅱ类要求的硫酸亚铁产品;溶解—结晶过程的结晶母液通过蒸发—冷冻结晶—中和—蒸发工艺制备硫酸钠,可获得含镍4%的提镍原料和纯度为99.42%的无水硫酸钠。     

多场耦合作用下钙芒硝三维孔隙结构及渗流模拟研究

钙芒硝溶浸开采是一个多场耦合的过程,每个因素都会改变其连通性,从而影响其渗透特性。以钙芒硝为研究对象,利用显微CT技术和AVIZO三维重构软件,建立了不同温度淡水溶液作用后的钙芒硝细观孔隙结构三维模型,定量表征了其内部连通性的变化,并在此基础上,进行了细观尺度的渗流模拟,研究了不同温度淡水溶液作用后钙芒硝的渗透特性。研究结果表明:钙芒硝的连通度和渗透率均与温度呈正相关关系。35℃和65℃时钙芒硝内部的孔隙空间多以小孔吼、短吼道为主,连通性较差,渗流通道较为狭小;95℃时孔隙空间多以大孔吼、长吼道为主,连通性较好,渗流通道较为宽广;35℃到65℃渗透率增幅较小,仅为0.23μm2;65℃到95℃钙芒硝渗透率急剧增加,增幅为2.75μm2。该研究结果对提高钙芒硝矿床的开采效率及层状盐岩溶腔储库的稳定性具有一定的指导意义。     

钾长石碱化焙烧渣酸化溶液中铝钾钠的异步分离

以钾长石经碳酸钠焙烧得到的渣为原料,通过酸化、水浸、沉铝、净化等工艺得到钾钠混合溶液,再采用分步结晶法从混合溶液中制备出硫酸钾、硫酸钠产品。对产品的化学成分、结晶性和微观形貌等进行了分析和表征。考察了搅拌强度和结晶时间对产品结晶率的影响,得到优化工艺条件。结果表明,得到的产品粉体晶型良好,颗粒均匀,符合国家标准;在反应温度40℃、搅拌强度400 r/min、结晶时间4 h的条件下,硫酸钾的结晶率可达88. 17%;在反应温度10℃、搅拌强度400r/min、结晶时间8 h的条件下,硫酸钠的结晶率可达90. 13%。     

钙芒硝水溶过程结构变化的细观研究

通过实验,研究了钙芒硝在水溶过程中结构上的细观变化。实验结果分析,得出了以下结论:钙芒硝的水溶过程既包含晶体的溶解过程也包含晶体的析出过程;溶液是顺着裂隙进行渗流的,并首先溶解裂隙处的钙芒硝,钙芒硝溶解后空出一定的空间,然后溶液再顺着所产生的空间向裂隙周围流动;水溶后的固体残留物可以认为是多孔介质,其渗透性和力学特性在不断的变化;水溶过程中,溶液在钙芒硝矿石中的流动可以认为是溶液在多孔介质中的渗流;溶质在溶液中的运输过程可以看成是溶质在溶液中的扩散过程。     

钙芒硝矿床原位水溶开采的耦合数学模型

对钙芒硝矿床原位水溶开采的过程进行了分析研究,得出了钙芒硝矿床原位水溶开采的过程实质是一个溶解-渗透耦合过程的结论,并在此基础上建立了钙芒硝矿床原位水溶开采的溶解-渗透耦合数学模型。     

深部盐岩溶解速率试验研究

利用自制仪器对某超深地层(约2000m)盐岩、含泥盐岩进行了常温和高温溶解试验,发现密度与时间关系呈现指数衰减,并对其参数进行了拟合,得出常温下纯盐岩的溶解速率是含泥盐岩的1.26倍,高温86℃和高温50℃时的溶解速率分别是常温下的2.32和1.49倍。根据质量守恒原理,分别推导得出了常温和高温下溶解速率与密度的函数关系。通过实验数据得出,常温和高温下溶解速率与密度都可以近似成线性关系,并对各个参数进行了拟合,为深部盐岩溶腔建腔模拟提供了基本参数。     

油酸钠对半水硫酸钙晶须的稳定化机理

采用SEM，FT-IR，XRD等测试方法分析了油酸钠稳定化处理前后半水硫酸钙晶须的表面形貌、表面基团、物相组成，在此基础上研究了油酸钠对半水硫酸钙晶须的稳定化机理。结果表明，油酸钠在半水硫酸钙晶须表面的吸附状态随其用量的不同而不同，油酸钠对半水硫酸钙晶须表面活性点钙离子的封闭作用、对晶须表面离子的阻溶作用以及对晶须表面性质的改变是油酸钠使半水硫酸钙晶须保持稳定的根本原因。     

钙芒硝岩盐化学溶解特性实验研究

岩盐是一种特殊的岩体，有其自身特殊的物理特性，其采后留下的溶腔是建造地下油气、核废料储库的理想场所。通过对岩盐中的钙芒硝，在氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、盐酸溶液和纯水等不同溶解条件下的溶解实验，得出了一些有益的结论，可为地下储库的建造和岩盐水溶开采的快速建槽提供参考。     

含杂质盐岩力学特性对比试验研究

从某地拟建地下盐穴储库库区取芯,对含不同杂质盐岩（纯盐岩、钙芒硝质盐岩、硬石膏质盐岩及泥质混合盐岩）进行了力学试验,并对所获得的力学特性进行了对比分析。结果表明：① 在单轴和三轴压缩试验过程中,不同杂质成分对抑制盐岩的变形能力、提高盐岩抗压强度的作用有所不同;② 含不同杂质盐岩的弹性模量、单轴抗压及抗拉强度有较大变化区间,钙芒硝质盐岩的弹性模量和抗拉强度较大;③ 通过三轴压缩试验获得含不同杂质盐岩内摩擦角的量值明显低于纯盐岩,而黏聚力均大于纯盐岩。除纯盐岩外,硬石膏质盐岩的内摩擦角和黏聚力相对较小。     

硬脂酸钠对半水硫酸钙晶须生长的影响

采用电子生物显微镜、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪研究了半水硫酸钙晶须制备过程中加入的稳定剂硬脂酸钠的用量对晶须生长的影响。结果表明:硬脂酸钠在晶须表面的吸附状态随其用量变化而变化;硬脂酸钠对半水硫酸钙晶体的形貌有较大影响;硬脂酸钠在半水硫酸钙表面吸附的不均匀性是半水硫酸钙呈现不同形貌的根本原因。     

高砷烟尘碱性浸出液氧化结晶制备砷酸钠

探索了以砷酸钠形式回收高砷烟尘碱性浸出液中砷的新工艺, 分别进行了直接结晶与氧化结晶实验研究。结果表明, 采用双氧水氧化结晶效果明显优于直接结晶效果, 在氧化温度30 ℃、结晶温度30 ℃、H₂O₂/As摩尔比0.8、结晶时间2 h、双氧水加入速度0.4 mL/min的优化工艺条件下, 砷锑结晶率分别达90%和98%以上。结晶粗产品经溶解、过滤不溶物、蒸发结晶, 得到纯化后的砷酸钠(Na₃AsO₄·10H₂O)产品, 纯度为95.85%。     

某黄金冶炼厂水系硫酸根浓度升高原因分析及处理探索

在某黄金冶炼厂的生产过程中发现,含氰水系统中的硫酸根浓度逐渐升高。当气温降低时,产生的硫酸钠结晶严重时影响正常生产。本文分析了冶炼厂水系中硫酸根升高原因,采用冷冻结晶和化学沉淀法使硫酸根浓度降低,进而避免了结晶的生成。     

Geomechanical Estimation of Deformation Intensity above the Flooded Potash Mine

In focus of the article is minimization of aftereffects of the large-scale accident connected with the flooding of Berezniki Potash Mine in the Perm Krai. The authors construct a synthesized geomechanical model of the flooded mine to show the mining conditions, the process of salt rock dissolution and the elastoplastic behavior of deformation and failure of undermined rock mass in time. Approaches to analyzing intensity of degeneration of load-bearing elements of the open stoping system as a consequence of salt rock dissolving are proposed. The obtained estimates are the parametric framework for prediction of the ground surface deformation using 3D mathematical modeling. The geomechanical calculation results are used in the managerial decision-making on safety of the industrial and civil infrastructure within the hazardous territory.