粘土矿物疏水改性研究现状及发展

黏土矿物可广泛用于有机高分子材料和复合材料,黏土矿物疏水改性是黏土矿物最重要的深加工技术之一,疏水改性后的黏土矿物有着更广泛的应用前景。介绍了黏土疏水改性的改性方法、工艺、改性药剂剂、改性设备、改性效果表征的研究现状及存在问题,提出了黏土矿物疏水改性技术发展方向,为黏土矿物的应用提供参考依据。     

高泥化煤泥水沉降特性及凝聚剂作用机理研究

为了掌握无机凝聚剂对高泥化煤泥水沉降性能的影响规律及其作用机理, 进行了凝聚剂用量及凝聚剂与絮凝剂复配使用对煤泥水沉降特性及水质的影响试验, 并分析了凝聚剂在高泥化煤泥水沉降过程中的作用机理。结果表明, 单独使用凝聚剂难以满足高泥化煤泥水沉降处理的目的, 石膏用量为400 g/m³, 与分子质量为1 000万的聚丙烯酰胺5.6 g/m³配合使用时, 初始沉降速度为108.0 cm/min, 上清液透光率为90.6%, 取得较好的沉降效果。添加明矾和无机聚铝铁澄清水硬度小, 使用氯化钙和石膏时, 矿化度较大, Mg²⁺浓度较高; 在pH＝6.3左右, Ca²⁺主要通过静电吸附在煤泥微颗粒表面, Al³⁺、Fe³⁺除静电吸附外, 还可能存在羟基络合吸附。     

含高体积分数SiC_p的Al复合材料微观组织及弯曲性能

利用无压浸渗法制备高体积分数SiC的SiC_p/Al复合材料.采用XRD和SEM对复合材料的相组成、微观组织及断口形貌进行分析,研究颗粒粒径分布和基体合金成分对复合材料抗弯性能的影响.结果表明:以Al-10Si-8Mg(质量分数,%)合金为基体制备的复合材料组织均匀,致密度好,无明显气孔缺陷;界面反应产物为Mg2Si、MgAl_2O_4和Fe,其弯曲强度高于以Al-10Si合金为基体制备的复合材料的弯曲强度;SiC_p/Al复合材料的弯曲强度随着SiC颗粒粒径的增大而减小;复合材料整体上表现出脆性断裂的特征.     

高泥化煤泥水絮凝沉降试验研究

为减少选煤厂处理煤泥水的药剂用量,以煤泥水初始沉降速度和上清液透光率为考察指标,采用单因素试验优选法初步确定煤泥水沉降所需絮凝剂(相对分子质量分别为8×106和1.2×107的聚丙烯酰胺PAM)和无机凝聚剂(CaCl2和MgCl2)的合理用量范围,在此基础上对絮凝剂和无机凝聚剂用量配比进行了优化试验.结果表明:对于质量浓度为75 g/L的煤泥水,当相对分子质量为1.2x107的PAM用量为6.8 g/m3,CaCl2用量为350 g/m3时,上清液透光率可达97.70%,初始沉降速度达22.32 cm/min.     

微观表征法研究煤矸石改性水泥砂浆水化机理

在水泥胶砂中掺入适当配比的煤矸石可以增加水泥砂浆的强度,尤其是早期强度.与不添加煤矸石的基准砂浆相比,煤矸石的掺量为9%时,砂浆3 d抗压强度提高1.0 MPa,28 d抗压强度提高2.0 MPa.XRD、TGA-DTA和SEM分析证实:加入煤矸石促进了水泥砂浆7 d早期水化反应,生成水化产物钙矾石、C-S-H凝胶、AFm和氢氧化钙,且水化产物的数量亦不同,各产物的晶型结构也不相同,改性后水化产物增多,水化速率加快,因而影响砂浆的宏观力学强度.     

造孔剂对SiC多孔预制块性能的影响

采用无压浸渗法制备了SiCp/Al复合材料,研究造孔剂Fe(NO3)3·9H2O或Ni(NO3)2·6H2O对SiC预制块的微观形貌、气孔率和尺寸变化的影响,并对预制块的成分进行了分析.结果表明:以Fe(NO3)3·9H2O或Ni(NO3)2·6H2O作为造孔剂,均能制备SiC多孔预制块,但硝酸铁比硝酸镍使得预制块具有更好的微观组织,并成功制得了较致密的SiCp/Al复合材料;造孔剂分解生成的Fe2O3或NiO在SiC骨架内分布均匀,起到连接SiC粉体和减少SiC颗粒被氧化的作用;因SiC氧化导致陶瓷骨架约有5%左右的线膨胀,但坯体形状不发生改变,通过调整造孔剂硝酸镍、硝酸铁的含量,能获得孔隙率从0.42～0.49和0.38～0.41的SiC预制块.     

三种生物质的热解动力学研究

为进一步研究生物质的热解动力学,在氮气气氛和不同的加热速率下对马尾松、棉杆和杉木试样进行了热分析实验.结果表明,由于生物质中矿物质对热解的催化作用,灰分含量越高,热解温区越低;用占生物质质量约10%的碳酸钠对生物质进行处理后,其热解温区也明显降低;用Ozawa-Flynn-Wall法计算的活化能随转化率的增加而增加,这是由于生物质中不同成分如半纤维素与纤维素等的热解特性不同所致;联合运用Satava法和Ozawa-Flynn-Wall法确定了低温区和高温区热解的最佳机理函数,发现Avrami-Ero-feev方程、Jander方程和Zhuralev,Lesokin and Tempelmen(Z-L-T)方程分别可以用来很好地描述不同温区的热解过程.热解机理是随机成核和随后生长或三维扩散.除了高温催化段以外,在其他温区用两种方法计算的活化能均很接近.     

正交法在高泥化煤泥水沉降试验中的应用

为了减少药剂用量,采用单因素试验优选法初步确定煤泥水沉降絮凝剂和无机凝聚剂合理的用量范围,在此基础上确定絮凝剂和无机凝聚剂两个因素的具体水平;以煤泥水初始沉降速度和上清液透光率为考察指标,利用正交试验方法对絮凝剂和无机凝聚剂用量配比进行了优化。结果表明,分子量为1 200万的聚丙烯酰胺（PAM）用量为6.8 g/m3,CaCl2用量为350g/m3时,可以取得很好效果,上清液透光率可达97.70%,初始沉降速度达22.32 cm/min。     

粉煤灰聚苯乙烯新型保温建筑材料的实验研究

为了有效利用粉煤灰和废弃聚苯乙烯研制新型节能墙体建筑材料,以石灰、石膏作为粉煤灰活性激发剂,用废弃聚苯乙烯颗粒(EPS)作为保温成分制备砌块材料,采用X射线衍射(XRD),热重-差热分析(TGA-DTA)和扫描电子显微镜(SEM)分析方法,研究了砌块材料的优化配比及分析了砌块材料的龄期水化机理.结果表明:石灰掺比为10％,石膏掺比为5％,粉煤灰掺量为20％～25％,改性EPS为2.5％时,砌块材料的导热系数为0.505 W/(m· K),保温性、施工性能、耐久与耐候性能均优良.     

喷射式浮选机射流搅拌装置流场分析及结构优化

以喷射式浮选机射流搅拌装置结构优化为目的,选用合理的CFD数值模拟计算方案,综合考查引射性能和流场特性两个指标,对面积比、喉嘴距、喉管长度、引射管布置方式和位置进行优化计算;设计了长喉管、短喉管、导流叶片喷嘴和无导流叶片喷嘴共4组不同结构参数的射流搅拌装置试验,考查并验证了喉管长度和喷嘴内导流叶片对引射能力的影响;采用激光粒子测速仪测试了喷嘴内导流叶片对射流流束形态演变的影响。结果表明:面积比a=1.96～3.24,喉嘴距L_e=0.2D_h～0.6D_h(D_h为喉管直径)、引射管采用双侧对称布置、喷嘴内设置导流叶片及喉管长度在6D_z～12D_z(D_z为喷嘴直径),射流装置的混合效率最理想,引射管布置位置对混合效率影响较小;喷射室压力在0.145～0.160 MPa时,喷嘴内设置导流叶片,长、短喉管吸气能力平均至少提高30.73%和33.94%,引射管全开时长喉管较短喉管的吸气能力高出15%以上。结构参数对流场的影响表现在,面积比增大及引射管靠近喷嘴出口布置,喉管内射流流束的中心速度衰减越快,喉嘴距变化对中心速度的衰减影响较小;喉管长度≤6D_z时,流束中心的流核一直持续到喉管出口,引射流体和工作流体在喉管内动、质量交换不完全;喷嘴内设置导流叶片,有利于流束中心的流核区减小,原因是流束以旋转射流的形式从喷嘴喷出,形成了更有利于工作流体与引射流体动、质量交换的湍流流场;基于理想的引射性能和流场特性,面积比a=3.24、喉嘴距L_e=0.6D_h、引射管采用双侧对称且正对流核区域布置方式、喷嘴内设置导流叶片及喉管长度在6D_z～12D_z为射流搅拌装置的最优结构参数。