利用磷渣和植物剩余物制备低温陶瓷木材的研究

低温陶瓷木材是以植物剩余物和工业废磷渣为主要原料,采用化学键合陶瓷为粘结剂,在接近常温的条件下制备而成的具有陶瓷和木材双重性能的新型人造木材.这种木材具有陶瓷的稳定性、硬度、阻燃、无毒、耐久,同时具有木材的轻质、柔韧、透气、可加工和可装饰性.作者以工业废渣和激发剂制成的化学健合陶瓷(CBC)胶凝材料为基体,采用湿热强化工艺,探讨了制备低温陶瓷木材的原料配比、成型方式等工艺参数对材料性能的影响.研究结果显示:低温陶瓷木材有其优良的物理力学性能,可以取代天然木材和传统的人造板,在建筑装饰、建筑墙体、建筑保温隔热、建筑结构等方面得到广泛应用.     

无机助剂对钾长石、磷石膏和碳酸钙体系分解温度的影响

以钾长石、磷石膏和碳酸钙作为原料,配料摩尔比例按照n（KAlSi3O8）：n（CaSO4·2H2O）：n（CaCO3）=2：1：6,并利用DTA差热分析仪,研究了几种无机助剂对钾长石、磷石膏和碳酸钙反应体系分解温度的影响,研究结果表明,NaF对该体系有积极作用     

煤矸石低温中和过程铁、钙、镁的溶出及动力学

立足于贵州盘州丰富的煤矸石资源,为探求其高值化开发利用途径,采用硫酸浸取法对煤矸石中铁、钙、镁的提取过程进行研究。研究结果表明：在中和反应过程中,随着温度的升高,铁、钙、镁的溶出逐渐增加,最后趋于平稳,温度对铁、镁溶出率的影响较为显著,对钙溶出的影响相对较小。因此,选择低温中和过程作为铁、钙、镁溶出动力学研究。动力学研究结果表明：煤矸石中和过程中铁、钙、镁溶出的活化能分别为19.523kJ/mol、8.300 kJ/mol和27.565 kJ/mol,E_a钙＜E_a铁＜E_a镁,说明在煤矸石硫酸浸出中和反应过程中钙的溶出最容易,铁次之,镁的溶出相对较难;浸出过程的动力学控制类型属于内扩散控制,可用动力学方程\mathrm{1}\text{-}\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}x\text{-}{\left(\mathrm{1}\text{-}x\right)}^{\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}}\text{=}kt来描述。通过对固相物质XRD、SEM的表征,初步对煤矸石中的碳酸盐酸浸溶出过程进行了机理分析,为工业生产中煤矸石的高效利用提供了技术指导和理论支撑。     

煤矸石酸浸提取多金属过程

以贵州盘州煤矸石为原料,以硫酸为酸浸介质,实验过程中将上一实验的实验产物作为下一实验的实验原料,通过实验条件的改变来探究煤矸石中酸溶物的整个溶出过程,所得实验结论如下,煤矸石中碳酸盐的溶出较为容易,在低温低酸量下就能大量溶出,溶出工艺条件为低温酸浸;赤铁矿的溶出条件为高温酸化;高岭石在低温酸浸阶段部分溶出,在酸化反应阶段大量溶出,溶出工艺条件为高温酸化,温度需高于100℃;锐钛矿在低温酸浸阶段无明显溶出,在高温酸化阶段才大量溶出,溶出工艺条件为高温酸化,温度需达160℃。中和液中溶出的铁、钙、镁可用作铁系产品、钙系产品和镁系产品,酸浸液中溶出的铝和钛可用作铝系产品和钛系产品,实现了富硅除杂的酸浸渣可用作硅系产品。     

加料方式对水热法制铁氧体粉末的影响

采用顺加料与逆加料方式进行了制备铁氧体粉末的水热实验研究,考察了不同加料方式下得到的粉体的粒度分布、比表面积大小及XRD图谱情况,并用化学及热力学理论对实验结果进行了初步分析探讨。由实验及理论分析均证明:加料方式不同,得到的粉体性能有差异。逆加料方式制铁氧体粉末效果优于顺加料方式。     

低温陶瓷化磷石膏基复合胶凝材料研究

以磷石膏为基体原料制备高强α-半水石膏基复合材料，利用工业废渣中的激发剂来改进半水石膏的结晶性质，以消除磷石膏中磷、氟等杂质对磷石膏制品性能影响，同时激发剂使具有潜在活性的矿渣得以活化，制备的低温陶瓷化磷石膏基复合材料制品兼具陶瓷和石膏性能；SEM图片表明，制备的复合材料水化后晶体结构粗大、致密．     

激发剂对钢渣基掺合料性能的影响研究

本文以钢渣基掺合料(steel slag based admixtures, GKF)为研究对象,在单因素试验的基础上,通过正交试验探索了激发剂Na₂SO₄、硅渣和脱硫石膏三类激发剂复配最佳方案,最优质量配比为Na₂SO₄ 2.0%,硅渣0.5%,脱硫石膏1.5%。研究表明,在最佳复合激发剂掺量及配合比下,用50%的GKF替代P·Ⅰ 42.5制备的胶砂试件在3 d、7 d和28 d活性分别为77.3%、85.9%和96.6%,与未加激发剂组相比,活性分别提高量了24.2%、25.4%和22.4%。借助XRD、SEM对其水化物矿物结构及微观形貌分析,结果表明,复合激发剂有助于GKF的水化,提高试件C-S-H和AFt的含量,使其结构更加紧密。     

煤矸石中和渣酸浸物的溶出

采用浸提法提取煤矸石中和渣酸浸物中的有价元素,考察了溶出温度、溶出时间和溶出液固质量比对酸浸物溶出过程的影响;以单因素实验为基础,进行正交实验,优化溶出工艺条件,用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征煤矸石中和渣酸浸物、酸化产物及滤渣的物相和微观形貌。结果表明,酸浸物溶出最优工艺条件为液固质量比3:1、溶出时间40 min、溶出温度80℃,此时有价元素氧化物的溶出率分别为TiO2 82.63%, Fe2O3 96.48%, Al2O3 98.33%, CaO 87.72%, MgO 95.31%。提取后滤渣中只有SiO2和少量TiO2及CaSO4存在,表明煤矸石中和渣酸浸物中的有价元素通过该溶出工艺可充分溶出。     

煤矸石酸溶液中稀土混合萃取优化实验研究

为提高煤矸石多金属提取资源化利用价值,解决实际生产中煤矸石酸浸液中混合稀土分离困难的问题。本研究以贵州煤矸石中和渣酸溶液为原料,Cyanex272-P204为混合萃取剂,探究初始料液pH,Cyanex272体积分数,P204体积分数,相比以及振荡时间等因素对混合稀土RE~(3+)萃取率以及RE~(3+)与Fe~(2+)、Al~(3+)分离效果的影响,并初步探究了Cyanex272-P204萃取RE~(3+)的机理。结果表明:初始料液pH值为2.2,Cyanex272体积分数为6%,P204体积分数为8%,相比为1∶1,振荡时间为6 min时,Cyanex272-P204对RE~(3+)的萃取率达到最大,且此时分离因子β[RE~(3+)/Fe~(2+)]和β[RE~(3+)/Al~(3+)]有最大值,分别为245.47和41.69,能实现混合稀土与铁、铝的有效分离,混合稀土的萃取焓变ΔH为-3 637.96 J/mol,表明萃取过程为放热反应。     

碱金属碳酸盐对磷矿碳热还原反应的影响研究

通过热力学和实验研究对比分析了Ca_3(PO_4)_2与无烟煤和石墨的碳热还原反应,结果证明炭结构及其活性影响反应的发生;添加K_2CO_3、Na_2CO_3研究其对磷矿碳热还原反应的影响,结果表明,在1300℃、50 min下对比无添加体系,添加1.5%(wt)K_2CO_3和Na_2CO_3体系的P_2O_5转化率分别从46.7%提升至64.22%、59.14%,反应时间延长至4 h,P2O_5转化率分别可以达到91.32%、87.24%;渣相XRD、SEM分析表明加入碱金属碳酸盐可以促进磷矿的碳热还原反应,但并不改变其反应历程,且在1300℃下,渣相均以固态烧结形式排出,符合窑法磷酸的排渣要求;动力学分析表明磷矿碳热还原反应均为一级反应,且添加K_2CO_3和Na_2CO_3体系的活化能分别为182.91和195.38 kJ×mol~(-1),比无添加体系的209.93 kJ×mol~(-1)显著降低。