TiO2对CaO陶瓷烧结和抗水化性能的影响

研究了TiO2添加剂对CaO陶瓷抗水化性能的影响.结果表明:TiO2与CaO反应生成的Ca3(TiO7)连结CaO晶粒,促进固相烧结,增大了陶瓷的烧结密度,同时TiO2能促进CaO晶粒长大,提高了CaO陶瓷的抗水化性能.提高烧结温度,能提高陶瓷密度,从而提高CaO陶瓷的抗水化性能,实验中TiO2最佳添加量为3%.     

Cr_2O_3对氧化钙陶瓷烧结过程的影响

研究Cr2O3添加剂对氧化钙陶瓷烧结性能的影响。结果表明:Cr2O3能促进氧化钙陶瓷烧结密度和抗水化性能的提高,并且随着添加剂含量的增加,陶瓷抗水化性能不断提高;提高烧结温度,能提高陶瓷密度和抗水化性能;在烧结过程中,生成的CaCr2O4为液相,连结CaO晶粒,促进陶瓷烧结,增大了陶瓷的烧结密度,CaCr2O4包裹在CaO晶粒表面,能大幅度提高陶瓷抗水化性能。     

白云石对焦宝石陶粒晶粒发育及性能的影响

以陶粒的新原料-焦宝石为主要原料,白云石为熔剂性辅料利用陶瓷烧结工艺成功制备了粒径425~850 μm满足35 MPa闭合压力下使用的支撑剂.重点研究了助熔剂白云石的不同添加量对焦宝石陶粒支撑剂晶粒发育及性能的影响.利用SEM和XRD分别对含有不同添加量的白云石的陶粒支撑剂进行了显微形貌和物相结构的分析,并多次测试了陶粒支撑剂的体密、视密和破碎率,结果揭示了白云石的添加有助于促进棒状莫来石晶粒的发育,同时在保证破碎率低于9%的前提下具有降低陶粒支撑剂体密/视密的作用.     

烧结温度对添加镁渣制备陶粒支撑剂性能的影响

采用山西阳泉铝矾土和煤矸石为主要原料,工业废弃物镁渣为添加剂,在1180～1350℃下烧结制备陶粒支撑剂.对比分析各温度下陶粒体积密度,视密度和破碎率的变化趋势,利用XRD和SEM对陶粒的物相及微观形貌进行了表征.探讨了烧结温度对添加镁渣制备陶粒支撑剂性能的影响,同时明确了最好性能陶粒支撑剂对应的最佳烧结温度.结果表明:烧结温度为1250℃时,陶粒支撑剂的体积密度为1.39 g/cm3,视密度为2.84 g/cm3,48 MPa闭合压力下破碎率为6.87％,52 MPa闭合压力下破碎率为8.64％.在该温度下,陶粒的性能较好,烧结致密度很高.     

基于煤层气井用陶粒支撑剂的制备

以煤矸石和铝矾土为主要原料,采用50∶50和60∶40质量配比,再添加2wt％长石添加剂,在不同温度烧结制备了煤层气井用的20/40目经济型陶粒支撑剂.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对陶粒的物相组成和显微形貌进行表征.实验结果表明:所制备的陶粒的视密度均低于3.0 g,/cm3,体积密度低于1.5 g/cm3,属于低密度范畴;当煤矸石与铝矾土配比为50∶50时,烧结温度在1400 ～ 1500℃制备的支撑剂,在35 MPa闭合压力下的破碎率均低于9％的行业标准(SY/T 5108-2014).     

煤矸石掺量对陶粒支撑剂性能的影响

以铝矾土和煤矸石为主要原料,通过调整二者质量比(1:1,2:3和3:7),经造粒成球、不同温度烧结制备得到陶粒支撑剂。结果表明:当煤矸石掺入量为60%(质量分数)、35 MPa闭合压力下,满足破碎率行业标准的烧结温度范围为1 250～1 450℃,在该温度区间内,随着烧结温度的升高,样品的结晶相转变为棒状莫来石相,形成一种致密的网状交联结构,进而提高了陶粒支撑剂的抗破碎能力;当烧结温度为1 450℃时,体积密度及视密度分别为1.49和2.76 g/cm~3,破碎率指标达到最低值3.0%,证实利用煤矸石替代铝矾土可以制备出用于煤层气井开采用的陶粒支撑剂。     

原位合成莫来石晶须增强碳化硅泡沫陶瓷

以碳化硅粉、氧化铝、高岭土为主要原料,采用有机泡沫浸渍法制备出碳化硅泡沫陶瓷坯体,经原位合成反应法在碳化硅泡沫陶瓷内生成莫来石晶须,研究反应温度对莫来石晶须合成的影响,以及莫来石的理论设计含量对泡沫陶瓷的抗压强度和抗热震性能的影响。结果表明:在1 450℃下形成的莫来石晶须直径约为0.5~1.8μm,长径比约为8~30。当莫来石理论设计质量分数为25%时,泡沫陶瓷的抗压强度为1.76MPa,抗热震性能为15次。     

利用固废煤矸石制备陶粒支撑剂的研究

为了降低支撑剂的生产成本,利用煤矸石制备出莫来石基陶瓷支撑剂。实验主要涉及强力混合机内支撑剂的成球造粒工艺和后续不同温度下的烧结过程。通过研究所制备陶粒支撑剂的物相组成、微观结构、密度及破碎率发现:随着烧结温度的升高,支撑剂主要物相转变为棒状莫来石,并形成交联穿插结构,有助于提高支撑剂的致密度,从而造成在35 MPa闭合压力下支撑剂的破碎率呈下降趋势,当温度为1 450℃时,破碎率达到最低值6.76%。由于制备工艺简单,设计可行,支撑剂性能良好,因此,合理开发利用固废煤矸石制备陶粒支撑剂具有较好的应用前景。     

常压水热合成纳米氧化锆工艺研究

以ZrOCl2.8H2O和氨水为主要原料,利用常压水热工艺制备出纳米氧化锆粉体,系统研究了氧氯化锆浓度、pH、反应温度及时间对产物晶型、粒度的影响,得出制备氧化锆纳米粉体的最佳工艺条件。并结合X射线衍射分析、透射电镜等方法对样品进行表征。结果表明,所制得的氧化锆样品为纳米氧化锆粉体,且粒度较均匀、分散性好,平均粒径约为7 nm。     

利用煤矸石制备Fe3O4和Fe负载的微波吸收材料

为了实现固废煤矸石的有效资源化利用,本文利用煤矸石设计合成了负载Fe₃O₄和Fe的陶瓷复合微波吸收材料。实验主要包括煤矸石的造粒成球、液相负载Fe³⁺及焙烧过程,利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和扫描电镜(SEM)对样品的物相与微观结构进行了分析表征。结果表明,前驱体溶液经过分解反应、碳热还原反应转化为Fe₃O₄和Fe,原位负载于煤矸石基体上,并显现铁磁特性。借助矢量网络分析仪测试样品的电磁参数,基于传输线理论分析评价其微波吸收性能。由于良好的阻抗匹配与衰减特性,复合材料FeG700体现出良好的吸波能力,在涂层厚度为1.5 mm时,最低反射损耗值为-20.1 dB,有效吸收带宽可达4.1 GHz。本研究不仅有助于实现微波吸收材料制备的低成本化,重要的是为固废煤矸石的综合利用提供了借鉴。