羊草沟煤矿煤矸石的煅烧特性及制作轻质墙体材料研究

本文研究了羊草沟煤矿煤矸石的高温相变特征;不同温度下煅烧煤矸石的Si、Al活性;以煅烧煤矸石等为原料在常压蒸汽养生条件下制作的轻质墙体材料制品高强度形成机制及反应过程。     

激发剂对天然硬石膏水化作用的影响

以安徽省含山县天然硬石膏(Ⅱ型无水石膏)为主要原料,研究了5种化学激发剂(K2SO4、FeSO4.7H2O、CaO、Na2C2O4、煅烧明矾)对天然硬石膏水化作用的影响。采用重量法测定了不同掺量时硬石膏的水化率,用X射线粉末衍射和扫描电子显微镜分析了硬石膏水化产物组成及其微观结构,探讨了天然硬石膏水化活性的激发机理。研究结果表明,激发剂可以明显提高硬石膏的水化率,且水化硬化体的微观结构也有显著改善;掺加5.0%的煅烧明矾时,硬石膏的水化效果最好,28d后,水化率可达74.32%。     

三峡库首煤系高岭石研究

研究了三峡库首宜昌地区煤系高岭岩的性质和高岭石在高温状态下的热物理性能及其在橡胶工业中的应用.通过化学成分分析证明了高岭岩中含有95%的高岭石,采用X射线衍射、透射电镜、差热分析方法对高岭石在不同温度(500～1 300°C)条件下煅烧过程中的变化进行了表征,在1 000°C以上的相变产物为莫来石和方英石,依据高岭石的高温煅烧机理,选择在900～980°C条件下直接煅烧高岭石,制备的超细高岭石微粉可用作氯化丁基橡胶的功能填料,能达到或超过美国同类产品的效果,同时也符合技术标准的要求.     

胜利油区渤南洼陷热液型硬石膏的存在

阐明了深部非常规性硬石膏型储层研究的迫切性。从气候、沉积特征、岩性分布、包裹体均一温度、高温热液蚀变矿物硅灰石、低温热液蚀变矿物片钠铝石等10个方面证据厘定了热液型硬石膏的存在。这种热液型硬石膏,面孔率达28％,是深部有利的储层,同时也是深部热液存在的证据之一。     

庐枞盆地泥河铁矿床中硬石膏微量元素特征、沉淀机制及其对铁成矿作用的制约

泥河铁矿床是长江中下游成矿带庐枞火山岩盆地中典型的磁铁矿-磷灰石型铁矿床。硬石膏是矿床中的主要脉石矿物,在矿床的各个阶段均有发育。本文在详细的野外地质工作和岩相学观察基础上,系统的对矿床各成矿阶段硬石膏开展LA-ICP-MS分析测试工作对硬石膏形成机制进行了分析,初步探讨了硬石膏在铁成矿过程中的作用及意义。矿床中的硬石膏分为三类:与透辉石、磁铁矿、黄铁矿、磷灰石等矿物共生的紫色板状硬石膏(Type Ⅰ);与黄铁矿共生的白色板状硬石膏(Type Ⅱ)以及呈独立脉状产出的白色糖粒状硬石膏(Type Ⅲ)。Type Ⅱ和Type Ⅲ硬石膏REE含量远低于Type Ⅰ硬石膏,Type Ⅱ和Type Ⅲ硬石膏的稀土配分模式相似,二者与Type Ⅰ硬石膏具有很大差别。泥河铁矿床硬石膏中REE含量受结晶学因素的影响较小,主要影响因素为温度、流体的演化过程以及络合物阴离子的类型和数量。早期高温热液中REE主要以Cl络合物形式迁移,矿床中较早沉淀的富稀土矿物捕获了大量REE,使体系中REE含量大幅度减少,致使Type Ⅱ和Type Ⅲ硬石膏稀土含量偏低。晚期流体盐度的降低导致了Cl-/SO42-比值变低,热液中稀土元素的减少以及络合物配位体的改变导致了Type Ⅱ和Type Ⅲ硬石膏稀土配分模式趋于平滑。此外Type Ⅲ硬石膏个别点显示出轻稀土富集的特征,说明热液晚期可能存在硬石膏的溶解再沉淀过程,该过程会改变硬石膏中的稀土配分模式。硬石膏的加入可以提高体系氧逸度,提高热液中铁元素的形成磁铁矿的比率从而利于形成大规模铁矿体。     

石膏质岩水化特性及矿物含量确定方法研究

硬石膏和石膏的膨胀性和腐蚀性是石膏质岩隧道工程主要致害因素,查明矿物成分、水化特性、硬石膏和石膏含量是评价石膏质岩工程危害的基础,但目前尚缺乏快速简便的石膏质含量确定方法。通过测定硬石膏岩水化过程中的波速及水化深度,分析了石膏质岩的水化特性;通过对硬石膏、石膏、方解石、白云石不同配比混合物的热重分析,提出了快速测定石膏...     

两种不同燧石中α-石英 β-石英相变的研究

利用差热分析和高温 X-射线衍射分析的实验手段,对两种不同燧石的α-石英⇔β-石英的相变反应进行了研究。结果表明,它们在相变热效应和晶格参数随温度的变化规律等方面存在着明显的差异。这种差异性的存在是由于两者内部α-石英颗粒的粒度、双晶发育程度以及燧石本身的致密度不同所造成。     

四川盆地三叠系杂卤石的时空分布、显微特征及成因研究

四川盆地是我国重要的成盐聚钾盆地,三叠系嘉陵江组、雷口坡组发育大量的杂卤石,具分布广泛、层数多、累计厚度大的特点。前人对杂卤石的微观结构及成因机制研究较少,影响了四川盆地杂卤石钾盐资源的勘查及深部化学开采。本次研究通过野外调查,结合薄片、电子探针、定量光谱分析及蒸发试验等方法,开展杂卤石的微观组构特征及成因机制研究。研究发现四川盆地杂卤石的分布与盐岩分布并不一致,杂卤石主要分布在广安—武胜、邛崃—浦江、长寿—垫江地区,四川盆地以发育“硬石膏—岩盐—杂卤石—岩盐—硬石膏”、“硬石膏—杂卤石—硬石膏”两种成钾序列为主,微观形态以 ① 呈块状、片状、集合体状、不规则粒状与石盐、硬石膏共生;② 呈放射状、纤维状、花瓣状与硬石膏共生;③ 呈星点状、碎片状、港湾状与硬石膏共生三种为主。研究认为杂卤石主要有原生沉积及后生交代两种成因,“硬石膏—岩盐—杂卤石—岩盐—硬石膏”型的杂卤石应为从饱和含钾卤水中直接析出,“硬石膏—杂卤石—硬石膏”型杂卤石为交代成因,杂卤石交代硬石膏,具明显的交代残余结构,钾石膏可能作为交代过程的中间产物。盐类矿物在沉积成岩—埋藏变形变质—差异隆升改造等漫长的过程中会出现溶解、交代、重结晶等改造和重塑,形成现今四川盆地含盐剖面的组合特征。     

压力水作用下硬石膏岩膨胀性研究

针对隧道工程中硬石膏围岩在压力水作用下的膨胀现象,设计加工了多功能膨胀仪。使用该仪器及MTS815岩石力学测试系统,对不同水压条件下硬石膏岩的轴向膨胀应变及侧向膨胀应力进行了测试,对压力水作用后硬石膏岩的含水状态及力学特性进行了测试。结果表明：水压越大,硬石膏岩的最大轴向膨胀应变及最大侧向膨胀应力越大,膨胀起始时间越短;随水压的增大,硬石膏岩的吸水率增大,结晶水率逐渐增大并趋于吸水率,而自由水率逐渐减小并趋于0;硬石膏岩的弹性模量和峰值强度随水压的增大而增大。这些说明水压能影响其含水状态,增强硬石膏岩的膨胀性,促进其膨胀的激活,提高其力学性能。基于试验结果,建立了压力水作用下的硬石膏岩吸水状态方程,并改进了湿度场理论体系中的膨胀本构模型。     

两种不同燧石中α-石英 β-石英相变的研究

 利用差热分析和高温 X-射线衍射分析的实验手段,对两种不同燧石的α-石英⇔β-石英的相变反应进行了研究。结果表明,它们在相变热效应和晶格参数随温度的变化规律等方面存在着明显的差异。这种差异性的存在是由于两者内部α-石英颗粒的粒度、双晶发育程度以及燧石本身的致密度不同所造成。     

Transition of TiO_2 in TiO_2/Vermiculite Nanocomposites

The TiO2/vermiculite composites were prepared by in-situ hydrolyzing reaction and in-situ dehydrating reaction of tetrabutyl titanate-hexadecyl trimethyl ammonium bromide intercalated vermiculite. The structural phase transition of TiO2 in TiO2/vermiculite composites calcined at different temperatures was characterized by using XRD and Raman. The results show that at calcination temperature of 800℃ appeared the anatase phase of TiO2 in TiO2/vermiculite nanocomposites, while pure TiO2 is all converted to rutile at the same temperature. The average crystal size of TiO2 in TiO2/vermiculite nanocomposites and pure TiO2 both increase with the calcination temperature. The average grain size of TiO2 in TiO2/vermiculite nanocomposites is less than that of pure TiO2 at the same calcination temperature. The results also show that the silicon-oxygen structure in layered vermiculite structure can effectively depress the phase transformation from anatase to rutile, thus enhancing the transition temperature and inhibitting the growth of anatase crystals.     

叶蜡石高温相转变的实验研究

通过差热分析、X射线衍射分析、红外光谱分析和魔角旋转核磁共振等测试手段,研究了日本广岛胜光山叶蜡石在20~1 300 ℃下煅烧的相转变过程。结果表明,叶蜡石的高温相转变经历了4 个阶段:叶蜡石阶段(室温~662 ℃),偏叶蜡石阶段(662~1 100 ℃),不定形SiO2 与莫来石形成阶段(1 100~1 200 ℃)和莫来石与方石英共存阶段(1 300 ℃~)。叶蜡石在662 ℃时失去结构水转变为偏叶蜡石。偏叶蜡石从1 100 ℃开始转变为莫来石,同时伴随有不定形SiO2 生成。1 300 ℃时,不定形SiO2 进一步结晶形成方石英。     

高温高压条件下水镁石相变的拉曼光谱研究

本文应用金刚石压腔装置结合拉曼光谱分析技术原位观测了高温高压条件下水镁石的结构变化特征。结果表明：常温升至300℃过程中,随温度升高,水镁石中表征H-O对称伸缩振动的3652 cm-1拉曼特征峰向低波数移动,拉曼特征峰波数与对应的体系温度呈现良好的线性相关关系。常温条件下体系加压过程中,当压力升高至1.19 GPa时,水镁石中表征H-O振动的3652 cm-1拉曼峰向高波数移动并逐渐消失,同时产生表征方镁石的1078 cm-1拉曼特征峰,表明水镁石脱水相变为方镁石。随后压力降低过程中,表征水镁石H-O振动的3652 cm-1拉曼特征峰没有重新出现,脱水相变过程不可逆。     

含NaCl和Na2SO4双组分盐渍土的水盐相变温度研究

盐渍土相变温度是判断土体中水分冻结与融化、盐分结晶与溶解的重要参数。不同盐分含量相变温度的差异,给盐渍土在降温过程中的水盐迁移过程及变形规律的模拟带来极大的不确定性。通过降温试验,研究了降温过程中氯盐和硫酸盐综合作用盐渍土中水盐相变温度的变化情况。结果表明：全盐量相同时,盐结晶温度随NaCl和Na₂SO₄比例的不同而不同。随NaCl的加入,在Na⁺同离子效应的影响下,Na₂SO₄更容易结晶,但土体的冰和芒硝共晶点温度下降,使得冰含量显著减少,从而降低了孔隙溶液中固相的产生比例,起到抑制Na₂SO₄盐渍土盐冻胀变形的作用。当土中只含Na₂SO₄盐时,随Na₂SO₄浓度的增加,冰和芒硝共晶点的温度先上升而后缓慢下降,二次相变前冰盐的累积量是导致冰和芒硝共晶点产生这种变化的主要原因。盐渍土三相共晶点温度随NaCl含量的增加呈现上升趋势,这是因为随着NaCl的加入,在发生三相共晶前,孔隙溶液发生相变的固相含量减少,从而使孔隙结构对三相共晶点的影响减小。此外,含有NaCl与Na₂SO₄双组分的盐渍土,水分和盐分可能以单固相、双固相以及三固相状态析出。研究结果可为深入认识盐渍土的相变规律及物理性质提供理论支撑。     

煅烧斜发沸石的 X 光粉晶衍射、红外吸收光谱和化学活性组分研究

斜发沸石是片沸石矿物中的一种,它的化学组成和晶体结构均与片沸石相似(Alberite,1975)。单就化学成分而言,两者之间并无严格的界限。片沸石为富含二价阳离子的低硅沸石,斜发沸石为富含一价阳离子的高硅沸石。一般认为,硅铝比低于4的为片沸石,硅铝比高于4的为斜发沸石(Aliett,1972;Boles,1972)。     

On the Sequence of Phase Transitions in Tridymite

We consider the phase transitions in tridymite from the perspective of the rigid unit mode model. The rigid unit modes are the low-frequency phonons of a crystal structure that consists of an infinite framework of tetrahedra linked at corners, that can propagate without the tetrahedra distorting. Because they give distortions of the structure with a low energy cost they are the natural soft modes for displacive phase transitions. We consider the normal phase transition sequence in tridymite on cooling, HP LHP ..., as a successive condensation of rigid unit modes acting as soft modes. Some of the low-temperature phases (e.g. MX-1) arise as rigid unit mode distortions of the high-temperature structure and do not follow the sequence of phases found at higher temperatures. We are able to account for all the commensurate phases and some of the modulated phase within the framework of the rigid unit mode model. Received: 20 April 1998 / Accepted: 3 September 1998     

The temperature range of melting of crystalline material

The first-order phase transition is accompanied by an increase in disordering. Defects and dislocations of the crystal cell decrease the temperature of the phase transition. Atoms located on the crystal surface get higher internal free energy first. Atoms located in different areas of the crystal have different numbers of saturated bonds. The lower the number of such bonds, the lower the temperature of the atom transition into the melt. The process of melting of two fractions (with sizes of 2 nm–0.1 mm and 1.5–2 mm) plagioclase, alkali feldspar, and quartz was studied at temperatures of 950, 1000, 1100, and 1200°C. Surface melting of all mineral fragments occurred at a temperature of 950°C.

     

DFT study of Rb-TFA structure after high-pressure action

The pressure-induced A-B phase transition of synthetic Rb-tetra-ferri-annite (Rb-TFA) mica was studied theoretically by means of Density Functional Theory (DFT) method. The calculations show that Rb-TFA keeps a Franzini A-type structure up to at least 5.39 GPa of pressure, whereas at higher pressure, it transforms to a Franzini B-type structure. The negative value of the tetrahedral rotation angle α = −4.68° has appeared at 5.56 GPa of calculated pressure. This result is in a relatively good agreement with experimentally estimated phase transition area in the range of 3.36−3.84 GPa. The energy difference between the A and B structures is very small (ΔE = 8 kJ/mol). The detailed analysis of the optimized structural data shows minimal changes in the structure of Rb-TFA after the pressure-induced phase transition.     

Synchrotron IR study of hydrous ringwoodite (γ-Mg2SiO4) up to 30 GPa

High-pressure synchrotron infrared (IR) absorption spectra were collected between 650 and 4,000 cm⁻¹ at ambient temperature for hydrous Mg-ringwoodite (γ-Mg₂SiO₄) up to 30 GPa. The main feature in the OH⁻ stretching region is an extremely broad band centred at 3,150 cm⁻¹. The hydrogen bond is strong for most protons and the most probable site for protonation is the tetrahedral edge. With increasing pressure, this band shifts downward while decreasing its integrated intensity until disappearance at a pressure of 25 GPa. Only one band at 2,450 cm⁻¹ and an absorption plateau persist with a maximum wavenumber of 3,800 cm⁻¹. This behaviour is reversible upon pressure release. We interpret this as a second-order phase transition occurring in hydrated Mg-ringwoodite at high pressure (beyond ∼ 25 GPa). This result is compatible with the observation by Kleppe et al. (Phys Chem Miner 29:473–476, 2002a) who suggested the presence of Si–O–Si linkages and/or partial increase in the coordination of Si. Beyond the phase transition, the protons are delocalized and their environment on the ringwoodite structure is probably quite different from that at low pressure. Data obtained in situ at high pressures and temperatures are needed to better understand the effect of protonation on the structure and to better constrain this phase transition.