硫铝酸盐水泥协同垃圾焚烧副产物固化浓缩液污泥的强度和水稳定性试验研究

采用浸没燃烧工艺产生的生活垃圾卫生填埋场浓缩液污泥具有含水率高、有机质含量和重金属含量低,但含盐量极高的特点。选用硫铝酸盐水泥作为主固化剂,垃圾焚烧飞灰和底渣作为辅助固化剂,制备不同水泥、飞灰和底渣掺量的固化污泥试样,进行一系列的无侧限抗压试验、水稳定性试验和微观测试试验,以定量分析不同固化剂对浓缩液污泥的固化效果,探索固化污泥强度演化规律和浸水劣化机制的宏微观耦合控制机制。试验结果表明：单掺10%水泥,固化污泥的7 d无侧限抗压强度大于50 kPa,即可达到填埋的强度要求;当单掺50%以上的水泥时,28 d龄期的固化污泥才具有满足填埋强度要求的水稳定性;飞灰和底渣对水泥固化试样28d强度的提升存在一个最优掺量,分别为5%（水泥掺量<40%）和10%（水泥掺量≥40%）;在水稳定性方面,复掺底渣较复掺飞灰有效。扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）微观测试结果表明：水泥与一定量的飞灰或底渣共同生成的针柱状钙矾石晶体与水泥水化产物形成空间镶嵌互锁结构,是掺飞灰或底渣固化试样水稳定性提高的主要原因。     

镍铝基柱撑蒙脱石的制备及孔道结构研究

以钠基蒙脱石为原料,采用共聚法合成镍铝柱化剂,利用离子交换法制备镍铝基柱撑蒙脱石。通过研究不同镍铝物质的量比例和不同NaOH的量对柱撑蒙脱石制备的影响,并对其孔道结构进行探讨。XRD结果表明,当镍铝物质的量比为1∶6、加入75mlNaOH时,可得到(001)面网层间距达1.8940nm的镍铝基柱撑蒙脱石。FT-IR显示,镍铝基聚合羟基阳离子进入蒙脱石层间,柱撑蒙脱石的基本结构并未发生改变。对柱撑前后蒙脱石的比表面积和孔径结构进行分析,发现镍铝基柱撑蒙脱石比表面积为169.68m2/g,平均孔径为4.120nm,说明镍铝基柱撑蒙脱石具有较大的比表面积,较小且均匀的孔径分布,是一种合适的催化和吸附材料。     

溶胶-凝胶法制备掺铈纳米TiO2光催化剂降解NO2-的研究

利用X射线粉晶衍射、扫描电镜、透射电镜等方法分析煅烧温度、保温时间等因素对以溶胶-凝胶法制备的纳米TiO2及掺铈纳米TiO2光催化剂的相组成、晶粒大小的影响,煅烧温度升高使晶粒粒径增大并使物相组成发生改变,保温时间增加使晶粒粒径增大以及结晶度增高;利用所制备样品对亚硝酸盐进行光催化降解试验研究,结果表明样品的制备条件、光催化剂的晶粒大小、光催化时间对亚硝酸盐的降解率有重要影响,铈的掺入有利于提高亚硝酸盐的降解率,掺铈量在1％～3％范围内,亚硝酸盐的光催化降解率随掺铈量的增加而提高。     

NaF对高铝粉煤灰合成刚玉-莫来石材料的影响

采用XRD、SEM手段研究了NaF添加量和烧结温度对高铝粉煤灰合成刚玉-莫来石材料的性能、晶体结构和显微形态的影响。实验结果表明,NaF可以有效降低合成刚玉-莫来石材料的烧结温度,在1200℃、NaF添加量为2%时,生成的莫来石颗粒较细小,且均匀分布在玻璃相中,材料的综合性能良好,体积密度为3.08g/cm3,抗折强度为62.11 MPa,莫来石与刚玉的含量比约为2∶1;当NaF添加至4%时,莫来石发育为长柱状,长径比约6~10,并且相互交错成网状,但其含量减少,材料强度降低;NaF添加至8%时,莫来石相消失,材料主晶相为刚玉,同时生成较多的玉米状呈十字交叉形的钠长石晶簇。     

准格尔电厂高铝粉煤灰直接制备M50莫来石的实验研究

利用粉煤灰制备莫来石是粉煤灰高附加值资源化利用研究的一个重要方面,但由于普通粉煤灰中A12O3含量较低,使得制备过程中必须添加大量工业氧化铝,从而增加了合成成本.采用正交实验的方法,利用准格尔电厂高铝粉煤灰直接制备M50莫来石,并用阿基米德法测定莫来石样品的物理性能.经过XRD和SEM对制备的莫来石样品进行物相组成和显微结构研究,结果表明:利用高铝粉煤灰直接制备M50莫来石的物理性能可以满足<烧结莫来石>标准的质量要求.烧结样品其物相组成主要是莫来石和少量的玻璃相.影响烧结合成莫来石的主要因素是烧结温度,其次是恒温时间和试样的成型压力,高温下缩短恒温时间比低温下延长恒温时间有利于莫来石的形成,利用高铝粉煤灰直接制备MS0莫来石适宜的烧结温度为1400℃～1500℃,恒温时间以2h～3h为宜.     

利用水合硅酸钠钙渣回收碱并用于制备硅灰石纳米粉体的实验研究

从高硅含铝原料霓辉正长岩中提取氧化铝时,硅以水合硅酸钠钙的形式排出。实验研究了水合硅酸钠钙渣的高效利用技术。利用水合硅酸钠钙自身的水解作用和在NaOH溶液中使之分解两种方法来回收其中的Na2O,所得NaOH溶液经蒸发浓缩后可循环利用。回收碱后剩余的固体渣用来制备硅灰石粉体。实验得出回收碱的优化条件为温度180 ℃,起始溶液的Na2O浓度为20 g/L,液固比为4∶1,洗涤6~7次。在此条件下,碱回收率可达90%以上。对回收碱后所得固体渣进行差热-热重分析,确定制备硅灰石粉体的煅烧温度。在820 ℃下煅烧2 h,制得颗粒尺寸为50~100 nm的α-CaSiO3纳米粉体,对其反应机理进行了初步的探讨。     

改良酸碱联合法利用高铝粉煤灰制备氧化铝的实验研究

本实验以高铝粉煤灰为原料、Na2CO3为助剂,经中温烧结,酸溶除硅,碱溶除铁,加入铝酸钡除微量硅后,制得较纯净的铝酸钠溶液;向该溶液中加入Al(OH)3晶种,采用种分分解法制备得到Al(OH)3沉淀,于1200℃下煅烧2 h后,制得α-Al2O3。分析结果表明,制备的-αAl2O3粉体形态不规则,粒径在10μm以下,性能达到国标GB8178-87三级标准。本项技术符合国家发展循环经济的要求,是高铝粉煤灰资源化高效利用的有效途径之一。     

不同颜色青海软玉微观形貌和矿物组成特征

青海软玉颜色丰富,近年来对青海软玉矿物学的研究不少,但针对不同颜色青海软玉矿物学特征的研究还存在欠缺。本文利用偏光显微镜、扫描电子显微镜、电子探针及粉晶X射线衍射仪器,从透闪石微形貌特征、微观结构、矿物组成及结晶度四个方面,研究了青海软玉颜色与矿物学特征的对应关系。结果表明:白玉、烟青玉、糖玉中透闪石主要为纤维状,显微纤维变晶结构,结晶度为96. 12%～96. 88%;青白玉和翠青玉中透闪石主要为叶片状,显微叶片变晶结构,结晶度为97. 35%,97. 32%;青玉和碧玉中透闪石主要为叶片状,显微叶片-隐晶质变晶结构,结晶度为95. 48%,95. 29%;黄玉中透闪石主要为柱状,显微柱状变晶结构,结晶度为97. 84%。青海软玉主要组成矿物均为透闪石,含量在95%以上,部分次要矿物如翠青玉中的榍石、黄玉中的钙长石、青玉中的菱镁矿、碧玉中的铬铁矿、糖玉中的斜黝帘石只出现在特定颜色的青海软玉样品中。研究认为不同颜色青海软玉矿物学特征确实存在差异,这些特征为研究不同颜色青海软玉成矿环境及成矿条件提供了科学依据。     

CaO-Al_2O_3-SiO_2-R_2O系粉煤灰微晶玻璃的析晶过程及性能变化

以粉煤灰为主要原料通过烧结法制备钙铝黄长石-霞石微晶玻璃,利用DTA、XRD、SEM及其它表征手段对微晶玻璃的晶化过程、微观结构及物化性能进行研究。结果表明:在一定的热处理条件下可以制备出主晶相为钙铝黄长石,次晶相为霞石的微晶玻璃;核化温度为760℃、晶化温度为960℃条件下制备的微晶玻璃结构最为致密,晶粒粒径在0.4～0.8μm之间,体积密度为2.82 g/cm3,酸失量为0.30%,耐酸碱腐蚀性最好。     

热处理Mg/Al-LDH结构演化和矿物纳米孔材料制备

层状双氢氧化物(LDH)是自然界不常见的矿物,然而却是易于合成的重要材料。本文利用X射线衍射和透射电镜技术研究了Mg/Al-LDH热处理结构演化。结果表明,对于层间阴离子主要为碳酸根的Mg/Al-LDH,在400~800℃之间形成镁铝固溶体似方镁石结构氧化物。在层状双氢氧化物脱出结构水形成氧化物的过程中,产生2~3nm的纳米孔隙,但仍保留原来LDH片状晶体假象形貌,并继承原来的晶体结构取向。煅烧形成的具有似方镁石结构的氧化物可以重新水化形成新生LDH,但重新水化形成的LDH结晶度比原来的LDH结晶度低,这一过程可以导致微米和亚微米颗粒LDH趋于纳米化,并产生纳米粒间孔隙。温度高于1000℃时似方镁石结构氧化物进一步相变为尖晶石结构氧化物和方镁石复合物相,其中的方镁石可以水化为水镁石并且可以酸溶去除,相转变形成的尖晶石呈现纳米多晶并存在纳米粒间孔隙。这一发现为利用矿物相变原理制备廉价似方镁石结构纳米孔材料、LDH结构纳米孔材料和尖晶石结构纳米材料提供了新的思路。     

应用电子微探针-扫描电镜-拉曼光谱-电子背散射衍射研究一种未知Ti-Zr-U氧化物的矿物学特征

本文应用电子微探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)在阿尔金地区的榴闪岩中发现了一种微米级含铀氧化物矿物,结合光学显微镜、拉曼光谱和电子背散射衍射(EBSD)技术对该矿物的化学成分、赋存状态、物理及光学性质、晶体结构等矿物学特征进行了研究。结果表明,该矿物在空间上与钛铁矿关系密切且主要产于其边部,为一种不透明矿物;主要化学组成为TiO2、ZrO2和UO2,实验化学式为(Zr,U)Ti2O6,其中U与Zr互为类质同象替代;具独特的拉曼光谱特征,初步确定为斜方晶系且具有序的铌钙矿结构。通过电子微探针U-Th-Pb定年获得等时线年龄为451±49Ma,可能代表了寄主岩石的退变质年龄。将该矿物与化学成分类似的晶体进行对比,发现与斯里兰卡石等已知天然矿物存在差异,而与一种人工合成晶体Zr5Ti7O24在化学成分和晶体结构上较为相似,可以初步推断Ti-Zr-U氧化物为一种未被人们发现的新矿物。     

Chromium,molybdenum, vanadium,and fluoride sorption from steelwork slag eluates by different mineral additives

Today, the environmental behavior of steelwork slags is very important for their application. When slags are used as building materials, they can interact with water and soil, with the possibility of leaching of harmful components, e.g., metals such as vanadium or anions such as fluoride. The leachable concentrations of various environmentally relevant parameters have to be below defined limit values, which are given by environmental authorities. In this study, different mineral additives have been investigated for their suitability to reduce chromium, molybdenum, vanadium, and fluoride concentrations in slag eluates, as a basis for planned investigations of the long-term leaching behavior of slag/additive mixtures. Seven mineral additives including iron oxide hydroxide, sludge from aluminum production, triple superphosphate, two water work sludges I and II, zeolite powder, and zeolite granules were tested for their efficiency to sorb trace elements and fluoride from four slag eluates comprising two basic oxygen furnace slags and two electric arc furnace slags. The limit values according to the German Alternative Construction Material Ordinance were used to verify which additives were able to minimize concentrations of trace elements and fluoride in slags eluates. Due to high eluate concentrations, the sludge from aluminum production and the triple superphosphate could be excluded from further investigations. The efficiency of the other additives follows the trend iron oxide hydroxide > water work sludges > zeolites. Particularly, the iron oxide hydroxide and the water work sludge I seem to be appropriate to enhance possible applications of slags with respect to the German regulation.     

矿渣磷酸镁水泥的力学性能和水化机理

以高炉矿渣作为磷酸镁水泥(MPC)的活性混合材料,研究了MPC的凝固时间、力学性能、物相组成和显微结构,并探讨了矿渣MPC的作用机理。实验固定磷镁比为25%,硼镁比为7.5%,矿渣掺量分别为磷镁总质量的0%、10%、20%、30%和40%。结果表明,矿渣参与了水化反应并提高了MPC的胶凝性能,随着矿渣掺量增大,矿渣MPC的抗压强度提高,但矿渣水化产生的膨胀应力会破坏MPC的内部结构,因此其抗折强度随矿渣掺量增大而降低。矿渣MPC的主要水化产物为六水合磷酸镁铵(MgNH4PO4.6H2O),矿渣的掺入使凝胶相增加,并有部分Ca2+进入MgNH4PO4.6H2O晶格,使水化产物的形貌、大小发生变化。样品中剩余较多死烧镁和矿渣颗粒,可起骨料作用。     

Effects of Sintering Temperature on Crystallization Behavior and Performance of Glass-Ceramics From Coal Fly Ash

The glass-ceramics was prepared from coal fly ash, limestone and Na2CO3 by sintering processes. Effects of the crystallization temperature (850–1100 ℃) on crystallization behavior, microstructure, sintering character and chemical stability of the glass-ceramics samples were analyzed by means of DTA, XRD, SEM and other analytical methods. The results show that the main crystalline phase of as-prepared glass-ceramics after crystallization treatment is gehlenite (Ca2Al2SiO7). The species of crystalline phases keep the same, however, the main crystalline intensity, line shrinkage rate and bulk density increase first then decrease with the increasing of heat treatment temperature. Water absorption of the samples was reduced as the heat treatment temperature rising. The glass-ceramics display high performance crystallization properties and chemical stability. The optimized glass-ceramics with desired sintering character and chemical stability was obtained by crystallized at 1050 ℃.     

雷州半岛玄武岩残积土的物质成分与结构特征

雷州半岛玄武岩残积土属于区域性特殊土,具有高液限、大孔隙比的较差的物理特性和高强度的较优的力学特性的异常组合,同时具有强收缩性、遇水湿化、易崩解的特殊性质。为探寻玄武岩残积土特殊的工程地质特性的机理,对其矿物成分、化学成分、结构形态、孔隙分布进行研究。结果表明,雷州半岛玄武岩残积土发育过程经历明显的富铝化、铁富集和盐淋失过程,黏土矿物以高岭石、三水铝石和伊利石为主,富含游离氧化铁、铝成分; 微观结构类型为凝块结构和絮凝结构,游离氧化铁作为胶结物质以包膜形式包裹颗粒形成团聚体,增强了土的结构强度; 孔隙以溶蚀孔隙以及团粒和絮凝体内微孔为主,微孔具有较大的比表面积和吸附能,吸水会产生较大的表面张力,引发软化、崩解现象。由于雷州半岛玄武岩残积土具有对水敏感,抗水性差特点,施工中应重点关注降雨引发的工程灾害。     

High-temperature behaviour of melilite: in situ X-ray diffraction study of gehlenite–åkermanite–Na melilite solid solution

High-temperature X-ray diffraction experiments have been performed on melilite solid solutions, on single crystal and powder samples. In åkermanite–gehlenite series, the volumetric thermal expansion increases from gehlenite, 26.5(2) E-06 K-1, to åkermanite, 31.2(1) E-06 K-1. The variation is related to the cation content in the tetrahedral T1 site of the structure, and the linear expansion along the a axis has the greatest variation as a function of composition. The expansion perpendicular to the tetrahedral layers does not present any significant variation as a function of composition. In the åkermanite–Na melilite series, the presence of Na in the [8]-coordinated site strongly increases the linear expansion along the c axis, while the volumetric expansion decreases from åkermanite to Na melilite, whose value can be extrapolated to 27.4 E-06 K-1     

攀西地区铁钛氧化物矿物的显微结构

本文用矿石显微镜及单晶X射线分析方法,研究了攀枝花—西昌地区铁钛氧化物矿物的显微结构共生组合特点、各出溶相间的关系和分布方位以及不同岩石和矿石显微结构共生组合上的差异。业已查明它们受岩浆旋回和岩石类型所控制。本文指出了磁铁矿-钛铁晶石固溶体显微出溶结构可能是拐点分解经调制结构后的终期产物。     

锰的氧化物和氢氧化物在污染水体净化中的应用研究现状

经过对锰的氧化物和氢氧化物在净化污染水体中的应用综合研究，发现该氧化物和氢氧化物样品能有效去除污染水体中的有毒有害金属离子和 氧化降解苯酚、2－丙醇、苯及印染废水等有机物，其污染净化能力主要是基于表面络合反应、表面离子交换作用和变价元素的氧化还原作用。同时介绍了锰氧化物和氢氧化物所具有的4个环境属性；离子交换、氧化还原、粒径效应和孔道效应，提出将结构特征与环境化学有机结合，深入探讨其环境属性与污染净化能力之间的关系是目前主要的研究方向。     

铝对铬成矿地球化学的依存性和对抗性

基于岩浆铬矿床与超镁铁质岩石的关系，从元素亲合性和共生规律的角度揭示了铝对铬成矿制约的主导作用，分析了铝和铬亲石、亲氧的二重性及其晶体化学的依存关系。论证了超镁铁Ｓｉ－Ｏ体系中铝丰度过高或过低均不利于铬的成矿。揭示了制约元素分散富集的因素都是在一定条件下互为依存和转化的，是在动态中的矛盾的对立和统一。     

针对黏性土胶质联结特征的SEM-EDS试验研究

采用 “整区→微区→胶结点”的逐步分区测试方法,对湛江原状黏土与重塑土开展SEM-EDS试验研究,观察土体微观结构的胶质联结特征,确定胶结物质的元素组分及其空间分布状态,建立微观结构-化学物质-宏观力学行为的相互关系与灵敏性分析。结果表明,土的基本性质很大程度上取决于微观层面的颗粒联结特征。湛江黏土的结构单元实际上是以许多黏土矿物薄片堆叠而成的黏土畴,开放式的絮凝结构加上以游离氧化铁为主要成分的胶质联结特征是导致湛江黏土具有高灵敏性、强结构性的根本原因。当应力水平超过土体的结构屈服应力后,力学性能迅速劣化,结构单元体逐步转为联结强度弱,分散性强的凝聚体或叠聚体。研究还表明,土的颗粒联结强度、结构形态特征及其对结构强度的贡献是导致原状土与重塑土性质差异的本质,天然状态下的湛江黏土土性受控于微观结构特征,而重塑土土性受控于黏土矿物颗粒本性。