晋北煅烧高岭土用煤矸石的应用矿物学特征

为了给晋北煅烧高岭土用煤矸石的评价和开发利用提供科学依据,采用XRD、XRF、SEM和白度计等现代分析测试技术,研究了晋北煅烧高岭土用煤矸石的应用矿物学特征。结果表明:1)根据造纸和涂料用煅烧高岭土的国家标准,晋北煤矸石主要可分为3种类型:合格原料、基本合格原料和不合格原料。2)与合格和基本合格原料相比,不合格原料煅烧产物的化学成分中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃含量以及碱金属与碱土金属总含量都与前者有较大差异。3)合格和基本合格原料主要由高岭石(85%～94%)组成,不合格煤矸石矿物组合为高岭石(30%～60%)+石英(23%～38%)+伊利石(14%～26%),并含少量黄铁矿和白云石等杂质矿物,石英等杂质矿物和含铁矿物是分别导致煅烧产物化学成分和白度不合格的主要原因。4)合格原料中高岭石结晶度较好,主要为不规则片状、书册状和弯曲片状,片表面光滑,片径大小范围较大,为0.05～51.22μm,平均2.80μm,径厚比41.24。     

矿物材料学的内涵与特征

经过20余年的研究与发展,矿物材料学已经成为材料科学与工程中一个相对独立和完善的组成部分,由于其定义、内涵与特征等基本问题与材料科学的从属性和独特性,多年的研究认为:矿物材料学是研究矿物材料的组成与结构、制备与合成、性能和使用效能以及矿物原料性质与特点等五要素及其相互关系和规律的一门学科.这五要素是具有内部互相联系和作用的有机整体,研究这五要素并了解它们之间的相互关系和规律构成了矿物材料学的内涵.矿物原料性质与特点是其他四要素的基本前提或重要基础,矿物原料及其与其他四要素的关系以及矿物在其他四要素中的关键性都体现了矿物材料学的矿物科学属性,正是因为兼具材料科学属性和矿物科学属性的矿物材料学这一重要特征使其有别于其他学科,而具有了理论及实用价值.     

矿物法--环境污染治理的第四类方法

总结介绍了近10年开展环境矿物材料研究所取得的较为系统的研究成果。新提出环境矿物材料基本性能,包括矿物表面效应、孔道效应、结构效应、离子交换效应、结晶效应、溶解效应、水合效应、氧化还原效应、半导体效应、纳米效应及矿物生物交互效应等。展示环境矿物材料开发应用方面的崭新成就,包括利用天然铁的硫化物矿物强还原性,发明一步法还原Cr(Ⅵ)与沉淀Cr(Ⅲ)废水处理新工艺;利用天然锰的氧化物矿物强氧化性,发明处理高浓度与强污染的印染和酚类废水新方法;利用天然钛的氧化物矿物日光催化性,发明光催化降解卤代有机污染物新方法;利用天然蛭石高温脱水膨胀热效应,发明能大幅度提高型煤固硫率与除尘新方法;利用天然钙基蒙脱石低成本制备出同时防止水体与无机和有机污染物渗漏的自愈性强的填埋场衬层建造用新型防渗材料,发明生活垃圾尤其是危险废物填埋场衬层建造新工艺;发现凝灰岩与花岗岩中长石类矿物发育有良好的孔道结构,核素进入可发生固定化作用,成为有效阻滞核素迁移的天然屏障;利用天然纳米管状纤蛇纹石成功制备二氧化硅纳米管,接枝有机物可由亲水性变为疏水性;利用黄钾铁矾的胶体特征作为多金属矿山废石堆隔离防渗层,防止金属硫化物矿物氧化分解与矿山酸性废水污染等。着重指出今后环境矿物?     

晶体及矿物颗粒大小对岩土材料力学性质的影响

岩石常见较大的晶体或者矿物颗粒,混凝土中是骨料,通过团簇模拟大颗粒的力学行为、团簇可以破裂。根据设计的相同数量、相同位置、不同半径的大颗粒数值单轴压缩试验,在虚拟试验条件下,考察了颗粒大小对材料力学响应的影响。通过分析颗粒材料的破裂形态、裂纹扩展过程、应力-应变曲线和破裂能量演化规律发现：大颗粒具有明显的增强特性,有阻止裂纹扩展的作用,破裂多绕大颗粒发展;增强幅度随颗粒半径的增加呈单增趋势,半径较小时,增强效果不明显。     

桥基岸坡变形破坏机制物理模拟研究

结合某大桥桥基岸坡地质条件,采用相似原理为基础的底摩擦试验方法,定性模拟分析了在天然状态和加载条件下岸坡岩体的变形破坏过程和模式。试验结果表明：在天然状态下,左右岸岸坡岩体处于稳定状态;在加载条件下,左岸岸坡岩体稳定,右岸发育的错落体失稳,而导致整个岸坡不稳定,建议对其进行预加固或改变桥墩位置     

基于耦合分析法的地铁隧道抗震研究

在土体与结构动力相互作用理论的基础上,提出用有限元和无限元耦合分析法对地铁隧道结构进行抗震分析。为考虑相互作用的非线性特点,选用Ramberg-Osgood骨架曲线来模拟土体本构关系的非线性特性,同时选用GOODMAN单元来模拟土与结构接触面上的非线性接触状态。以双洞口矩形隧道结构为例进行了动力反应的分析与比较,得到了一些有益的规律和结论。     

加筋及灌浆联合处理软土地基在路基加宽中的应用和分析

提出了采用“土工合成材料加筋+路基注浆+桩支撑”系统的复合地基,并运用于软土地基上路基加宽。采用弹塑性有限元程序分析比较了路堤在加桩和不加桩情况下的沉降大小、不均匀沉降以及土体中的应力水平;特别是桩-土相互作用的计算分析与实测资料的分析比较。得出了一些相关结论,从而为工程实践提供了一定的理论依据。     

新型镁质膨胀材料的制备与性能研究

主要研究了以多种富镁矿物为原料，制备适合于大掺量粉煤灰混凝土的新型镁质膨胀材料，用以补偿大坝由于温度应力引起的收缩。通过在不同粉煤灰掺量的水泥浆体中，外掺不同比例的新型镁质膨胀材料和传统MgO膨胀剂，研究水泥浆体压蒸膨胀率的变化规律以及40℃水中长龄期养护膨胀率的变化过程及趋势。结果表明，随着膨胀材料掺量的增加，膨胀率相应增加。随着养护龄期的延长，膨胀率相应增大，到120d左右，膨胀趋于平缓。粉煤灰对传统MgO膨胀剂具有明显的抑制作用，且随着粉煤灰掺量的增加，抑制作用加强。新型镁质膨胀材料能很好的改善抑制作用，从而满足大掺量粉煤灰混凝土工程的要求。     

砂岩铀矿的自相似结构

改变统计域，矿化参数的概率分布型式和相关关系并不改变，形成自相似的无穷嵌套的层次结构图像。本以上第三系陆相砂岩铀矿床为例，从统计意义上说明矿化空间分布的自相似结构。     

高岭土/聚丙烯酸高吸水材料合成及表面改性

采用高温快速的水溶液聚合方法合成了高岭土／聚丙烯酸高吸水性复合材料,探讨了复合材料合成过程中各种因素,如引发剂用量、交联剂用量、中和度、高岭土超细粉用量等对复合材料吸水倍数的影响,还对该高吸水性复合材料进行表面亲水改性研究,结果表明表面亲水改性有利于提高复合材料的吸水速率。