高温下赤泥与硅粉协同强化固井水泥石力学性能

为了抑制水泥石高温下强度衰退现象,研究硅粉加量,以及赤泥与硅粉在高温下的协同作用对G级油井水泥石抗压强度的影响,并借助X射线衍射、热重分析高温下水泥水化产物的变化,通过扫描电镜观察水泥石的微观形貌。结果表明:225℃高温养护7 d后,35%硅粉(质量分数)可以提高水泥石高温力学性能,5%赤泥(质量分数)可以协助硅粉进一步提高水泥石高温下的强度,同对照组相比抗压强度提高11.3%。赤泥掺入促进水泥石内部生成纤维状硬硅钙石(Ca_(6)Si_(6)O_(17)(OH)_(2), C_(6)S_(6)H)物相,水泥石内部孔结构减少,水泥石内部结构致密。

赤泥掺加硅灰用于道路基层材料的试验研究

选用洛阳某铝业尾矿库赤泥为试验材料,添加不同量的水泥、粉煤灰和硅灰,采用单因素正交试验,分析赤泥固化体的无侧限抗压强度、微观形貌及其浸出液的pH、含氟量,得出赤泥道路基层材料的最佳配合比:水泥掺量10%(质量分数,下同),粉煤灰掺量10%,硅灰掺量15%。该配合比在工程上不仅能满足道路基层技术要求,通过掺加硅灰还减小了水泥掺量,使赤泥固化体浸出液的碱性和含氟量降低。

水基硅酸盐钻井液的页岩井眼稳定性研究

结合室内实验数据,分析了硅酸盐钻井液粘土稳定作用的主要影响因素。结果表明,硅酸盐的模数在2.8—3.2、加量在3％—5％时钻井液抑制性能较好,无机盐与硅酸盐的协同效应提高了硅酸盐的抑制性能。提出硅酸盐稳定页岩井壁的机理为:硅酸盐形成凝肢与沉淀堵塞微裂缝与页岩孔隙,阻止滤液进入地层,减少压力穿透;抑制粘土矿物水化膨胀与分散;与无机盐协同作用阻止水进入地层;与粘土矿物反应导致渗透率降低等。

硅泥制备蒸压加气混凝土研究

利用废弃物尾矿硅泥替代河砂,与水泥、石灰、石膏等材料配合制备蒸压加气混凝土.研究硅泥含量与颗粒比表面积对蒸压加气混凝土砌块抗压强度、绝干密度的影响,并使用XRD和SEM测试方法研究蒸压加气混凝土砌块形成的微观机理.结果表明,硅泥粉磨20 min、比表面积为358.1 m^2·kg^(-1)、原材料比例为,硅泥∶水泥∶石灰∶石膏=60∶12∶25∶3时,砌块强度最高达到5 MPa,平均抗压强度4.0 MPa以上,满足A3.5加气混凝土的要求;砌块表观密度均小于625 kg·m^(-3),达到B06等级;砌块中C-S-H凝胶与托贝莫来石以及未反应的石英的胶结作用增强其强度.

表面活性剂吸附引起的硅石润湿性改变

用两相滴定法测定了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDDBS)在水湿和油湿硅石(SiO_2)上的吸附量,考察了电解质和pH值对吸附量的影响,用Amott/USBM法测定了这两种表面活性剂引起的砂岩岩样润湿性改变。测定结果表明,阳离子活性剂比阴离子活性剂更容易吸附在水湿硅石表面,导致硅石水湿性明显减弱甚至变为油湿。无机电解质使阴离子活性剂在硅石上的吸附量显著增加,Ca^(2+)与阴离子活性剂间的络合作用有可能使硅石表面从水湿向油湿转化。pH值对CTAB和SDDBS在硅石上的吸附量有相反的影响。

用硼泥制备多孔二氧化硅及其性能表征

以硼泥为原料，采用盐酸酸浸法制备了多孔二氧化硅，通过x射线衍射（XRD）、红外光谱（Pr-IR）、扫描电镜（SEM）和氮吸附脱附手段对其结构与性能进行了表征，通过吸附水中罗丹明B来测试其吸附性能。结果表明，多孔二氧化硅中SiO2含量为86．04％，且以无定形SiO2为主；其结构蓬松，存在大量狭缝孔，孔径在2-39nm之间连续分布，吸附平均孔径为6．992nm，BET多点比表面积为147m^2／g；多孔二氧化硅对水中罗丹明B的吸附性能较好，浓度为30mg／L时吸附量为1．23mg／g。

离子印迹聚合物对Sc(Ⅲ)的结合识别性能研究

将功能大分子聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)化学接枝到硅胶微粒表面,成功制得了功能接枝材料PEI/SiO2;采用表面印迹技术,以Sc3+为模板离子,乙二醇二缩水甘油醚为交联剂,对硅胶表面的PEI大分子链进行了交联,同时实现了Sc3+离子的印迹,制得了Sc3+印迹材料IIP-PEI/SiO2。采用静态法研究了IIP-PEI/SiO2对Sc3+的结合特性与识别选择性。实验结果表明,Sc3+印迹材料IIP-PEI/SiO2对Sc3+具有强的结合亲合性与优良的识别选择性。IIPPEI/SiO2对Sc3+的结合容量可以达到1.08mg/g,结合行为服从Freundlich单分子层吸附。相对于Al 3+离子和Fe3+离子,IIP-PEI/SiO2对Sc3+离子的选择性系数分别为4.21和5.73。对模拟和实际赤泥酸浸液进行了研究,实现了Sc3+的高效回收。另外,IIP-PEI/SiO2具有良好的重复使用性能。

菱镁矿尾矿与硼泥合成橄榄石研究

本实验以菱镁矿尾矿、硼泥和硅石为主要原料,通过固相反应烧结制备镁橄榄石,研究随着硼泥和添加剂铁红(Fe2O3)引入量的不同对合成镁橄榄石材料相组成、结构及烧结性能的影响。利用XRD和SEM对烧后试样的矿物相组成和显微结构进行表征。结果表明:硼泥可以促进烧后镁橄榄石材料中晶粒异常长大,随着烧后镁橄榄石材料结构中液相的增多,系统中出现了顽火辉石相,烧后镁橄榄石材料体积密度逐渐增大,硼泥对镁橄榄石有促烧结作用。添加剂铁红与氧化镁形成镁铁固溶体,促进镁橄榄石材料结构致密,系统中引入3.51%铁红,烧后镁橄榄石材料体积密度提高24%。

油基钻井液替代物发展综述

介绍了国外油基钻井液水基,合成基替代物的发展状况,对比了各种钻井液体系的优缺点,提出油基钻井液替代物具有巨大的市场潜力。对国内油基钻井液替代物的发展和应用作了较详细的阐述。

啤酒酒糟和硅胶泥高温发酵性能初探

啤酒生产过程中产生大量的酒糟和硅胶泥,为探究其资源化利用,研究了啤酒污泥、酒糟和硅胶泥湿式(TS=10%)与干式(TS=25%)的发酵性能。研究表明,废弃的啤酒酒糟和硅胶泥具有良好的高温发酵性能;啤酒酒糟湿式发酵产气量最大,物料分解最彻底,在第一天产气量为1.34 mL/g,10 d后产气量达到4.06 mL/g;硅胶泥会抑制啤酒酒糟的发酵;发酵过程中,挥发性固体、总有机碳以及总氮的含量均出现不同程度的降低,发酵后沼肥中有机质含量均超过60%,可用于开发有机肥。

硼泥活化焙烧-浸取综合回收硅、镁有价组分

以硼化工行业固体废物--硼泥为原料，在TG-DSC热分析基础上，采用马弗炉和微波炉对其进行活化焙烧，再将焙烧产物进行碱浸和酸浸综合回收硅、镁有价组分。研究了两种焙烧方式对硼泥中SiO2和MgO浸出率的影响。采用化学分析、X射线衍射和扫描电镜对焙烧产物以及白炭黑和氧化镁制品的化学成分、物相组成和微观形貌进行表征分析。结果表明：两种焙烧方式均可提高硼泥活性，促进硼泥中硅、镁组分的浸取。其中，马弗炉最佳焙烧条件为600℃、30 min，此时硼泥中SiO2和MgO浸出率分别为97.65%和98.81%；微波炉最佳焙烧条件为500℃、10 min，此时SiO2和MgO浸出率分别为98.03%和98.83%。白炭黑制品中SiO2含量为92.20%，颗粒多呈近球状，粒径100～200 nm。氧化镁制品中MgO含量为93.05%，晶粒呈圆片状，粒径约2μm。

纳米TiO_2/硼泥脱镁硅渣复合材料的制备与光催化性能

硼泥脱镁硅渣是硼泥酸浸脱镁后制取的一种多孔硅质矿物材料。以TiCl4为前驱体,硼泥脱镁硅渣为载体,采用水解沉淀法制备了一种纳米TiO2/硼泥脱镁硅渣复合材料,并采用XRD、SEM、EDS、TEM和FT-IR等手段对复合材料形貌与结构进行了表征。结果表明,复合材料中纳米TiO2以锐钛矿的晶型负载于硼泥脱镁硅渣表面,通过谢乐公式计算纳米TiO2平均晶粒尺寸为11.37 nm,透射电镜测量纳米TiO2粒径在10~30 nm之间。对水中Cr（Ⅵ）降解实验研究结果表明,光照240 min复合材料对Cr（Ⅵ）降解率可达到93.76%。

砂岩酸化中水化硅沉淀的影响因素分析

讨论了砂岩酸化中产生水化硅沉淀的反应机理。使高岭土与1.0%HF和多种配比的HCl+HF在不同温度(20-90℃)反应不同时间(10-300分钟),用等离子吸收光谱法(ICP)测定酸液中可溶性硅的浓度(mg/L),取某时段测定值的减小量为该时段水化硅沉淀生成量,讨论了多种因素的影响,得到了如下结果和结论。反应温度越高,则高岭土与HF之间的反应越快,形成水化硅沉淀的时间越短,最终生成的沉淀量越大;在HF中加入HCl(使用土酸体系)、减小土酸中HF质量分数、加大土酸中HCl、HF质量分数比,均可使生成沉淀时间延后,使最终生成沉淀量减少。60℃时300分钟沉淀量,在1.0%HF、5.0%HCl+1.0%HF、9.0%HCl+1.0%HF中分别为482、321、201mg/L。提出了在酸化设计与施工中可以采取的6条简便易行的减少水化硅沉淀量的措施。图4表1参6。

硅对赤泥分离过程影响的模拟试验

通过向拜耳联合法溶出矿浆中添加硅酸钠,研究硅含量对赤泥沉降性能的影响。实验研究表明:硅含量过高对溶出矿浆的沉降性能有明显的影响,添加适量的钙离子可以改善由于溶出矿浆中硅含量过高而引起的赤泥沉降性能下降。

赤泥的脱碱及钠硅肥化研究

为解决拜耳法赤泥附碱带来的碱污染环境问题,从两种赤泥脱碱工艺:加入脱碱剂(CaO)的常压石灰脱碱法和加入草酸的酸浸脱碱法,以及赤泥附碱钠硅肥化应用路线进行研究,充分利用赤泥附碱加入气相法白炭黑进行快速反应形成钠硅肥,并以赤泥为载体得到具有土壤改良和增效的硅肥产品。得到的最佳实验条件分别为:在常压石灰脱碱法中,液固比(L/S)为4、反应温度85℃、反应时间3.5 h、CaO/Na_(2)O摩尔比为4时,Na_(2)O可由原赤泥中的6.29%降到4.31%;在酸浸脱碱法中,液固比(L/S)为4、反应温度80℃、反应时间40 min、H_(2)C_(2) O_(4)/Na_(2)O摩尔比为2的条件下,Na_(2)O可由原赤泥中的6.29%降到2.53%;赤泥钠硅肥化研究中,与游离氧化钠等量的气相法白炭黑用量是最佳的用量,使之快速反应形成硅酸钠,以赤泥为载体的硅酸钠是良好的钠硅肥。通过对比发现,对拜耳法赤泥脱碱来讲,加入草酸的酸浸脱碱法效果更好;赤泥钠硅肥化研究中,与游离氧化钠等量的气相法白炭黑用量是最佳的用量,可更好地应用于土壤化。

赤泥制备水玻璃工艺研究

为了提取利用赤泥中的硅元素,实现赤泥的资源化,同时为水玻璃的制备寻找一种新原料。本文以中铝山西新材料有限公司两组分赤泥为研究对象,通过化学分析法、XRD对赤泥进行了化学组成及矿物组成分析。表明该赤泥中二氧化硅含量较高且都为非晶态,反应活性高,为制备水玻璃的理想硅源。对赤泥进行酸浸可得到纯度为92%的硅胶。硅胶湿法制备水玻璃最佳工艺参数为NaOH质量浓度15%,液固质量比3,体系温度95℃,反应时间为15 min。经实验验证,最佳参数下的二氧化硅溶出率可达91%,对该赤泥中硅的利用率达84.6%。该研究可为赤泥资源化和水玻璃原料选取提供新的思路和依据。

硫酸浸提石英加工泥渣制备硅微粉和石膏研究

以江油某地区石英加工泥渣为原料,采用硫酸浸提石英加工泥渣,最佳反应条件为:固液比为1∶1,硫酸质量分数10%,搅拌反应3.0h。此条件下Si O2纯度在90%左右,硅微粉白度在75%左右。XRD、XRF分析结果表明,硫酸浸提石英加工泥渣制备的硅微粉粒径大多在1~10μm,主要为石英,少部分小于1μm的细小颗粒为高岭土,利用酸浸滤液制备的石膏纯度在85%以上,品位高于二级天然石膏,石膏澄清水的回用率达90%。通过综合清洁设计,实现废酸处理利用,水循环回用,达到无废排放、清洁生产的目的,为石英加工行业解决泥渣问题提供了一条新的可用途径和方法。

钼兰光度法测定拜尔赤泥中二氧化硅

通过研究样品制备时的酸度、时间等引起硅酸凝聚的条件以及光度测定条件的重新试验,确立了拜尔赤泥中二氧化硅的钼兰光度法测定条件。试验结果表明:方法相对标准偏差小于0.75%,加标回收率在98%～101%。

钼蓝光度法测定拜尔赤泥中二氧化硅

通过研究样品制备时的酸度、时间等引起硅酸凝聚的条件以及光度测定条件的重新实验，确立了拜尔赤泥中二氧化硅的钼蓝光度法测定条件。结果表明：此方法相对标准偏差小于0．75％，回收率98％～101％。

低温拜耳法赤泥回收铝、钠工艺研究

介绍了低温拜耳法赤泥及拜耳法赤泥与烧结法硅渣掺配料中铝、钠的回收工艺,着重研究了配料及烧结方法,试验发现,赤泥与硅渣掺配料中的铝、钠溶出率均可达95%以上,实现了低温拜耳法赤泥中铝、钠的再回收利用,溶出赤泥中氧化钠含量低于1%,可用来生产水泥,从而实现了资源的综合利用,消除了赤泥对环境的危害。