水泥-微硅粉改良膨胀土工程特性试验研究

为研究水泥和微硅粉复合改良膨胀土作为路基填筑材料的工程性质,以南阳市内乡县某路段膨胀土路基填料为研究对象,通过膨胀力试验、无荷膨胀率试验、无侧限抗压强度试验以及直剪试验,分析其在不同养护龄期下的膨胀特性和力学特性,结合SEM电镜扫描分析改良机理,并探讨了改良膨胀土力学特性变化与微观形貌之间的关系。结果表明:随着水泥、微硅粉的加入及养护龄期的增加,改良膨胀土的抗压强度及抗剪强度提高,膨胀性降低;采用水泥-微硅粉复合改良膨胀土的效果更优;综合考虑改良效果和经济性,改良剂的最优掺量为水泥7%、微硅粉10%。

ZIF-8@改性微硅粉的制备及其Cu^(2+)吸附效果研究

为推动微硅粉废弃物的高附加值利用,本文采用原位合成法制备了ZIF-8@改性微硅粉混杂材料,然后采用FTIR、XRD、TG和SEM对其结构和形貌进行表征和分析。在此基础上,考察了微硅粉、酸化微硅粉、改性微硅粉以及ZIF-8@改性微硅粉混杂材料对Cu^(2+)的吸附性能,结果显示,其均对Cu^(2+)具有吸附作用。相对于微硅粉和酸化微硅粉,改性微硅粉拥有更好的吸附性能,而ZIF-8@改性微硅粉混杂材料对Cu^(2+)的吸附性能最优,吸附120min时最大吸附量可以达到17.87mg/g,相对于SF提高了约51.6%。

利用铝灰和微硅粉制备4A分子筛的研究

铝灰和微硅粉分别是铸造铝和硅铁合金冶炼过程中产生的固体废弃物,含有丰富的氧化铝和氧化硅,为了符合国家环保要求以及资源再生化利用,通过从铝灰和微硅粉中提取氧化铝、氧化硅,并以此为原料制备4A分子筛。通过水热法探究最佳工艺条件,制备出了符合国家行业标准的4A分子筛,并对其分别进行了XRD、FTIR、SEM及BET表征,测定了钙离子交换能力。结果表明:在硅铝比(n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3)))2.0、碱度(n(Na2O)/n(Al_(2)O_(3)))2.5、晶化温度100℃、晶化时间10 h的条件下制备的4A分子筛具有清晰的、均匀的立方晶型结构及良好的钙离子交换能力(362 mg CaCO_(3)/g),可用作洗涤助剂,为固体废弃物的资源化利用提供了新思路。

氨基功能化微硅粉的制备及其对镉污染土壤的钝化效果研究

以工业废弃物微硅粉为基体材料,通过硅烷偶联反应将氨基固载到微硅粉表面,制备一种高效重金属吸附材料——氨基功能化微硅粉(SFK),并将其应用于镉污染土壤的钝化治理。吸附试验结果显示,SFK对重金属Cd(Ⅱ)的吸附符合Langmuir吸附等温线模型,最大吸附量为43.83 mg/g。扫描电子显微镜-能谱、傅里叶变换红外光谱及X射线光电子能谱表征结果分析可知,吸附主要通过氨基与Cd(Ⅱ)发生配位反应而固定在SFK表面。土壤培养试验和小白菜盆栽试验结果显示:当SFK施用质量分数为3%时,土壤有效态Cd质量比显著降低,未种植小白菜土壤和种植小白菜土壤中Cd质量比的降幅分别为47.10%和78.17%;小白菜生物量显著增加,小白菜地上和地下部分Cd质量比分别降低了81.63%和63.56%。本文主要体现了“以废治废”的思路,制备的SFK材料可应用于镉污染农田土壤的治理。

高钛矿渣-微硅粉协同制备多孔陶瓷的孔结构调控

为提升高钛矿渣和微硅粉资源化利用率,以高钛矿渣、微硅粉、氧化铝和氧化镁为原料,通过高温固相法制备多孔陶瓷,研究了高钛矿渣掺量及烧成制度对多孔陶瓷的孔结构和物理性能的影响。结果表明:高钛矿渣掺量(质量分数)从25%增加到40%,孔隙率从72.6%下降到33.2%;烧成温度从1200℃升至1310℃,孔隙率从5.0%增加到62.3%;保温时间从30 min升至8 h,孔隙率在60%附近变化,对孔结构调控影响相对较小。高钛矿渣掺量为25%、烧成温度为1250℃、保温2 h的多孔陶瓷性能最佳,吸水率为2.13%,体积密度为1.15 g/cm^(3),孔隙率为72.6%。高钛矿渣掺量、烧成温度和保温时间可有效调控多孔陶瓷的孔隙率、体积密度和吸水率,实现对多孔陶瓷的孔结构调控。

基于CiteSpace的混凝土外加剂微硅粉研究文献计量分析

微硅粉作为混凝土常用的外加剂,近年来一直被广泛研究。为全面了解微硅粉在混凝土领域中的研究现状,明确其研究热点和前沿,以CNKI数据库中中文期刊论文为数据基础,借助CiteSpace信息可视化软件,对研究主题、研究趋势以及研究热点进行了多维度分析。研究表明:微硅粉在混凝土领域的研究爆发期在2014~2020年,在2019年达到顶峰;期刊《混凝土》刊发相关研究论文数量位居首位。微硅粉在混凝土领域的研究中主要涉及材料科学、土木工程施工、新型材料等多个领域,其中东南大学孙伟教授、武汉理工大学丁庆军教授研究成果最为突出。随着时间的推进、科技的进步,混凝土外加剂微硅粉在混凝土领域的研究从最开始的宏观研究逐步转变为微观机理的研究。最后根据已有研究结果,对未来微硅粉在混凝土领域的研究与应用提出了相关的建议。

微硅粉-碎硅石粉复合球团粒度组成对球团性能的影响

工业硅企业生产中产生大量微硅粉和碎硅石废弃物,通过制备微硅粉-碎硅石粉复合球团返炉冶炼,可以提高工业硅生产资源利用率,达到降本增效的目的。本文通过控制微硅粉-碎硅石粉复合球团的粒度组成来改善球团强度,最终得到强度满足生产要求的球团。当球团中微硅粉含量占比40%的优化条件下,微硅粉-碎硅石粉复合球团干球团落下强度15.5次,抗压强度2197 N,热球团落下强度15.4次,抗压强度1703 N。复合球团性能优越,满足生产要求。

黏结剂配方对微硅粉球团性能的影响

为提高工业硅冶炼过程中硅元素利用率,需对微硅粉进行回炉冶炼。本试验以微硅粉为原料,添加黏结剂制备合格微硅粉球团。通过调节黏结剂配方,得到优化的黏结剂配方为:黏结剂Y加入量2.0%,可溶淀粉加入量0.4%,氢氧化钠溶液(浓度4mol/L)加入量15%。此配方制成的干球团落下强度8.1次,抗压强度1815N;热球团落下强度8.0次,抗压强度571N。球团性能较好,满足生产要求。

浅谈国内外微硅粉的应用发展现状

微硅粉作为工业硅和铁合金领域的常见副产物,我国仅2021年产量高达280万t。尽管微硅粉具有较好的火山灰活性,应用潜力大。但是由于技术、成本等原因,目前微硅粉的大规模开发利用还未找到合适的突破口,造成大量的微硅粉积压,给铁合金企业带来了较大的环保及场地费用压力。粉末状微硅粉的高效利用已成为行业迫切需要解决的难题之一。本文主要就近几年来国内外微硅粉在传统领域(水泥、混凝土、耐火材料领域)和新兴领域(橡胶、储能、分子筛合成和环保领域)的应用研发现状进行了综述,希望能为微硅粉的高效、资源化利用提供参考。

关于桥梁工程中混凝土掺入聚丙烯腈纤维及微硅粉的相关问题探讨

针对当前普通混凝土收缩徐变,易发生裂缝的主要问题,在普通混凝土内添加黏性强的聚丙烯腈纤维以及微硅粉,与水泥牢固黏合形成整体,可有效预防和控制混凝土在塑性和初凝期间形成干缩裂缝,显著改善混凝土抵御冻裂、渗水、磨蚀的能力。基于此,对桥梁项目混凝土掺入聚丙烯腈纤维及微硅粉技术进行研究。以某特大桥项目为依托,分析了微硅粉聚丙烯腈纤维混凝土的工艺原理、主要施工材料及设备、施工工艺流程以及施工要点,最后,提出了相关质量控制及环保措施。

矿热炉冶炼铁合金回收微硅粉粉体应用研究与发展现状

本文从矿热电炉微硅粉的产生、物理化学性质、其在水泥、混凝土、耐火材料、冶金、化工等方面对微硅粉的应用和发展现状进行论述以及对微硅粉的研究做下一步的展望。

微波酸浸提高微硅粉纯度工艺研究

本文以微波消解仪为反应装置,以盐酸作为处理酸,通过单因素试验和正交试验确定反应最佳条件:反应温度:100℃;反应时间:30 min;盐酸浓度:4 mol/L;固液比:1 g∶10.3 mL;颗粒粒径:74μm,微硅粉纯度由原来81.62m%提高到91.50m%。微波酸洗技术有效的去除微硅粉中金属氧化物,提纯后微硅粉可应用于高品质碳化硅晶须的合成原料和高性能多孔功能陶瓷的合成原料。

微硅粉生石灰煅烧酸溶制作白炭黑的研究

将微硅粉和生石灰以质量比1∶1充分混合研磨,1 100℃下煅烧0.5 h,煅烧成硅酸钙为主要成分的熟料;按固液质量比1∶7.5加入盐酸溶液中进行酸溶,经稀释陈化、清洗、抽滤、烘干等工艺,制备出白度为96、平均粒径为11.15μm、二氧化硅纯度达99.9%的白炭黑。

微硅粉的物化特性及对混凝土孔结构的影响

研究了微硅粉的BET氮吸附特性、胶凝特性、水化机理,以及作为矿物掺合料对混凝土孔结构的影响。BET氮吸附测试显示微硅粉为两端开口管状介孔结构,平均孔径7.78 nm,比表面积36.52 m2/g;微硅粉在水泥胶砂中掺量以5%为宜,在混凝土中掺量为10%时,制备的混凝土强度可达95 MPa以上。XRD表明微硅粉与水泥水化生成的Ca(OH)2发生二次火山灰反应可以加快水化速率、明显提高了混凝土强度;MIP分析结果表明,微硅粉可以改善混凝土内部孔结构:减少有害孔、降低孔隙率,平均孔径由20.0 nm减小至13.8 nm,孔隙率从7.74%降低至4.89%。

微硅粉原位合成莫来石制备高强度多孔陶瓷材料

本文用微硅粉和工业氧化铝粉为起始原料,马铃薯淀粉为造孔剂,通过原位反应烧结工艺制备了高强度多孔莫来石陶瓷材料。研究了不同烧结温度,不同淀粉含量对合成莫来石多孔陶瓷工艺影响。结果表明:以优化起始原料Al2O3/SiO2摩尔比为3∶2.5,淀粉含量40 wt%,在1450℃温度下烧结样品孔隙率为36.07%、体积密度为2.02g/cm3时、热导率为1.40 W·m-1·K-1,折强度达到79.91 MPa,莫来石纯度达95wt%。该工艺研究产品的研发为提高微硅粉附加值提供技术支撑。

工业微硅粉的提纯与应用技术研究进展

微硅粉是工业冶炼金属硅及硅铁合金的副产物,具有颗粒细小、质量轻、比表面积大、火山灰活性强、耐火度高等优良的理化性能,已由工业废弃物逐渐转变成为一种重要的材料,被广泛应用在混凝土、水泥、耐火材料等行业。微硅粉的主要成分是无定形二氧化硅,二氧化硅的品位决定了产品的质量,质量决定其经济效益和应用领域。要提高微硅粉的经济附加值和潜在使用价值,就需要去除微硅粉中的金属氧化物和游离碳等杂质,提高二氧化硅的品位。因此,对微硅粉的提纯技术进行开发与研究具有重大的现实意义。对微硅粉的提纯和应用研究现状作了重点阐述,指出了微硅粉综合利用的发展方向和市场前景。

微硅粉制取高纯白炭黑的工艺初探

研究了以微硅粉碱性焙烧-熟料浸出-溶液净化-碳分沉淀-洗涤-干燥-煅烧工艺制取白炭黑。将微硅粉与纯碱混合均匀，在850℃下焙烧1 h制成偏硅酸钠熟料；熟料水浸得偏硅酸钠溶液；偏硅酸钠溶液在水浴温度70℃下，用石灰粉搅拌净化1 h除杂，净化液中杂质Fe脱除率为94％，Al脱除率为56％，SiO2损失率为19％；净化液用CO2碳分沉淀，控制温度50～60℃，CO2流量与空气流量比为1∶7～1∶7．5，碳分时间3～4h，获得颗粒均匀的偏硅酸沉淀；偏硅酸经盐酸及蒸馏水洗涤后干燥煅烧得高纯白炭黑，白炭黑纯度在99．98％以上。此工艺原料易得，过程控制简单，不产生污染，可实现工业微硅粉的高值化利用。

流化床法除去微硅粉游离碳工艺研究

本文采用流化床作为反应装置,改变进入流化床反应器气体的流速使微硅粉达到最佳流化效果,通过对比空气气氛和氧气气氛下微硅粉的除碳效果,调整反应温度、反应时间选择最佳反应条件。结果表明:在氧气气氛下,反应温度700℃,反应时间3.0 h,微硅粉中游离碳含量从1.25%下降到0.05%,烧失量从3.36%下降到0.92%,微硅粉中二氧化硅纯度从81.62%提高到85.92%;在空气气氛下,反应温度为700℃,反应时间为3.0 h,微硅粉中游离碳含量从1.25%下降到0.027%,烧失量从3.36%下降到0.99%,微硅粉中二氧化硅纯度从81.62%提高到86.97%。本技术能够有效除去微硅粉中游离碳杂质,提高微硅粉的纯度,提高了产品的附加值。

利用工业废弃微硅粉制备多孔莫来石陶瓷

以微硅粉和氧化铝粉为主要原料,采用凝胶注模工艺和无压烧结法制备了多孔莫来石陶瓷材料。研究了原料配比和烧结温度对莫来石形成、多孔莫来石陶瓷显微结构和性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学性能测定等手段表征了制备的多孔莫来石陶瓷。结果表明:烧结温度和Al2O3/SiO2配比是影响莫来石合成的主要因素;从1300℃开始,微硅粉中的SiO2就与Al2O3发生反应,生成莫来石晶相,到1450℃时样品中莫来石含量达到最高;微硅粉适当过量有利于提高莫来石相的纯度,当Al2O3/SiO2物质的量比为3∶2.5时,合成的莫来石纯度高达90%,密度为2.51g/cm3,气孔率为20.56%,抗压强度为260.93MPa。

利用废弃微硅粉制备纳米SiO_2粉体

以低含量微硅粉为原料,经酸浸,HF酸溶解,水解,干燥等步骤制备了纳米SiO2粉体。采用X射线衍射(XRD),傅里叶红外光谱(FT-IR),冷场发射扫描电镜(SEM),及能谱(EDS)等手段对原料和产物进行了表征。结果表明制备的纳米SiO2粉体中的SiO2含量>97%,粒径分布均匀,平均粒径约90nm,BET吸附比表面积为210m2/g。本文对废弃微硅粉的资源化具有积极的作用。