水泥回转窑过渡带用尖晶石-方镁石-铝酸钙耐火材料的制备

水泥回转窑过渡带由于难以结窑皮和所用耐火材料热导率较高,使得窑体表面温度高,散热损失大。本工作以菱镁矿、白云石和煅烧氧化铝为原料合成了尖晶石-铝酸钙复相轻量骨料,以此为颗粒,以烧结镁砂细粉为基质制备出尖晶石-方镁石-铝酸钙耐火材料。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪等手段研究了合成原料物相组成对耐火材料常温物理性能、荷重软化温度和抗水泥物料侵蚀性能的影响,结果表明:利用菱镁矿、白云石和煅烧氧化铝为原料在1650℃保温4 h可以合成吸水率较低的尖晶石-铝酸钙复相轻量耐火原料。以合成尖晶石-铝酸钙复相材料为骨料可以制备出常温耐压强度较高的尖晶石-方镁石-铝酸钙耐火材料,其高强度得益于合成骨料与方镁石基质的良好结合。尖晶石-方镁石-铝酸钙耐火材料具有较好的抗水泥物料侵蚀性能,可用于水泥回转窑过渡带。

贵州镇宁-紫云泥盆系大型沉积重晶石矿床成矿过程研究

古生代是全球沉积型重晶石矿床成矿的重要时期,这一时期在全球范围内形成了多个大型和超大型重晶石矿。特别是在扬子陆块西南缘的镇宁-紫云地区,发育一个泥盆系大型沉积重晶石矿床,其资源储量逾6000万吨。本文在已有研究基础上,结合最新的野外调查和研究成果,探讨了重晶石成矿过程、成矿规律和关键控矿要素。研究认为,重晶石矿床成矿与甲烷渗漏活动存在成因上的联系。水城-紫云-南丹裂陷槽内次级盆地对矿体的形态和空间展布有重要控制和影响作用。在含矿岩系出露区,矿体明显呈透镜状赋存于上泥盆统响水洞组硅质建造之中,并且显示出从NW至SE厚度不断减薄的规律性变化。结合Sr、S、C、O同位素组成,推断乐纪一带可能更靠近重晶石成矿的中心。甲烷渗漏强度及其消耗途径变化是不同剖面之间重晶石矿体厚度及其共生灰岩的产出特征和数量在空间上存在差异性的主要控制因素。综合研究,将重晶石成矿过程划分为成矿前、成矿期、成矿后三个阶段,并总结了不同阶段的野外识别标志,初步构建了重晶石成矿的理论模型。

冰晶石-月壤熔盐体系初晶温度的研究

冰晶石熔盐电解法可实现月壤原位利用制备金属和氧气,研究冰晶石-月壤熔盐体系的初晶温度对电解槽稳定运行具有重要意义。本文以火山渣和玄武岩复配的NEU-1月壤仿真样为原料,与冰晶石、CaF_(2)混合配置电解质,将其作为待测试样,利用差热分析法测量了不同月壤仿真样添加量、不同分子比的冰晶石熔盐体系的初晶温度。结果表明,当分子比为2.2时,随着月壤仿真样添加量从0%增加至24%,冰晶石熔盐体系的初晶温度从974.9℃降低至932.0℃;每添加1%的月壤仿真样,冰晶石熔盐体系的初晶温度降低约1.79℃;当月壤仿真样添加量为8%时,随着分子比从2.2升高至2.7,冰晶石熔盐体系的初晶温度从960.0℃升高至979.4℃。

不同种类铝镁尖晶石细粉对刚玉尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉颗粒和电熔尖晶石颗粒为骨料,以板状刚玉细粉、烧结或电熔尖晶石细粉、活性α-Al_(2)O_(3)微粉为基质,高纯铝酸钙水泥为结合剂,振动浇注成型,经1550℃高温烧成后制备刚玉尖晶石试样。研究了不同厂家烧结尖晶石细粉和电熔尖晶石细粉的化学成分、物相组成和粒度分布对刚玉尖晶石浇注料显微结构、烧后永久线变化率、显气孔率、体积密度、常温抗折强度、高温抗折强度和常温耐压强度的影响。

钒基尖晶石AV_(2)O_(4)(A=Mg,Cd,Zn)拓扑平带的理论研究

基于密度泛函理论,运用Materials studio软件的CASTEP模块对3种钒基尖晶石AV_(2)O_(4)(A=Mg,Cd,Zn)进行了第一性原理计算.通过比较3种钒基尖晶石铁磁(FM)构型和反铁磁(AFM)构型的能量,得出反铁磁构型更加稳定的结论.考虑到铁磁态的3种钒基尖晶石平带结构能产生大的反常霍尔效应,分析了铁磁构型下3种钒基尖晶石的电子结构和磁学性质.3种钒基尖晶石在铁磁构型下都保持良好的半金属性,这使其在自旋电子学方面有广泛的应用.此外,分析了三者在费米能级附近的平带性质.在A^(2+)离子的位置掺杂Li~+离子,实现了稳定铁磁态的目的.

莫来石-刚玉-镁铝尖晶石复相材料的抗碱侵蚀性能研究

为了提高莫来石-刚玉质匣钵的抗碱侵蚀性能,以煤矸石、工业氧化铝和工业氧化镁为原料,采用二步煅烧法制备了莫来石-刚玉-镁铝尖晶石复相材料,研究了工业氧化镁加入量(加入质量分数分别为1%、2%、3%、4%和5%)对试样物相组成、显微结构及物理性能的影响,并探究了试样抗钠离子电池正极材料的侵蚀机制。结果表明:1)氧化镁可促进莫来石晶体生长和试样烧结致密化,且由于莫来石晶体直接结合及微晶镁铝尖晶石颗粒增韧,所有试样均具有高的常温耐压强度,≥248 MPa;2)以不同形态分布于试样中的镁铝尖晶石可形成物理屏障,阻止Na^(+)渗透,阻隔其与莫来石和刚玉反应,提高试样的抗碱侵蚀性能;3)综合试样的物理性能和抗碱侵蚀性能,工业氧化镁的最佳加入量为4%(w)。

低品位蓝晶石制备锂离子电池窑炉用莫来石轻质隔热材料

为实现对低品位蓝晶石的综合利用,以低品位蓝晶石、α-Al_(2)O_(3)微粉和黏土为主要原料,在10 MPa下机压成型,分别经1450和1500℃保温3 h热处理,通过燃尽物法制备了莫来石轻质隔热材料。研究了黏土加入量(加入质量分数分别为5%、10%、15%、20%)和热处理温度(1450、1500℃)对试样体积密度、显气孔率、常温耐压强度、热导率以及抗锂离子电池正极材料侵蚀性能和显微结构的影响。结果表明:黏土的引入促进了试样的致密化和莫来石化反应,提高了试样体积密度、热导率和强度,添加20%(w)黏土的试样经1450℃烧后物理性能最佳,其体积密度为0.88 g·cm^(-3),常温耐压强度为21.0 MPa,热导率为0.25 W·(m·K)^(-1);当热处理温度为1450℃,黏土加入量为10%(w)时,试样具有较好的抗锂离子电池正极材料侵蚀性能。

微晶石墨在聚四氟乙烯中的高分散性实验研究

为解决聚四氟乙烯导热系数低、力学性能不佳等性能缺陷,研究共凝聚工艺,开发微晶石墨填充改性聚四氟乙烯新技术。考察聚四氟乙烯原料性质、微晶石墨的表面改性方法、分散剂、共凝聚温度、搅拌速率等因素对微晶石墨分散性的影响。结果发现,聚四氟乙烯分散液、共凝聚温度是影响复合材料的关键因素,选择聚四氟乙烯分散母液替代分散乳液为原料,采用硅烷偶联剂对微晶石墨进行表面改性处理后,以N,N-二甲基甲酰胺为分散溶剂,控制共凝聚温度为(19±3)℃,搅拌转速控制在300~400 r/min范围时,可以实现微晶石墨在聚四氟乙烯基体中的均匀分散。

不同碱度渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀行为研究

浇注料的抗渣侵蚀性能与钢渣的碱度密切相关。以烧结刚玉、缺陷尖晶石微粉、活性α-Al_(2)O_(3)微粉、电熔镁砂细粉和铝酸钙水泥(Secar71)为主要原料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,采用静态坩埚法于1600℃保温3 h进行抗渣试验,并用热力学模拟计算了液相量和液相组成,研究了刚玉-尖晶石浇注料对3种不同碱度渣(1.6、2.3和7.6)的抗渣侵蚀性能。结果表明:刚玉-尖晶石浇注料在高碱度渣中溶解能力有限,在熔渣-耐火材料界面极易形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高熔点物相,形成致密层阻挡熔渣渗透和侵蚀。而其在低碱度渣中溶解度较高,在浇注料-熔渣达到较高反应程度时,才开始形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高温相,无法形成有效的致密层阻止熔渣对浇注料的侵蚀和渗透。因此,刚玉-尖晶石浇注料对高碱度渣抗渣侵蚀能力较强,对低碱度渣抗渣侵蚀能力较弱。

新疆乌恰县沙热拉重晶石矿地质特征及矿床成因浅析

本文主要通过对沙热拉重晶石矿床地质特征和矿石特征的分析研究,探讨了重晶石矿床成因,总结了找矿标志。沙热拉重晶石矿床赋存于中泥盆统托格买提组,属低温热液脉型矿床。地层、构造控矿作用明显,中泥盆统托格买提组地层,断裂、破碎带等可作为找矿标志,对今后区域上同类矿床的找矿工作具有一定的指导意义。

MOFs材料负载的钴铁尖晶石活化过一硫酸盐降解四环素

通过简单的水热法成功制备了钴铁尖晶石和MOFs材料耦合的磁性功能催化剂CoFe_(2)O_(4)/UiO-66-NH2(CF/U6N),用于活化过一硫酸盐降解水中的四环素(TC)。由于负载后CoFe_(2)O_(4)活性组分分散性的提高和与载体之间的相互作用增强,CF/U6N表现出良好的催化活性和稳定性,在30 min内对TC降解效率可达93.2%。5次循环后,对TC的去除率仍保持在80%以上。同时CF/U6N功能催化剂可适用于较宽的pH值范围(3~9),在无机阴离子共存条件下对TC降解也具有较高的催化活性。猝灭实验和电子顺磁光谱表明TC的降解过程涉及自由基和非自由基路径,且硫酸根自由基和单线态氧均在TC降解过程中起到重要作用。

生物成因微晶石英特征及其对海相页岩储层孔隙发育的影响

【目的】石英是海相页岩中最重要的矿物之一,以多种形式存在,并具有多种的硅质来源和成因,而不同类型的石英对于岩石力学性能和孔隙演化的贡献是不同的,且相关研究目前仍较薄弱,制约了对页岩储层特征的深入认识。【方法】简述了近年来海相页岩石英分类的最新进展,并在此基础上,在前期研究较为薄弱的下扬子地区,利用鼓地1井上奥陶统五峰组—下志留统高家边组海相页岩样品,综合运用薄片分析、X射线衍射分析、地球化学分析、场发射扫描电镜、核磁共振、能谱分析和阴极发光等多种方法手段,探究海相页岩石英类型和硅质来源,并进一步讨论生物成因微晶石英对页岩力学性质和孔隙发育等储层性质的影响。【结果】下扬子地区鼓地1井五峰组—高家边组页岩石英类型主要为碎屑石英、微晶石英和生物骨架石英,其中碎屑石英为陆源输入,而微晶石英则为自生来源。硅质生物骨架镜下证据、生物硅含量、主微量元素特征等指标综合分析表明硅质生物可为微晶石英提供重要的硅质来源。【结论】海相页岩中的生物成因微晶石英增强了页岩的脆性,并且相互连接,形成刚性的硅质基质框架,很大程度上提高了页岩的力学性能。此外,这一刚性框架能够有效地保护微晶石英内部的有机质孔隙和粒间孔隙不被压实,有利于孔隙的保存。

高效MFe_(2)O_(4)(M=Zn、Mg、Cu和Mn)尖晶石催化剂应用于费托合成

一系列尖晶石催化剂,包括ZnFe_(2)O_(4)、MgFe_(2)O_(4)、CuFe_(2)O_(4)和MnFe_(2)O_(4)被用于费托合成反应(Fischer-Tropsch synthesis,FTS)。Zn、Mg、Cu和Mn很容易与Fe形成尖晶石。其中,在前处理和反应过程中,Zn和Mg能够显著维持尖晶石结构,使得CO转化率较低。在反应过程中,Cu和Mn有利于碳化铁的生成,导致CuFe_(2)O_(4)和MnFe_(2)O_(4)对FTS性能影响显著。C_(2)^(=)-C_(4)^(=)ZnFe_(2)O_(4)对烃分布和C_(2)−C_(4)烯/烷比影响很小。MgFe_(2)O_(4)的C_(5+)选择性较低,同时由于Mg的碱性作用,从而提高了选择性和C_(2)−C_(4)烯/烷比。Cu可以促进催化剂的碳化,从而使CuFe_(2)O_(4)具有较高的活性。同时,CuFe_(2)O_(4)可以显著提高C_(5+)选C_(2)^(=)-C_(4)^(=)择性。此外,Cu可以促进H_(2)的解离和活化,从而有利于烯烃的二次加氢,降低选择性和C_(2)−C_(4)烯/烷比。虽然Mn在反应过程中会促进催化剂的碳化,但MnFe_(2)O_(4)对碳链的长短影响很小。然而,Mn能促进少量ε-Fe_(2)C的生成,这是导C_(2)^(=)-C_(4)^(=)致MnFe_(2)O_(4)具有较高选择性和C_(2)−C_(4)烯/烷比的原因。同时,所有尖晶石催化剂都具有较低的二氧化碳选择性,符合当前的绿色环保发展要求。

尖晶石结构过渡金属氧化物纳米阵列的研究进展

尖晶石结构过渡金属氧化物的纳米阵列相对其纳米线和纳米颗粒具有独特的优势,在能源存储、催化、磁性和光电等诸多领域具有重要的应用。概述了水/溶剂热法制备尖晶石结构过渡金属氧化物纳米阵列的过程中影响其结构形貌的多种因素(基底、反应温度、反应时间和原料等),探讨了纳米阵列的结构形貌与性能之间的关联性,简介了尖晶石结构过渡金属氧化物分级结构纳米阵列的相关研究,希望能为设计开发多功能或功能集成化的纳米阵列并拓宽其应用范围起到推动作用。

东南极米洛半岛尖晶石-堇青石麻粒岩变质作用与年代学研究

东南极普里兹构造带被认为受到格林维尔期及泛非期两期构造热事件的影响,分别与罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆的演化密切相关,但对两期构造热事件的性质还存在争议。为了进一步完善该构造带的演化历史,从矿物学、岩石学、相平衡模拟、锆石年代学等角度对普里兹构造带米洛半岛尖晶石-堇青石麻粒岩进行了研究。结果表明其主期矿物组合为尖晶石+堇青石+黑云母+矽线石+少量石榴子石+钾长石+钛铁矿,温压条件为870~910℃、0.64~0.69 GPa,晚期退变至810~820℃、0.49~0.53 GPa,并暗示了更高的峰期变质条件(T>910℃,P>0.69 GPa)。CL图像显示锆石具有明显的核-幔-边结构,LA-ICP-MS锆石U–Pb年代学分析显示核部年龄主要集中在613±7 Ma到877±9 Ma,最大值916±11 Ma,比典型的格林维尔期年龄年轻。锆石边部加权平均年龄为526±8 Ma,其Th/U比值范围较大(0.06~1.23),多数Th/U比值较高(>0.1),应代表峰后冷却结晶阶段。尖晶石-堇青石麻粒岩记录了中低压/高温—超高温的变质条件,结合区域已有资料,可能具有顺时针轨迹,其变质演化历史可能反映了碰撞造山之后的伸展阶段,推测与冈瓦纳超大陆的聚合过程有关。

Cu-Al尖晶石氧化物缓释催化剂表面重构对促进甲醇重整反应性能的研究

Cu-Al尖晶石氧化物作为甲醇水蒸气重整制氢缓释催化剂,在反应过程中逐渐释放活性Cu,其催化行为与催化剂的表面结构密切相关。本研究采用酸碱溶液对固相球磨法合成的Cu-Al尖晶石催化剂进行表面处理,以期通过表面组成及结构的修饰来提高其催化性能。研究结果表明,硝酸、氨水、氢氧化钠溶液与催化剂的作用差别极大,酸处理去除了催化剂表面的Cu和Al物种,氢氧化钠溶液处理则主要去除了Al物种,氨水溶液处理作用最弱,去除了极少量的Cu和Al。伴随着Cu、Al物种的流失,催化剂表面结构重组和铜物种再分布改变了铜的缓释行为。反应性能评价结果表明,硝酸和氨水处理改善了缓释催化性能,其中,硝酸处理后的催化剂表现出更优异的催化稳定性;而氢氧化钠溶液处理不利于缓释催化性能的提高。结合反应后催化剂表征结果,阐明缓释Cu粒径大小和Cu晶粒微观结构应变对催化性能发挥着重要作用。当前工作为提高缓释催化提供了一种切实可行的方法。

反应烧结制备镁铝尖晶石透明陶瓷研究新进展

镁铝尖晶石透明陶瓷具有高透过率、高强度、高热导率、耐环境侵蚀和低介电常数等优点,在透明装甲、红外窗口、基片衬底等军民用领域具有广泛的应用前景。经过五十多年的研究,镁铝尖晶石透明陶瓷已经发展出成熟的制备工艺路线(粉体制备-陶瓷成型-烧结),但该路线严重依赖于高纯度、高活性的镁铝尖晶石商业粉体。本文简要介绍了镁铝尖晶石透明陶瓷的国内外研究现状,重点介绍了本文作者团队采用反应烧结法制备镁铝尖晶石透明陶瓷方面所做的工作。分析了原料晶型、组分、烧结工艺和烧结助剂等因素对材料微观结构演变和性能的影响规律,为材料性能优化提供理论指导。同时针对不同领域应用需求,首次报道了大尺寸平板和超半球等镁铝尖晶石透明陶瓷的研究进展,为推动材料制备工艺发展和应用提供参考。

ZnO对尖晶石微晶玻璃的析晶和性能影响

尖晶石微晶玻璃不仅具有良好的透过性能,而且具有优异的机械性能,在盖板玻璃、航空航天、军事、牙科和光学器件领域有着重要的应用。本文研究了ZnO含量对MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(MAS)玻璃析晶和性能的影响。结果表明,随着ZnO含量的增加,玻璃化转变温度逐渐下降,析晶峰温度也向低温区移动,而且析晶峰逐渐增强,说明ZnO的加入能够促进析晶。通过拉曼光谱对玻璃的结构进行分析,发现随着ZnO含量增加,玻璃网络中的Q^(3)、Q^(3)(Zr)以及Q^(4)单元逐渐减少,Q^(2)单元逐渐增多,说明玻璃网络结构变得疏松,有利于晶体生长。ZnO的加入提高了热处理后样品的硬度,在920℃热处理2 h时ZnO含量为7.5%(摩尔分数)的样品硬度达到最大值,为8.13 GPa。同时,ZnO的加入还改善了高温热处理样品的透过率,样品在可见光范围内的平均透过率大于80%,具有良好的透光性。

一种新型尖晶石异质结构的催化剂及析氧反应的研究

为提高在碱性环境中的过渡金属的电催化性能并降低使用成本,合成一种新型尖晶石异质结构的催化剂,并研究R-CFO在1.0 mol/L KOH溶液中的电催化活性及其催化机理。以硝酸钴、硝酸铁、三氯化钌为原料,制备出Ru O_(2)@Co Fe_(2)O_(4)新型材料。通过XRD、TEM、XPS、电化学实验和理论计算等方法,研究R-CFO在1.0 mol/L KOH溶液中的催化活性及其催化机理。电催化实验表明,合成的新型催化剂R-CFO在碱性环境下的电流密度为10 m A/cm^(2)时的过电位和Tafel斜率仅仅需要215 m V和50.93 mV/dec,电流-时间变化曲线中表现出催化剂较为稳定,合成的R-CFO电催化剂表现出优异的催化性能。因此,本文提出了一种很有前途的方法,对电催化具有潜在应用价值。

原料组成对多微孔方镁石-镁铁铝复合尖晶石陶瓷显微结构与性能的影响

利用原位分解合成法,以轻烧MgO、Fe2O3和Al(OH)3为原料,成功制备了多微孔方镁石-镁铁铝复合尖晶石陶瓷,并研究原料组成对其显微结构与性能的影响。研究结果表明:当理论镁铁铝复合尖晶石含量为0%(质量分数,下同)时,试样中颈部连接形成较少,耐压强度较低;当理论镁铁铝复合尖晶石含量为4%~16%时,试样中生成的液相量增多,物质运输速率加大,形成的颈部连接较多,耐压强度较高;当理论镁铁铝复合尖晶石含量为24%时,试样中镁铁铝复合尖晶石生成带来的体积膨胀增多,增大颗粒间距,颈部连接的形成减少,试样的耐压强度减小。同时,当理论镁铁铝复合尖晶石含量为12%~16%时,多微孔方镁石-镁铁铝复合尖晶石陶瓷具有较高的显气孔率(22.3%~24.6%)、较低的体积密度(2.75~2.80 g/cm^(3))和较高的耐压强度(100.6~123.1 MPa)。