填充石英砂管式模型压制方法研究

室内物理模拟实验主要采用填充石英砂敲击震动、自行分选压实的方法得到物理模型,其渗透率和孔隙度平行性差,并且具有工作量大、噪音大的缺点。本文探索研究了一种利用简单液压机械设备,逐渐填充压实石英砂制作模型的方法,对这两种方法制作的模型通过饱和油压力、含水与注入倍数、采收率与注入倍数、压差与注入倍数关系进行了对比,拟合效果很好。该方法平行性好、工作量小,无噪音、操作简单等优点。

一步水热改性石英砂支撑剂及性能研究

为提高石英砂在压裂液中的分散稳定性,采用十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)对传统石英砂表面进行改性。结果表明,CTAC质量分数为0.6%,在80℃中性条件下与石英砂反应120 min,可以使石英砂的沉降速度降低44.85%。改性前后石英砂与水的接触角由28.233°增至87.853°,表明石英砂表面的疏水性有大幅度改善,石英砂颗粒与水分子之间的排斥力增大。表面自由能由83.342 mJ/m^(2)降至22.379 mJ/m^(2),表面自由能降低使系统更加稳定,从能量的角度解释了改性后石英砂沉降速度降低的原因。改性后石英砂的zeta电位是改性前的2倍,石英砂颗粒之间的静电斥力明显增大,从而使颗粒之间不容易聚沉,体系更加稳定。

页岩气井用石英砂的耐老化机理研究

石英砂是非常规气体开采中非常实用的一种基础材料,在地层水模拟石英砂服役过程中,发现其破碎率下降。选用两种规格的石英砂在地层水中恒温浸泡不同时间,通过对浸泡前后的石英砂进行XRF、XRD、SEM、EDS、XPS、FT-IR等表征,探索石英砂的耐老化机理。XRF结果表明石英砂浸泡后ClO_(2)含量增加,XRD结果出现了SiCl_(4)和钙长石新峰,XPS结果出现了Cl2p和Ca 2p峰。这些结果揭示出地层水中的Cl-离子进入石英砂间隙中,与SiO_(2)反应生成SiCl_(4),从而生成硅酸凝胶,包覆在石英砂表面,阻断了石英砂与水的接触,加上石英砂表面附着有生成的钙长石,增加了石英砂的强度,从而提高了石英砂的抗破碎能力。

钢纤维-海泡石纤维优化铁尾矿砂-石英砂混合砂浆性能试验研究

为了在保证经济性的同时改善铁尾矿砂-石英砂混合砂浆的性能,选用钢纤维、海泡石纤维优化混合砂浆,研究了钢纤维、海泡石纤维单掺和以不同比例混掺对混合砂浆工作性能、力学性能和自然干燥收缩率的影响。结果表明,在单掺情况下,海泡石纤维对流动性的负面影响高于钢纤维,两种纤维分别以合适掺量掺入混合砂浆中,钢纤维对抗折强度和28 d自然干燥收缩率的改善效果优于海泡石纤维,而海泡石纤维对抗压强度的改善效果更佳;钢纤维-海泡石纤维以0.50%-1.0%和0.75%-1.0%组合混掺对矿浆力学性能和干燥收缩改善效果最佳。从性能改善效果和经济性角度综合考虑,确定了最优纤维掺量组合,即钢纤维、海泡石纤维掺量分别为0.50%、1.0%。在此掺量组合下,混合砂浆3 d、7 d和28 d抗折强度分别提升了15.8%、13.0%和12.5%,混合砂浆3 d、7 d和28 d抗压强度分别提升了16.2%、14.7%和13.9%,28 d自然干燥收缩率降低了32.8%,且经济性良好,每吨混合砂浆仅增加28.8元左右的成本。

高纯高白石英砂提纯机理研究

以广西灌阳石英砂为研究对象,探究酸对石英砂的最优浸出方式,研究了酸浸时间、酸浸温度、酸浸浓度、粒径大小等对石英砂提纯效果的影响。结果表明,混酸对Fe等金属杂质去除效果显著,酸浸温度40℃,酸浸时间5 h,4%草酸+1%HF对石英砂提纯效果最佳,白度达到87.8%,SiO_(2)含量(质量分数,下同)达到99.91%,Fe_(2)O_(3)含量降至0.0220%。此外,还与企业传统工艺对比分析了经济价值与可行性。

青海某脉石英制备初级高纯石英砂试验研究

以青海东昆仑某地脉石英矿为原料,对其进行工艺矿物学研究。根据原料分析结果,采用“破碎-色选-棒磨-分级-磁选-浮选-酸浸”的工艺对原料进行提纯,得到精矿SiO_(2)含量(质量分数,下同)为99.901%,Fe_(2)O_(3)含量降至3.4×10^(-6),Al_(2)O_(3)含量降至780×10^(-6),达到初级高纯石英砂要求。

典型光伏坩埚用高纯石英砂工艺属性对比研究

以美国矽比科公司、挪威TQC公司和中国江苏太平洋石英股份有限公司生产的3种坩埚用高纯石英砂为研究对象,通过激光粒度分析、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射等分析测试手段,对3种坩埚用高纯石英砂的粒度分布、微观形貌、化学成分、晶胞参数等特征进行分析。结果表明,美国矽比科公司和挪威TQC公司生产的坩埚用高纯石英砂粒度集中在200μm左右,形状和尺寸均匀程度均优于中国江苏太平洋石英股份有限公司生产的石英砂;3个样品均存在包裹体和个别元素含量略高情况,但不影响石英坩埚生产;石英砂化学元素含量会影响晶胞参数的变化,3个样品a值均偏小,中国江苏太平洋石英股份有限公司石英砂样品c值偏大;结合不同浸出介质石英砂微观形貌对比分析,3个石英样品均经过高温煅烧处理及氢氟酸酸浸处理,挪威TQC公司生产的坩埚用高纯石英砂中还存在硝酸酸浸的痕迹。

石英砂对UHPC力学性能的影响规律

研究了标准砂与工业石英砂作为细集料对UHPC100力学性能的影响规律。试验结果表明,两种养护条件下,标准砂UHPC3 d抗压与抗折强度增长较快,28 d两种砂的强度逐渐一致,但工业石英砂UHPC的抗折强度增长更高,抗拉强度与弹性模量则随着龄期呈明显增长趋势,不论是标准养护还是高温养护,工业用石英砂UHPC7 d力学性能更加突出,高温养护条件更佳。

河砂与石英砂对蒸养超高性能混凝土(UHPC)性能的影响及机理

本研究分别选用颗粒粒径分布相近的河砂与石英砂制备了不同胶砂比的超高性能混凝土(UHPC),探究了两种细集料对不同胶砂比情况下UHPC性能的影响。结果表明:(1)采用河砂制备的UHPC的扩展度稍大于采用石英砂者;(2)采用河砂制备的胶砂比为1.0的UHPC的抗压强度和抗拉强度最高,表现出明显的应变硬化现象,采用石英砂所制备的胶砂比为0.8的UHPC的抗拉强度最低,几乎无应变硬化现象;(3)细集料种类及胶砂比对水泥水化反应和掺合料火山灰反应的影响有限,蒸养条件下,硬化浆体中几乎无Ca(OH)_2存在;(4)UHPC内孔隙的直径大多小于1μm,胶砂比相同时,采用石英砂制备的UHPC所含孔径小于1μm孔的数量多于采用河砂者;(5)与石英砂相比,河砂与硬化浆体的界面过渡区较为致密,且采用河砂制备的UHPC中浆体对纤维的包裹性也较好。

石英砂剪切带内部结构演化特征的环剪试验研究

滑坡的宏观力学特性往往受滑带内部微观结构的影响,因此深入研究滑带内部微观结构的演变规律对于滑坡研究具有重要意义。通过石英砂环剪试验,模拟了剪切作用下颗粒状滑带的形成演化过程,利用CT扫描成像系统及图像处理技术,定量分析剪切带内部结构演变特征。研究结果表明:随着剪切位移增大,颗粒破碎导致剪切带内细颗粒逐渐增多,最终形成上下层细颗粒较少,核心层细颗粒富集的3层剪切带结构;剪切位移达到25 m时,细小颗粒在核心层两侧边界聚集形成细颗粒带,越靠近核心层边界细颗粒占比和颗粒磨圆度越大;剪切位移增大至100 m时,细颗粒带内形成2层连续发育细颗粒聚集的剪切滑动面。以上发现对于深入理解滑带的形成演化机制及内部结构的演变规律具有十分重要的意义。

江西某锂云母尾矿制备高纯石英砂试验研究

随着半导体、光伏等战略新兴产业的高速发展,其关键基础原材料石英资源变得愈发紧缺,对尾矿中的低品质石英砂进行高效分选提纯,可有效缓解我国高纯石英资源短缺的局面。本试验对江西某锂云母尾矿中的石英砂进行选矿试验研究,采用“磁选-擦洗-浮选-酸浸”试验工艺流程,研究不同试验因素对石英砂提纯效果的影响。结果表明,石英砂中SiO_(2)含量(质量分数,下同)由原矿73.75%提至99.90%,精矿总杂质元素含量降至977.83μg/g,其中Fe_(2)O_(3)含量从0.42%降至87.21μg/g,Al_(2)O_(3)含量从14.28%降至584.12μg/g,去除率分别为97.91%与99.59%,提纯效果较好,满足JC/T 2314—2015《光伏玻璃用硅质原料》对光伏砂质量要求。本研究有利于提升锂云母伴生石英矿的综合利用,提高伴生石英矿的价值。

某石英砂浮选降铁工艺及机理研究

对某石英砂沉降脱泥洗矿后浮选除铁工艺进行研究,考察调浆酸种类、矿浆pH值、调浆时间、捕收剂用量、浮选矿浆浓度等条件对石英砂精矿中铁含量的影响。结果表明:捕收剂采用十二烷基磺酸钠(SDS)反浮选脱除该石英砂中赤铁矿可以达到降铁的目的;浮选降铁较优的工艺条件为,石英砂原矿经脱泥后分级,106~450μm粒级的石英砂入浮,盐酸调节矿浆pH值至3、调浆时间2 min、浮选矿浆浓度20%、捕收剂SDS用量400 g/t、起泡剂松油醇用量25 g/t。最终可获得SiO2含量达98.84%、Fe2O3含量仅0.022%的石英砂精矿,满足无色玻璃工业的入料要求。此外,通过动电位测试发现,矿浆pH值约为3时处于石英和赤铁矿的等电点中间位置,此时捕收剂阴离子会选择性地作用于赤铁矿表面,从机理上初步解释了该pH值条件下赤铁矿得到较好脱除的原因。

高纯石英砂浮选工艺与药剂研究进展

高纯石英砂是半导体、光纤通信、光伏、航空航天等高新技术产业的基础原料,战略地位十分重要,直接关系到国家高新技术产业的健康可持续发展。作为高纯石英砂提纯工序中的关键一步,浮选技术的发展直接影响高纯石英砂原料的品质。对比分析了“有氟有酸”法、“无氟有酸”法以及“无氟无酸法”等主流浮选技术的优缺点,系统介绍了抑制剂、pH调整剂、活化剂等高纯石英砂浮选药剂的研究进展。在总结传统和新型合成药剂特点的基础上,阐述了目前高纯石英砂浮选行业面临的问题。为了突破国外高纯石英的垄断与封锁,尽可能降低浮选对环境的不利影响,发展环境友好型高纯石英砂浮选技术和开发绿色高效高纯石英浮选药剂将是未来的研究重点。

石英砂细度和掺量对G级油井水泥浆体系性能的影响

通常G级油井水泥石在高温环境下(≥110℃)易出现强度倒缩,可加入SiO2≥95%的石英砂作为高温强度衰退抑制剂。本文通过室内综合试验研究,测试了不同细度、掺量的石英砂对G级油井水泥石强度及浆体综合性能的影响,分析了水泥石的形貌结构和水化产物。结果表明:掺入30%~35%的石英砂(粒径80μm筛筛余10%~15%)可使其水泥石中高温水化产物的钙硅比降低至1.0,达到防止油井水泥石在高温下强度衰退的目的,但当温度由160℃升高至180℃时,水化产物雪硅钙石转化成硬硅钙石使其加砂油井水泥石强度降低,故可将160℃作为一个临界衰退点。以粒径80μm筛筛余10%~15%、掺量30%的加砂油井水泥为基准材料,与外加剂配伍设计了一套抗高温油井水泥浆体系配方,其水泥浆各项性能指标均能满足油田技术指标,可为后期抗高温水泥浆体系设计提供依据。

基于储能的石英砂高温换热装置设计

主要设计一款能产生90 t/h蒸汽量的快速流态化石英砂高温换热装置,以解决风力发电和光伏发电的不稳定性和不可调控性问题,把电能转变成高温热,再生成过热蒸汽,推动汽轮机转动,提供旋转惯量和一次调频能力,使产生的电能平滑输出。确定快速流态化石英砂高温换热装置的设计模型,确定设计的工况范围。通过计算换热器埋管与床层之间的传热系数,设计出快速流态化石英砂高温换热装置各系统的各项参数。

广西合浦县庞屋矿区石英砂矿地质特征及找矿方向探讨

天然石英砂矿是北海市的优势矿种之一,储量居广西之首、国内前列,主要为河湖相沉积砂矿床和海相沉积砂矿床,矿体具有埋藏浅、厚度大、品质高、分布广等特点。“十三五”以来,广西大力发展玻璃制造加工业,实施“双百双新”重大项目,北海市也规划打造千亿元硅产业。目前已有5家投资超100亿元的硅科技(玻璃)企业落户北海。为更好地为地区经济社会高质量发展提供矿产资源保障和基础地质服务,解决北海市战略性新兴硅产业发展紧缺的石英砂矿产资源问题,自治区和北海市加大了石英砂矿的勘查力度,新发现一批大中型石英砂矿床,庞屋矿区石英砂矿床就是找矿勘查成果之一。

中国天然石英砂矿床时空分布规律与成矿资源潜力分析

中国天然石英砂矿产地分布主要受新生代流域、海岸盆地、山间盆地及断陷盆地控制,成矿时间分布局限,形成时代主要集中于新近纪中新世至第四纪全新世,其中以全新世为主导,是中国天然石英砂矿的主要成矿时代,矿石质量较好。中国天然石英砂矿资源较丰富,地理分布较广,集中度高。矿床主要集中分布在广东、海南、广西、福建和山东的沿海地带。

海南福山油田流一段石英砂替代陶粒适应性评价及意义

页岩气、致密油气等非常规油气资源开发,关键在于提质增效降低成本。文章阐明了海南近海福山油田流一段薄互层致密砂岩采用本地石英砂替代陶粒作为主流支撑剂的低成本和优化裂缝导流能力的适应性特征;提供了海南本地20/40目石英砂和20/40目陶粒室内试验评价结果,在不同应力不同铺置浓度条件下, 20/40目石英砂和20/40目陶粒具有不同的导流能力;进一步揭示了地质参数相近两口开发井,在数值模拟优化试验基础上实施现场试验的结果:裂缝导流能力达到21D·cm,可满足流一段致密砂岩储层的导流需求;在35Mpa应力条件下, 10kg·m-2铺置浓度的20/40目石英砂可获得21D·cm以上的导流能力。现场试验表明,石英砂试验井压裂后前期基本可与陶粒试验井效果相同,随着开采时间延长,使用陶粒井的累计产油量和稳产有效期均超过使用本地石英砂开发井。因此,陶粒支撑剂经济效益更高,陶粒支撑剂值得继续长期和规模化使用。

固体进样-直接测汞法测定石英砂中汞的含量

高纯石英广泛应用于光纤通讯、太阳能光伏、航空航天、电子及半导体等高新技术产业,在新材料新能源战略性新兴产业中具有重要地位。高纯石英最早采用一、二级天然水晶为原料,随着高科技行业的快速发展,有限的天然水晶资源逐渐枯竭,不能满足高纯石英的巨大市场需求。从20世纪70年代开始,一些高纯石英砂新制备方法逐渐出现,如美国以花岗伟晶岩、日本以细粒伟晶岩、俄罗斯和德国以变质石英岩及脉石英为原料加工制备高纯石英。

动能歧视碰撞-电感耦合等离子体质谱法测定高纯石英砂中16种元素

采用动能歧视碰撞模式消除多原子离子干扰,以干扰方程扣除Sr对Ca的双电荷干扰,建立一种用单四级杆电感耦合等离子体质谱仪同时测定Al、Ca、Cr、Cu、Fe、Ge、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、P、Sr、Ti、Zn 16种杂质元素含量的方法,检出限为0.001~0.1μg/g,样品回收率为92%~110%。将其应用于高纯石英标准物质测定,结果的相对误差(RE)为-29.03%~10.77%,相对标准偏差(RSD)不大于6.0%(n=10)(仅考察给出认定值的元素)。方法用于4N8纯度高纯石英砂中杂质含量的测定,结果满意。