硬硅钙石晶须对高温下油井水泥强度的影响

针对稠油热采过程中高温下固井水泥环强度下降严重的问题,以SiO_(2)为硅源,Ca(OH)_(2)为钙源,采用水热合成法制备了硬硅钙石晶须(C_(6)S_(6)H),并将其应用在油井水泥中抑制水泥石在高温下的强度衰退。通过热重分析仪(TG)、红外光谱仪(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱仪(EDS)表征了C_(6)S_(6)H晶须的结构。TG分析表明:所制备的C_(6)S_(6)H晶须热稳定性好,在900℃时质量损失仅为3.57%。FT-IR和XRD分析结果表明:所制备的C_(6)S_(6)H晶须晶型完整,结晶度高;通过SEM观察所制备的C_(6)S_(6)H晶须呈针状纤维形态,利用图像处理软件分析C_(6)S_(6)H晶须SEM图,计算得出C_(6)S_(6)H晶须长度范围在1~16μm,长径比范围为15~55。水泥石抗压强度测试结果表明:该晶须材料对水泥石高温下强度的衰退有很好的抑制作用。加砂水泥石养护7 d,养护温度为280℃时的水泥石抗压强度为6.4 MPa,相比100℃时的水泥石抗压强度下降率高达78.8%;而加入C_(6)S_(6)H晶须的加砂水泥石养护7 d,在养护温度为280℃时的水泥石抗压强度为23.2 MPa,相比100℃时的水泥石抗压强度仅下降了48.7%,并且加入C_(6)S_(6)H晶须的加砂水泥石抗压强度在温度超过100℃后始终保持在20 MPa以上。通过全自动压汞仪,SEM分析了水泥石的微观结构,掺入C_(6)S_(6)H晶须的加砂水泥石在温度超过200℃后,C_(6)S_(6)H呈高长径比的针状网络结构并分布在水泥石中,没有出现加砂水泥石中C_(6)S_(6)H堆叠、板结的情况,细化了水泥石的孔径结构,提高了水泥石内部结构的致密性,有效抑制了水泥石高温强度衰退。

原料活性匹配对制备超轻硬硅钙石制品的影响

通过动态水热合成法制备出中空度大的球形硬硅钙石二次粒子。制备超轻硬硅钙石制品必须使用高活性的石灰作为钙质原料,而所使用的硅质原料活性应与之相匹配。作者据此进行实验研究,初步找出了其活性匹配的关系。结果表明,活性度为385的石灰应与中位粒径为4.597μm的石英粉相配。

利用电石渣制备硬硅钙石

利用动态水热合成工艺,首次采用电石渣作钙质原料合成了硬硅钙石。探讨了原料、电石渣处理方法和水热合成工艺参数等因素对合成硬硅钙石晶体结构和微观形貌的影响,并采用XRD和SEM对其结构和形貌进行了分析及表征。结果表明,煅烧后的电石渣可以制备出纯度较高且结晶良好的硬硅钙石;电石渣处理方法对合成硬硅钙石晶体及其二次粒子形貌有很大的影响;煅烧后的电石渣与分析纯CaO作钙质原料制备硬硅钙石的水热合成工艺参数基本一致。

基于电石渣的硬硅钙石晶须的制备与表征

利用水热合成工艺,以电石渣作钙源合成了硬硅钙石晶须。用HCl对电石渣进行酸洗除杂,采用控制电石渣浆pH值,Ca（OH）2选择性溶解的方法去除电石渣中的其它杂质。采用ICP、XRD、SEM和DSC-TG分析了电石渣酸洗后的杂质含量及产品的晶相组成、微观形貌和耐温性。结果表明：控制pH值让电石渣中的化学组分选择性溶出,可使电石渣得以净化,成为制备硬硅钙石晶须的钙源;不同酸洗pH值、水热合成温度及保温时间对电石渣钙回收率、杂质去除率及合成的硬硅钙石晶须形貌具有很大的影响。比较适宜的制备条件是：电石渣酸洗pH=8、水热合成工艺参数220℃保温20 h。制备出的硬硅钙石晶须长径比为100－400,最高使用温度可达1000℃。

石英微粉表面结构对硬硅钙石中空二次粒子形貌的影响

利用TEM、SED和EDS方法，检测石英微粉表面非晶态层的厚度，估算出非晶态二氧化硅所占的体积和质量百分含量，并着重研究石英微粉表面非结晶层对水热反应合成硬硅钙石中空二次粒子球形貌的影响．通过XRD和XEM方法鉴别反应料浆的晶相组成和形貌．结果表明：石英微粉表面存在少量非晶态二氧化硅时，未影响硬硅钙石中空二次粒子球的合成；而非晶态二氧化硅的含量较高时，会阻碍硬硅钙石中空二次粒子球的合成，最终形成硬硅钙石晶体和托贝莫来石晶体的堆积体．

电石渣热处理条件对合成超轻硬硅钙石的影响

采用DTA/TG研究了电石渣的热处理性能,采用XRD及SEM等检测手段,研究了经不同温度煅烧后电石渣的矿物组成、形貌以及热处理条件对石灰活性及合成硬硅钙石的影响。结果表明,电石渣经适当煅烧处理后可以作为钙质原料制备超轻硬硅钙石。不同电石渣煅烧温度对合成产物的晶相组成没有影响,但对石灰活性及合成产物的微观形貌有较大的影响。700、800℃煅烧电石渣制备的石灰乳活性大,合成得到的硬硅钙石粒子球形度完整;而900、1000℃煅烧电石渣制备的石灰乳活性小,合成得到的硬硅钙石球形粒子直径小,且倾向于紧密团聚。

晶质二氧化硅与工业石灰水热合成硬硅钙石反应历程

针对硬硅钙石水热反应历程研究中存在的分歧,以不同活性的石英粉和工业石灰为原料,在200℃保温条件下对此进行了研究。X射线衍射及SEM扫描电镜对水热产物的分析结果表明,原料活性,尤其晶质二氧化硅的粒度,对硬硅钙石水热反应历程有很大影响。石英粉的中位径为13.13μm时,SiO2与Ca(OH)2的水热反应经过C-S-H相后,不经过托贝莫来石中间相,直接转化为硬硅钙石相。而石英活性较大时,托贝莫来石与硬硅钙石共存于水热产物中。通过控制原料活性以及反应条件,可提高硬硅钙石转化率,有利于提高硬硅钙石型保温制品的性能。

石灰活性对中空硬硅钙石二次粒子球形貌的影响

研究了石灰CaO晶粒尺寸和消解速度对合成中空硬硅钙石二次粒子球的影响。CaO对晶粒尺寸小，石灰消解速度快。CaO晶粒对合成硬硅钙石晶体没有影响，但影响硬硅钙石二次粒子球的形貌。CaO晶粒尺寸小能形成中空二次粒子球，球尺寸随CaO晶粒尺寸增大有所增大。CaO晶粒一旦烧结变粗则形成的是硬硅钙石堆积团。

几种添加剂对合成硬硅钙石二次粒子形貌的影响

在利用高纯度钙质、硅质原料合成硬硅钙石过程中分别加入少量的Sr(NO3)2,Mn(CH3COO)2·4H2O,ZrOCl2·8H2O3种添加剂对硬硅钙石二次粒子形貌的影响。实验结果表明,单纯使用高纯度原料生成硬硅钙石结晶不好,纤维不明显;在原料中加入Mn(CH3COO)2·4H2O添加剂后,对于生成的硬硅钙石晶体有一定的帮助,可以看到比较明显的硬硅钙石纤维;原料中加入Sr(NO3)2添加剂后有利于生成硬硅钙石晶体,硬硅钙石二次粒子球形明显,也可以看到明显的硬硅钙石纤维;加入适当少量ZrOCl2·8H2O的添加剂后进一步可以获得结构中空的大直径超轻硬硅钙石二次粒子及良好的硬硅钙石纤维。

硬硅钙石中空二次粒子球形成机理的探讨

利用X射线衍射、扫描电镜等手段 ,对SiO2 CaO H2 O反应保温过程中产物的各种形态进行了研究。认为 :硬硅钙石针状晶体是平衡反应的最终产物 ,在适当的温度、压力下 ,经过一定的反应时间就能生成。而中空二次粒子球的形成则是一个动力学控制过程 ,在整个成球反应过程中 ,石英粉的溶解速度是关键。

硬硅钙石复合隔热涂料制备与隔热性能测试

以硬硅钙石作阻隔型填料,以金红石型二氧化钛和中空玻璃微珠为反射型功能填料,制备建筑外墙隔热涂料。研究了单掺硬硅钙石、金红石型二氧化钛、中空玻璃微珠以及复合添加3种填料对涂层隔热性能的影响。结果表明:单掺硬硅钙石、金红石型二氧化钛或中空玻璃微珠均可提高涂层隔热性能,硬硅钙石的适宜掺量为9%,金红石型二氧化钛的适宜掺量为30%,空心玻璃微珠的适宜掺量为20%;复合掺入硬硅钙石、金红石型二氧化钛和空心玻璃微珠可进一步提高涂层隔热性能,掺量为9%、30%和15%时,涂层的热反射率可达93.69%。按建筑行业标准JG/T235—2008《建筑反射隔热涂料》进行检测,涂料对波长为250～2 500 nm范围内的太阳反射比为0.85,半球发射率为0.87,隔热温差为13℃,符合标准要求;空心玻璃微珠、二氧化钛和硬硅钙石复合掺入后,发挥协同作用,能更加有效地提高涂层的隔热性能。

硬硅钙石动态水热法合成及其微观形貌控制

使用粉石英和消石灰为原料，采用动态水热法合成了硬硅钙石，当氧氯化锆添加量Zr／（Ca＋Si）=0．02或白炭黑掺量占硅质原料总量12％，保温阶段搅拌速度200rpm时，合成硬硅钙石制品体积密度小于70kg·m^-2，达到保温绝热用材料超轻型水平。超轻制品显微分析结果表明，硬硅钙石纳米纤维相互交叉缠绕形成形状规则、大小均匀的球形团聚体，这种二次粒子平均粒径50～80μm，内部中空。形成中空二次粒子微观结构是获得超轻硬硅钙石制品的关键。ZP^4＋能与Ca^2＋发生置换反应，非晶质白炭黑比结晶质粉石英有着更高的反应活性，搅拌速度可控制扩散及传质速度，因此可通过调节氧氯化锆用量、白炭黑掺量和保温阶段搅拌速度来调节水热反应速度，从而有利于形成硬硅钙石中空二次粒子的微观结构。

硬硅钙石水热合成的形成历程及硝酸锶对它的影响

利用XRD ,SEM ,TEM等方法对动态水热法合成硬硅钙石的形成历程进行了研究 ,由于C -S -H凝胶不能在高于 2 0 0℃温度下稳定存在 ,使硬硅钙石在 180℃和 2 2 0℃时的形成历程不同 .配料中加入硝酸锶 ,提高料浆的离子强度 ,产生原盐效应 ,降低了C -S -H凝胶的生成速率 ,延缓了硬硅钙石的形成 .硬硅钙石合成过程中的料浆中固体粒子的 ζ电位是不断变化的 ,加入硝酸锶 ,可以降低料浆固体粒子ζ电位的绝对值 。

激光脉冲法测量硬硅钙石绝热材料热扩散率

本文采用非线性参数估计方法来确定硬硅钙石型微孔硅酸钙绝热材料的热扩散率．首先将绝热材料夹在两个金属片之间制成夹层结构试样，采用激光脉冲法测量试样背面温升；然后通过理论温升曲线与实验测得的温升曲线的拟合，来估计绝热材料的热扩散率．采用非线性参数估计可同时估计出热扩散率、散热系数以及试样吸收的能量．通过实验确定出进行热扩散率测量的绝热材料最佳厚度为1．6～1．9mm；由试样厚度精度和接触热阻所引起的测量误差在5．8％以内。

锆硅渣动态水热合成硬硅钙石的研究

以氧氯化锆生产排放的酸性锆硅渣为主要原料,经脱酸除杂得到硅凝胶,按nCaO∶nSiO2=1∶1、W∶S（水/固质量比）=30∶1与消石灰加水混合均匀,采用动态水热法合成硬硅钙石。利用XRD、FT-IR、SEM等方法,研究了硬硅钙石的合成条件和合成机理。结果表明,锆硅渣经消石灰中和水洗可有效脱酸除杂,并可降低硅凝胶的[SiO4]4-聚合度,提高其反应活性。用此硅凝胶作硅源,在200℃下反应6 h即可合成长径比为40~60的纯相纤维状硬硅钙石。反应过程中,硬硅钙石系由CSH凝胶直接转化而成,未经历托贝莫来石相的过渡。

硬硅钙石—SiO_2复合纳米孔超级绝热材料

纳米孔超级绝热材料的概念起源于 2 0世纪 90年代初期 ,但纳米孔超级绝热材料的研制却是近年来提出的新课题。随着纳米材料的研究在国内外的蓬勃开展 ,纳米孔超级绝热材料的研究也不断向实用化和工程化发展。本文综述了纳米孔超级绝热材料的研究现状、主要研究成果和应用前景。介绍了纳米孔超级绝热材料的概念、绝热原理及制备方法 ,提出了硬硅钙石—SiO2 气凝胶复合纳米孔超级绝热材料研制的初步设想。

超轻硬硅钙石型硅酸钙绝热材料制备技术国内外研究现状

超轻硬硅钙石型硅酸钙绝热材料是一类非常重要的绝热材料,国内外对超轻硬硅钙石型硅酸钙绝热材料制备进行了较为深入的研究。综合国内外超轻硬硅钙石型绝热材料制备技术研究现状,指出我国超轻硬硅钙石型绝热材料制备技术的不合理之处。超轻硬硅钙石型绝热材料制备的技术关键在于选择良好的钙质原料、硅质原料、外加剂以及制备工艺流程。

硬硅钙石二次粒子对焦化废水氨氮的吸附性能

采用纳米级硬硅钙石二次粒子处理焦化废水中的氨氮(NH3-N)。结果表明,硬硅钙石的吸附平衡时间为180min,吸附等温线分别符合Freundlich和Langmuir方程,即为qe=0.4345Ce 0.3269和qe=0.0745Ce/1+0.0283Ce,计算单层吸附最大吸附量为2.6357mg·g-1。与活性炭相比,当投加量为2.5g·100mL-1时,NH3-N的平衡吸附量分别为1.35mg·g-1和1.60mg·g-1,去除率分别为45.55%和47.25%,一定程度上说明硬硅钙石的吸附性能优良。

粉石英和白炭黑作为硅质原料合成硬硅钙石的研究

利用粉石英和白炭黑作为硅质原料,采用动态水热法合成了硬硅钙石,成型后的制品体积质量分别为123kg/m3和374kg/m3。硅质原料的反应活性对合成硬硅钙石的结晶程度和聚集形态均有显著影响。由粉石英制备的硬硅钙石二次粒子球具有中空结构,而白炭黑对应样品则以纤维聚集成的块体为主,成球差。白炭黑合成的硬硅钙石硅氧骨架晶格有序度较低,晶胞也较小。

用稻壳灰水热合成硬硅钙石的研究

研究了用稻壳灰作硅质材料水热合成硬硅钙石。结果表明，在合理选择钙硅比、水固比、搅拌时间、反应时间、反应温度等水热合成条件的情况下，稻壳灰中的ＳｉＯ＿２能够与Ｃａ（ＯＨ）＿２反应生成硬硅钙石晶体，并且这种纤维状的晶体还能相互交织成二次球形粒子。