磁选粉煤灰砂浆压敏性及其机理分析

对普通粉煤灰进行磁选,得到了磁选粉煤灰.研究了磁选粉煤灰砂浆的压敏性,分析了其产生的机理.结果表明:当磁选粉煤灰掺量达到"渗滤阈值"即40%(质量分数)后,砂浆具有良好的导电性;单轴压力下,磁选粉煤灰砂浆具有优良的压敏性;三轴压力下,当压力较小时,随着围压的增大,磁选粉煤灰砂浆压敏性逐渐降低;随着磁选粉煤灰掺量的增加,砂浆压敏性逐渐增强;随着龄期的延长,磁选粉煤灰砂浆压敏性有所减弱.压力作用下,Fe3O4晶体中的电子吸收能量后通过隧道效应在Fe2+和Fe3+之间交换,并穿透水泥基体的势垒产生跃迁,形成隧道电流,从而使磁选粉煤灰砂浆具有压敏性.

磁选粉煤灰砂浆的导电性研究

Fe3O4具有很强的磁性,利用简单的磁选工艺将普通粉煤灰中的铁氧化物(Fe1-δO)吸取出来,可得Fe3O4含量较高的磁选粉煤灰。Fe3O4在常温下的电导率为2.5×104Ω-1.m-1,和沥青基碳纤维的电导率为同一数量级。利用磁选粉煤灰作为导电材料可以制备出具有良好导电性能和力学性能且成本低廉的导电砂浆。随着磁选粉煤灰掺量的增加,粉煤灰颗粒互相接触并逐渐形成局部导电网络,使电子和空穴可通过隧道效应跃过水泥基体阻隔所形成的势垒进行传导;当磁选粉煤灰掺量超过"渗滤阈值"后,砂浆的导电性明显增强,与掺加细集料的碳纤维导电砂浆的导电性接近。

磁选粉煤灰对CFRC压敏性的影响

改善碳纤维增强水泥(CFRC)的压敏性有助于提高其感知应力应变的能力。采用两电极法研究了磁选粉煤灰部分取代水泥对CFRC压敏性的影响,分析了磁选粉煤灰掺量、铁氧化物含量等因素影响CFRC压敏性的规律及机理。结果表明,碳纤维质量掺量≤0.8%时,用铁氧化物含量达到30%的磁选粉煤灰取代20%～30%的水泥来制备CFRC时可以显著改善CFRC的压敏性;碳纤维质量掺量为1.2%时,掺加磁选粉煤灰不利于提高CFRC的压敏性;磁选粉煤灰对采用最大长度为3和5mm的碳纤维制备的CFRC的压敏性具有显著改善效果。掺加适量磁选粉煤灰使CFRC在碳纤维掺量较低时仍然可以获得良好压敏性,并显著降低CFRC的制备成本。

粉煤灰磁珠精细化分级试验研究

粉煤灰的磁选产物磁珠中Fe含量差异大,物化性质波动范围广。研究采用套筛与摇床对磁珠进行联合分级,获取了粒径和密度不同的产物,并对产物的物化性质进行了分析。磁珠筛分试验得到〉75、75~58、58~38、<38μm粒级的分级产物,随着磁珠粒径减小,Fe含量依次为22.48%、38.07%、46.03%、52.44%。选取<38μm粒级磁珠再进行摇床分级试验,得到三组密度不同的产物,随着密度增加,Fe含量依次为47.49%、64.36%、71.43%。研究结果表明,粉煤灰磁珠通过筛分与摇床联合的精细化分级,可实现铁含量的富集,有利于对磁珠进行高值化利用。

热电功能砂浆的塞贝克效应及其增强

研究了利用磁选粉煤灰烧结骨料制备的热电功能砂浆的塞贝克效应(Seebeck effect)以及金属氧化物粉末对热电功能砂浆塞贝克效应的增强效果.结果表明:热电功能砂浆具有较高的塞贝克系数和电导率,所掺入的金属氧化物粉末为热电功能砂浆体系提供了新的载流子并且提高了载流子的有效质量,其塞贝克系数较未掺金属氧化物的热电功能砂浆提高了1个数量级,较碳纤维增强水泥基材料(CFRC)提高了3个数量级;掺入金属氧化物并不会显著降低热电功能砂浆的电导率,且可获得较高的功率因数(PF);选取具有P型和N型两种半导体性质的金属氧化物热电功能砂浆串联组成1组热电转换装置,在35℃温差下可获得1.97V的开路电压.