利用高硅铁尾矿制备蒸压加气混凝土

利用高硅铁尾矿(HIT)制备高硅铁尾矿蒸压加气混凝土(HIT-AAC),研究了HIT细度、钙硅比对HIT-AAC料浆性能和试块物理力学性能的影响;结合XRD、FTIR和SEM对HIT-AAC进行微观分析。结果表明:随着HIT细度的增大,料浆扩散度、发气速率、发气高度均有所降低,最终发气时间缩短,试块的干密度和抗压强度均有所提高;随着钙硅比的增大,料浆扩散度减小和试块干密度先下降后上升,发气速率和发气高度增加,最终发气时间缩短,抗压强度先提高后降低,当钙硅比为0.65时抗压强度最高,为4.29 MPa。水化产物主要为石英和托贝莫来石,随着钙硅比的增大,托贝莫来石由针棒状结构转为片状结构。

不同应变率加载下硅的高压相变行为

高压相变是凝聚态物理、地球与行星科学、材料科学等领域关注的核心问题之一,而加载应变率是相变动力学过程的重要影响因素。由于动态加载下物质相结构原位诊断技术的不足以及宽广加载应变率下物质高压相变系统实验研究的缺失,难以开展基于原子尺度物理机制的相变动力学过程建模和数值模拟研究。由于硅的高压相极其丰富,且拥有大量亚稳相,动力学因素在其高压相变过程中发挥着至关重要的作用,因此,硅是研究高压相变动力学的理想材料,对普适相变动力学过程的理论建模具有重要意义。以硅为例,介绍其在准静态、中等应变率和高应变率加载下的相变行为,探讨加载应变率对其高压相变行为的影响。

高真空硅脂的结构研究

文章采用中红外(MIR)光谱技术开展了高真空硅脂的结构研究。研究发现:高真空硅脂结构的红外吸收峰对应的振动模式主要包括CH_(3)不对称伸缩振动(ν_(asCH_(3)-高真空硅脂))、CH_(3)不对称弯曲振动(δ_(asCH_(3)-高真空硅脂))、CH_(3)对称弯曲振动(δ_(sCH_(3)-高真空硅脂))、Si-O伸缩振动(ν_(Si-O-高真空硅脂))、Si-C伸缩振动(ν_(Si-C-高真空硅脂))和CH_(3)面内摇摆振动(ρ_(CH_(3)-高真空硅脂)),高真空硅脂中助剂结构的红外吸收峰对应的振动模式主要包括C=O伸缩振动(ν_(C=O-助剂结构-高真空硅脂))、CH_(2)对称伸缩振动(ν_(sCH_(2)-助剂结构-高真空硅脂))、COO^(-)不对称伸缩振动(ν_(asCOO^(-)-助剂结构-高真空硅脂))。MIR分析证明高真空硅脂与二甲基硅油的结构基本一致。进一步开展了半定量研究,发现高真空硅脂中的助剂主要包括羰基化合物抗氧化剂(相对质量分数约为1.0%)和羧酸盐稳定剂(硬脂酸锂,相对质量分数约为1.4%)。

小晶粒高硅铝比NaY分子筛低温合成研究

采用自制的偏铝酸钠为合成导向剂,在低温下水热晶化合成出了小晶粒高硅铝比的NaY分子筛。考察了合成导向剂的陈化温度、陈化时间、晶化碱度、晶化温度和晶化时间对产品的影响,得到了制备NaY分子筛最佳的工艺条件,并进行了放大制备。在此条件下,NaY分子筛结晶度(峰面积)≥90%,结晶度(峰高)≥85%,硅铝比≥5.5,晶粒尺寸均在(100~200)nm,不仅优于工业标样的指标要求,且易于放大。

Fe_(2)O_(3)对高硅碱性球团固结性能的影响

深入研究Fe_(2)O_(3)对于高硅碱性球团生球以及成品球性能的影响,有助于促进基于我国铁矿资源特征的低碳炼铁技术发展。本文通过调整碱性球团用混合料中Fe_(2)O_(3)的含量,解析Fe_(2)O_(3)对高硅碱性球团生球、预热球和成品球性能的影响规律,并采用扫描电镜以及图像识别处理系统表征高硅碱性球团的微观矿相结构。结果表明:随着混匀矿中赤铁矿配比的提高,高硅碱性球团生球、预热球和成品球的抗压强度均有所降低,随着Fe_(2)O_(3)配比的升高,成球性能劣化,生球的抗压强度降低至9.04 N/P。赤铁矿连晶固结性能变差,成品球的强度降低至3433 N/P。当两种矿粉的配比为50%时,球团孔隙率急剧增大为32.8%,A矿粉配比不宜超过40%。微观矿相结果表明,随着Fe_(2)O_(3)含量的增加,球团内部小颗粒尺寸晶粒变多,大颗粒尺寸晶粒减少,平均颗粒面积减少,晶粒间连晶性能变差,固结性能削弱,内部孔隙率提高。在制备高硅碱性球团时,含Fe_(2)O_(3)的精矿粉配加不宜太高,会对球团矿的固结性能产生不利影响。

印度高硅铁矿粉烧结性能试验研究

对印度高硅铁矿粉进行了理化性能的检测分析,根据鞍钢实际原料条件开展了印度高硅铁矿粉与鞍钢自产铁精矿的烧结杯配矿试验研究。实验结果表明,印度高硅铁矿粉矿配比对烧结矿转鼓强度和利用系数的影响较大,随着印度高硅铁矿粉矿配比的增加,烧结矿的成品率降低、燃耗增加,烧结矿[10,40)mm粒级占比降低、(0,5)mm粒级占比升高,烧结矿的低温还原粉化指标变差。综合考虑烧结生产各技术指标,印度高硅铁矿粉的的最佳配比为10%~20%。从提高低温还原粉化指标角度,印度高硅铁矿粉的的最佳配比10%左右为宜。

高硅铁精矿碱性球团性能优化试验

碱性球团的应用可提高球团矿入炉比例,能有效降低渣比、能源消耗,提高高炉利用系数、减少碳排放。本文通过研究碱度对高硅铁精矿球团制备的影响,明确采用链箅机—回转窑法生产高硅铁精矿碱性球团的最优工艺参数。试验结果表明:石灰石的成球性指数高于铁精矿;石灰石在生球内部均匀分布,无明显偏析现象;提高球团碱度后,生球的性能变化不大。提高预热温度能增大球团抗压强度;随着焙烧温度的提高,不同碱度焙烧球的抗压强度有所增大,且在各个焙烧温度点,基本呈现碱度越高,球团抗压强度越大的规律。在焙烧温度为1 230℃,焙烧时间为10 min时,各碱度焙烧球抗压强度均能达到3 000 N/P。在低碱度球团中,熔剂与铁精矿反应生成硅酸盐或钙铁硅酸盐矿物;在高碱度球团中,黏结相矿物转变为以铁酸钙为主。球团的还原膨胀率随着碱度的提高呈先升高后下降的趋势。当碱度为0.8时,球团还原膨胀率最大,超过了20%;当碱度大于1.0时,球团还原膨胀率低于10%。

带式焙烧机工艺高硅镁质熔剂性球团制备特性

本文以高品位磁铁精矿(O矿)、高镁磁铁精矿(K矿)和高硅赤铁矿粉(Y矿)为原料,根据某钢厂现场原料配比40%O矿+20%K矿+40%Y矿,在实验室开展模拟带式焙烧机工艺的高硅镁质熔剂性球团制备特性研究,揭示了二元碱度(CaO/SiO 2为0.5~0.9)对球团焙烧特性、成品球团冶金性能(还原度RI、还原膨胀指数RSI和动态法低温还原粉化指数LTD+3.15 mm)和矿相学特征的影响规律。结果表明:提高球团碱度有利于改善球团焙烧和冶金性能,在0.5~0.9的碱度范围内,球团的还原度≥65.38%、还原膨胀指数15%、动态低温还原粉化性能优良(≥98.88%)。矿相分析结果表明,所制备高硅镁质熔剂性球团的固结形式主要为Fe 2O 3再结晶,提高碱度利于形成更多液相从而促进固结,降低球团孔隙率,从而生产出性能良好的成品球团。本研究将为工业生产实践提供有力支撑和重要借鉴。

高镍/碳硅三元锂离子电池循环老化机理研究

高镍锂离子电池具有能量密度大、功率密度大等特征,目前得到了广泛使用,但是老化造成的电池容量损失一直是制约高镍锂离子电池高效利用的问题。本工作对高镍/碳硅锂离子电池的老化机理进行了研究,开展了高镍/碳硅型锂离子电池循环老化实验,利用无损和有损测试全面分析了不同寿命阶段的高镍/碳硅三元锂离子电池老化模式并进行验证。分析结果表明,锂离子电池容量衰减呈现两个阶段;第一阶段电池容量呈线性损失,容量损失主要由锂离子的损失导致,老化主要机理是SEI膜的生长和负极材料的损失;第二阶段电池容量骤降,容量损失主要由锂离子损失和电导率损失共同导致,老化主要机理是正极材料的溶解与正极晶体的不可逆性改变和电池隔膜的堵塞;通过计算机断层扫描分析不同寿命阶段锂离子电池整体形貌表明电池生产过程中的初始影响对电池老化部位影响明显,XPS测试结果表明正负极表面钝化层在整个锂离子电池循环实验中不断增厚,且负极材料表面存在过渡金属Ni的沉积,极大地影响了电池的储能能力。本工作揭示了高镍/碳硅锂离子电池老化特性和机理,对高镍/碳硅锂离子电池的梯级利用具有重要理论指导意义。

高硅氧化锰矿还原焙烧-酸浸工艺研究

依据锰矿的赋存形态,采用还原焙烧-酸浸法处理高硅复杂氧化锰矿,考察了焙烧温度、焙烧时间、煤与矿质量比、浸出温度、浸出时间、初始硫酸浓度、液固比等因素对锰浸出率的影响。结果表明,在焙烧温度880℃、焙烧时间1.5 h、煤与矿质量比18%、浸出温度55℃、浸出时间2 h、初始硫酸浓度1.80 mol/L、液固比5 mL/g条件下,锰浸出率达95.83%。

高炉渣提取硅制备高性能锂离子电池硅碳负极材料的研究

以高炉渣中提取的硅材料BFSi为硅源、聚丙烯腈(PAN)为碳源制备锂离子电池硅碳负极材料,研究了硅与聚丙烯腈的配比对BFSi@C材料电化学性能的影响。结果表明:BFSi与PAN质量比3∶1时制备的BFSi@C样品在0.5 A/g电流密度下初始充电比容量为1884.99 mAh/g,经过100次循环后,充电比容量仍有1509.32 mAh/g,容量保持率为80.07%;在高电流密度下,BFSi@C材料表现出优异的倍率性能。与商业硅材料相比,BFSi@C具有更高的循环容量和更好的倍率性能,在5 A/g电流密度下比容量高达538.31 mAh/g。

温度对高硅氧基体玻璃纤维性能的影响及其机理探索

针对经石蜡型浸润剂涂覆后的高硅氧基体玻璃纤维原丝,在高温环境下性能、生产利用率下降的问题,深入研究了温度对其性能的影响规律,并对机理进行了讨论。采用红外、热重、扫描电镜等分析手段,对不同形态的高硅氧基体玻璃纤维原丝在不同温度、不同存放时间下的性能进行了表征。结果表明,随着温度的升高,浸取液碱性增强,机械性能下降,同时纤维丝表面晶体析出越多,且存在碳酸根。因此,可以得出,温度影响高硅氧基体玻璃纤维性能的根本原因,可能在于高温促进了纤维中Na^(+)运动,加快了其与纤维表面水分子中H+的离子交换,从而加速了纤维结构的破坏,导致性能下降。

低碱高硅率高铁水泥的研发与生产实践

通过优选碱含量低的原材料、采用高硅率生料配料、改进熟料煅烧工艺操作、合理控制水泥粉磨指标,研发生产了水泥碱含量小于0.40%、熟料硅率为3.5的低碱高硅率高铁水泥,满足了国家重点工程高铁建设项目需要。

高硅金属化球团冶金性能研究与分析

为了向高炉提供质量、性能稳定的高硅金属化球团,采用还原性试验、低温还原粉化性试验、熔滴试验等方法研究了高硅金属化球团各项冶金性能以及影响冶金性能的因素。研究表明:高硅金属化球团具有高金属化率、高铁品位、优良的还原性能、无低温还原粉化等优点,软熔性能随高硅金属化球团SiO_(2)含量升高而变差,而熔滴性能优于烧结矿和氧化球团矿。在高炉中配加一定比例的高硅金属化球团有利于降低焦比,从而降低高炉冶炼成本。但考虑到减小焦炭使用后影响高炉“骨架”,其配加比例待高炉进一步验证。

响应曲面法优化超声协同活化剂浸出高硅低锗氧化锌烟尘研究

为了最大化高硅低锗氧化锌烟尘(ZOD)中锌、锗提取效率,研究了采用响应曲面法(RSM)构建并优化了十二烷基硫酸钠(C_(12)H_(25)SO_(3)Na)辅助下的超声强化浸出过程,并建立了锌、锗浸出率的精确预测模型。结果表明:在单因素试验基础上,运用RSM确定的最优浸出条件为浸出温度70℃,液固体积质量比8 mL/1 g,初始酸质量浓度160 g/L,该条件下的锌浸出率达96.94%,锗浸出率为85.41%;C_(12)H_(25)SO_(3)Na在浸出过程中发挥了关键的硅胶抑制剂作用,有效阻止了硅离子聚合成硅胶,这一效果在超声波的协同作用下更为显著,体现了温度、超声波与C_(12)H_(25)SO_(3)Na三者之间的显著协同效应。研究结果能为高硅低锗氧化锌烟尘的资源化利用提供高效的回收策略,并为其他高硅废弃物的回收提供技术参考。

LiFSI-LiPF_(6)电解液在高镍/硅碳锂电池中的应用

高镍/硅碳体系是最具潜力的下一代高能量密度锂离子电池体系,但由于电池循环稳定性差,目前规模化应用受限。研究认为,构建稳定的SEI是提升高镍/硅碳电池容量保持率的关键方法之一。传统电解液中六氟磷酸锂(LiPF_(6))会产生酸腐蚀性产物,不利于SEI的稳定;双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)作为一种新秀锂盐被证明有优异的热稳定和成膜性能,会腐蚀正极集流体。研究了LiFSI-LiPF_(6)双盐电解液在高镍/硅碳软包电池中的应用,通过化成、循环和储存测试,评测其电化学性能。结果表明,LiFSI-LiPF_(6)电解液可以降低电池化成产气量和内阻,提升电极稳定性,0.6mol/dm^(3)LiFSI+0.6mol/dm^(3)LiPF_(6)电池循环1000圈后的容量保持率最高,达75.66%,其储存电压降比LiFSI单盐电池少37.64%。

高硅LTA型分子筛的合成及应用研究进展

LTA(Linde type A)结构类型的分子筛是早期通过人工合成得到的沸石分子筛之一。目前,工业化的LTA型分子筛即A型分子筛的硅铝比较低,尽管它在吸附和分离等过程中被大量应用,但较差的酸催化活性和水热稳定性限制了其进一步的应用。高硅LTA型分子筛具有比低硅的A型分子筛更好的热/水热稳定性,且在吸附分离以及催化等领域具有独特的应用潜力。本文综述并讨论了自1966年以来高硅LTA型分子筛的合成体系,重点集中在近70年来的发展,包括无机体系和有机体系,针对不同的合成体系以及硅铝比,阐述了其合成机理并对合成方法的优缺点进行了评价。讨论了高硅LTA型分子筛在吸附分离以及催化领域的应用与研究进展,对未来LTA型分子筛的发展与应用进行了展望,并指出深入掌握晶化机理,开发简单的合成体系,廉价的结构导向剂将是高硅LTA型分子筛研究的重点。

管式微滤膜在高盐水除硬除硅中的应用研究

针对传统高盐废水处理采用“膜浓缩+蒸发结晶”方法存在的问题,研究了高盐水零排放系统预处理的软化、除硅、除浊环节,指出相较于传统预处理方法,管式微滤膜具有明显的优势。以内蒙门克庆和榆林小纪汗煤矿项目为例,通过小型试验和中型试验对该工艺系统进行了研究和分析,采用管式微滤膜(TMF)替代澄清池进行固液分离。研究应用结果表明,在进水钙离子浓度为712.5 mg/L,镁离子浓度为110.4 mg/L,总硅(以SiO_(2)计)含量为120 mg/L的条件下,通过加入偏铝酸钠、氯化钙、氯化镁等药剂进行混凝后,利用管式微滤膜进行固液分离,SiO_(2)去除率≥95%,出水满足钙离子浓度≤10 mg/L,镁离子浓度≤10 mg/L,总硅(以SiO_(2)计)含量≤10 mg/L的要求,且满足反渗透进水的浊度≤1 NTU和SDI≤5的要求,运行成本相比原有工艺节省10%~20%。

纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛的制备及其甲苯脱除性能研究

以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂、NH4F为矿化剂,运用水热晶化法制备厚度为10~100 nm的纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛,考察TPAOH/SiO_(2)摩尔比、晶化温度对纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛制备的影响,并对其甲苯动态吸附性能进行评价。结果表明,晶化温度为90℃时,随着TPAOH/SiO_(2)摩尔比的增加,纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛的尺寸与厚度减小,孔容与平均孔径增大。TPAOH/SiO_(2)摩尔比为0.35时,晶化温度的升高不影响纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛的形貌、结晶度与孔结构。相比市售高硅ZSM-5分子筛,厚度10~20 nm、SiO_(2)/Al_(2)O_(3)摩尔比为305的纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛对甲苯的动态穿透吸附容量增加约22.5%、饱和吸附容量增加约26.8%,且吸附曲线符合Yoon-Nelson模型。经20次重复再生后,该纳米薄片状高硅ZSM-5分子筛的甲苯吸附容量衰减低于0.5%,展现出良好的再生使用性能。

航天炉高硅铝烟煤煤灰熔融及黏温特性调控研究

具有高灰分、高硅铝、低硅铝比(质量比)煤灰特性的动力烟煤在气流床气化炉上鲜有应用,其煤质特性偏离气化用煤指标,且调控难度非常大。为将具有上述煤灰特性的动力烟煤应用于航天炉气化,开展煤质特性调控研究,利用灰熔融测试仪、高温旋转黏度仪以及热力学计算软件FactSage,研究了动力烟煤(HS)添加不同质量比的工业助熔剂(石灰石、铁矿石和二者复合助剂)以及配煤(白石湖煤)对煤灰熔融特性、黏温特性以及矿物质组成的影响。结果表明:HS灰硅铝比为1.32,酸碱比为12.82。热转化过程中煤灰矿物组成以莫来石为主要成分,是其四个灰熔融特征温度均高于1500℃的根本原因,黏温特性的调控难度大于一般晋城无烟煤黏温特性的调控难度;同等比例下工业助熔剂按调控效果由大到小依次为铁钙复合助剂、铁矿石、石灰石;单一石灰石助熔剂对HS的调控效果不佳,针对此类煤灰特性,宜选用铁钙复合助剂或与高碱金属煤灰特性的煤混配以降低灰熔融温度,改善黏温特性,即同时增加煤灰中CaO和Fe_(2)O_(3)等碱金属含量,使其在矿物质热转化过程形成如钙铁辉石、易变辉石、透辉石、堇青石和霞石等低熔点矿物质或多元低温共熔物,从而降低体系熔融温度。