基于西藏火山岩微粉的复合及活性激发研究

针对西藏地区缺乏混凝土掺合料及当地火山岩结晶度较高的问题,采用火山岩微粉与石粉或/和硅灰、氢氧化钙复合,以制备性能优异的复合掺合料。使用XRD及SEM观测复合前后胶材净浆的水化产物物相组成及形貌,并测试复合前后的3、7 d和28 d的胶砂力学性能。结果表明:复合掺合料样品取代30%的水泥时具有较好的火山灰活性;火山岩微粉与石粉复合后的3 d抗折强度提高了48.7%,28 d抗压强度增长了17.2%;火山岩微粉与硅灰复合后体系残留C-H最少,结构最致密;火山岩微粉与氢氧化钙复合的28 d抗折强度提高了19.2%。文章旨在促进西藏火山岩微粉的技术开发与应用发展,有助于用其配制出活性更优的混凝土复合掺合料。

硅质岩单面山路堑边坡稳定性影响因素分析

为了研究硅质岩路堑边坡的稳定性影响因素,先通过野外调查,总结出路堑边坡的破坏模式主要为滑移—拉裂破坏和受控于结构面的破坏;然后进行单轴压缩变形试验、抗拉强度试验及直接剪切试验得到硅质岩的物理力学参数,为数值模拟提供依据;最后通过有限元强度折减法,分析边坡坡角、结构面间距、开挖坡率及平台宽度4个因素对坡体稳定性的影响。结果表明,边坡坡角对坡体的稳定性影响最大,其次为开挖坡率。由于硅质岩的特殊破坏形式及单面山路堑边坡破坏模式的多样性,在评价路堑边坡稳定性时需要综合考虑各个因素,不可单凭某一因素来判断。研究成果可为其他硬质岩单面山边坡的稳定性评价及支护结构设计提供参考。

硅质石煤钒矿无污染氧化剂氧化-酸浸法提钒工艺研究

通过单因素条件试验确定了"氧化剂氧化—硫酸浸出提钒工艺"的最优工艺参数。试验结果表明,在氧化剂二氧化锰用量为5%、硫酸浓度为40%、浸出温度为90℃、矿物粒度-74μm、浸出时间为9h、液固比为2.5∶1的条件下,钒的浸出率可达72.4%。比起传统的钠化焙烧工艺高出10%以上。

基于石材保护二氧化硅涂料的制备

利用超声辅助,在碱性条件下正硅酸乙酯水解和缩合制备了二氧化硅涂料。运用FT-IR、SEM、EDX等分析手段对二氧化硅涂料处理的石材进行表征,并对其耐酸性能进行了研究。结果表明:二氧化硅粒子直径大约为200 nm,渗透进石材的孔隙中,对石材的孔隙有较好的填充保护作用。耐酸性能评价显示二氧化硅涂料处理的石材具备一定的耐酸性能。

硅灰对高石粉含量机制砂制备混凝土的影响

针对天然砂日渐匮乏,而机制砂中石粉含量偏高所制备的混凝土工作性、泵送性差等问题,研究硅灰对机制砂混凝土的工作性、力学和体积稳定性的影响,并分析硅灰的作用机理。结果表明:适量硅灰可以增加混凝土工作性和稳定性,解决机制砂高石粉含量引起的混凝土黏度大和泌水问题,改善浆体微观形貌,提高混凝土力学和耐久性能,且28 d干燥收缩率<400×10-6。机制砂中石粉含量为10%左右时,硅灰掺量6%~9%,制备的C50机制砂混凝土匀质性好,浆体旋转黏度约2.5 Pa·s,泌水率为0,工程应用效果良好。

喷射硅粉混凝土(砂浆)在船闸修补中的应用

结合盐邵船闸闸室墙体的修补,进行了喷射硅粉细石混凝土(砂浆)的现场喷射及室内性能试验.试验结果表明,潮喷硅粉细石混凝土的抗压、抗拉、抗折强度、抗冲磨强度以及与基底的粘接强度均满足设计要求,可作为船闸闸室墙体的修补材料.

深井高温条件下油井水泥强度变化规律研究

对深井高温条件下G级油井水泥石强度变化特点进行了实验研究，分析了温度、硅砂加量对G级油井水泥石强度的影响。实验表明：G级油井水泥石在高温条件下产生强度衰退，强度衰退的临界温度分别为110℃和150℃。在水泥中加入硅砂可以抑制水泥石的高温强度衰退，硅砂的合理加量为水泥量的30％-40％。由于高温下水泥中的水化产物会发生变化，因此温度对水泥石强度也产生影响。

硅粉对水泥石强度发展影响规律

硅酸盐油井水泥石强度都有临界温度 ,当达到临界温度以上时 ,水泥石强度要发生衰退 ,水泥石渗透率增大 ,甚至水泥石强度完全丧失 ,严重影响了油气井测试、开发等后期作业的顺利进行。在水泥中添加适量的高温强度稳定剂硅粉 ,将C/S摩尔比降到 1.0左右 ,不但解决了高温下水泥石强度衰退问题 ,而且能提高水泥石强度。通过室内试验 ,研究分析了纯油井水泥石强度在高温下强度发展规律及强度发生衰退的原因 ,并从硅粉细度、加量以及温度等方面 ,研究分析了硅粉与水泥石强度发展之间的关系 ,找到了高温强度稳定剂对水泥石强度发展的影响规律。即 :高温条件下 ,随着硅粉加量的增加 ,水泥石强度增大 ,而且硅粉细度越小 ,其强度增高的越大 ;水泥石在高温下反应初期发生了小幅度强度衰退 ,当硅粉参与反应后 ,水泥石进行二次强度发展 ,而且硅粉越细 ,二次强度发展越早 ,强度也越高。

用硅石尾矿粉和石屑制备蒸压灰砂砖

研究了配合料组成、成型压力和蒸压温度对硅石尾矿粉(硅尾粉)-石屑蒸压灰砂砖抗压强度的影响,并用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对部分试样进行了分析。结果表明,以硅尾粉、石屑和石灰为主要组分,在适当条件下可制备强度较高的蒸压灰砂砖。当石灰粉与硅尾粉质量比小于0.45时,随着石灰粉掺量的增加,试样抗压强度逐渐提高;当质量比进一步增加时,试样强度降低。提高硅尾粉和石灰混合物含量、成型压力和蒸压温度,可提高灰砂砖强度。石屑基本上不参与水热反应。

石材加工行业尘肺病危害风险评估研究

应用国际采矿与金属委员会风险评估模型（ ICMM）评估石材加工行业尘肺病风险。以20家石材加工企业为研究对象，运用ICMM模型的定量法和矩阵法分别评估4个重点岗位的尘肺病风险，并与粉尘作业分级和文献报道进行结果验证。结果显示打磨、雕刻、切割和破碎4个重点岗位的总粉尘和呼吸性粉尘浓度均超过职业接触限值，超限倍数范围分别为4.3～85倍和3.1～63.3倍。 ICMM定量法判定该4个重点岗位的Ⅲ期矽肺风险均为最高级风险水平（不可容忍），矩阵法判定该4个重点岗位Ⅲ期矽肺风险也均为最高级水平（高风险）。这些风险评估结果得到生产性粉尘作业分级和文献报道的支持。结论为石材加工行业尘肺病发病风险非常高，ICMM风险评估模型可应用于石材加工行业职业健康风险评估。

硅灰-粉煤灰-废石粉对透水混凝土性能的影响

采用硅灰、粉煤灰、废石粉单掺及三元复合等质量代替部分水泥,研究其对透水混凝土力学性能、透水系数及砂浆流动性的影响。结果表明:随着硅灰掺量增加,砂浆流动度先增加后减小,透水混凝土强度逐渐增大,透水系数先减小后增大,当硅灰掺量超过6%时,强度不再增加,透水系数增大,砂浆流动度下降;随着粉煤灰掺量的增加,砂浆流动度不断增加,透水混凝土强度与透水系数不断降低,单掺粉煤灰时,掺量不宜超过10%;随着废石粉掺量的增加,透水混凝土的抗压强度先增加后减少,透水系数一直减小,在掺量为15%时强度最高。硅灰-粉煤灰-废石粉三元复合体系中,掺6%硅灰、10%粉煤灰、10%废石粉的透水混凝土,砂浆流动度为162 mm,28 d强度达到38.4 MPa,透水系数达到4.4 mm/s。SEM分析发现,三元复合体系主要水化产物有水化硅酸钙凝胶和板状氢氧化钙,还有少量针状钙矾石,各水化产物之间连接较好,浆体密实,水化产物发育较好,浆体水化较完全。

菊花石中纳米矿物的微观组织研究

采用扫描电镜、透射电镜和能谱分析研究了浏阳产菊花石的微观组织,发现浏阳菊花石的花瓣保留了原生矿物——天青石SrSO_4及其单晶体的外形,但是花瓣内部出现了硅化现象;菊花石中存在多种纳米矿物材料,例如非晶纳米硅氧线、颗粒状纳米CaCO_3和SrSO_4、CaCO_3的二维纳米片和纳米带等。某些非晶纳米硅氧线外包覆了纳米晶化层,镁含量越高,非晶纳米线越容易晶化。

石煤酸浸渣制备白炭黑的研究

以石煤酸浸渣为原料,矿渣经煅烧后采用碱浸制备白炭黑。探讨了碱矿质量比、固液比、反应温度、反应时间等因素对二氧化硅浸出率的影响及沉硅p H值和淋洗液p H值对白炭黑产量和质量的影响。结果表明:在碱矿质量比为1.4、固液比为1∶3、反应温度120℃和反应时间6 h的条件下,二氧化硅的浸出率为96.2%。在室温下沉硅,沉硅时间1 h,沉硅p H值为8.5、淋洗液p H值为3.0的条件下,二氧化硅回收率为91.9%。白炭黑产品中二氧化硅含量为96.9%,其比表面积为305.2 m2/g,经红外、X射线衍射分析白炭黑产品为非晶态结构的水合Si O2。

壳聚糖/二氧化硅复合仿生膜对碳酸盐石材的保护作用

为探讨壳聚糖/二氧化硅复合仿生膜对碳酸盐石材的保护作用,采用仿生合成技术,以十六烷基三甲基溴化铵为有机模板,能过壳聚糖调控二氧化硅颗粒的生长,在碳酸盐石材表面仿生合成得到了一层壳聚糖/二氧化硅复合保护膜,对其基本性能进行了检测评价,并利用衰减全反射红外光谱和场发射环境扫描电子显微镜表征了膜的结构形貌。实验结果表明,该膜具有优良的耐酸、耐污性能,提高了膜层的抗冻融性和耐热老化性能,并保留了石材原有的吸水性和透气性。壳聚糖/二氧化硅复合膜改善了单一二氧化硅膜的开裂问题,且该保护膜与石材基体结合紧密、膜层薄,小影响石材外脱,是一种良好的碳酸盐石材保护材料。

无裂缝二氧化硅凝胶的制备及应用于石材防护研究

烷氧基硅烷通常用于石材防护,最大的缺陷是烷氧基硅烷在石材孔隙干燥过程中形成二氧化硅凝胶表现为开裂。本文综述了使用烷氧基硅烷制备无裂缝二氧化硅的措施,包括添加干燥控制化学剂、纳米粒子、表面活性剂、有机改性剂,同时介绍了催化剂对烷氧基硅烷的水解和缩合影响,对烷氧基硅烷作为石材防护涂料的研究提出了展望。

介孔材料在石质文物保护中的应用研究进展

介孔材料是一种比表面积高、孔道规则有序、孔径尺寸在2～50nm之间的新型纳米材料，介孔薄膜材料作用于石材后没有裂缝的产生，在石质文物保护领域中的应用具有明显的优势。重点介绍了介孔氧化硅涂层材料和介孔硅钛复合涂层材料在石质文物保护中应用的研究进展情况，并展望了这两种介孔材料在石质文物保护领域的应用前景。

石煤钒浸出渣碱浸提取白炭黑研究

采用碱浸方法提取石煤钒浸出渣中SiO2,研究NaOH加入量、浸出温度、浸出时间、浸出液固比等对SiO2和Al2O3浸出率的影响;研究中和沉淀剂、终点pH值对SiO2沉淀率和白炭黑质量的影响。在最佳工艺参数条件下,SiO2浸出率可达91%,SiO2沉淀率大于99%,白炭黑中SiO2含量大于91%。

微硅对水泥石抗腐蚀性能影响的研究

石在酸性介质下的耐腐蚀性,本文在分析水泥石在含H2S和CO2条件下的腐蚀机理的基础上,通过实验证明微在油气开采中,地层构造中的H2S/CO2对水泥石产生碳化腐蚀,严重影响固井效果,为改善和提高水泥硅是一种良好的填充料,可提高水泥石的密实度,从而提高其抗压强度。对不同龄期的水泥石进行腐蚀,测试腐蚀后的抗压强度,分析比较纯水泥、微硅水泥的抗腐蚀性能;并利用金相显微镜和X-衍射图谱,观察分析微硅的抗腐蚀原因。

纳米液硅防窜水泥浆体系性能研究及应用

在石油工程领域,近几年国内新兴起纳米液硅水泥浆体系。系统性地研究了该水泥浆体系以流态、塑态、固态存在时的各项关键性能。纳米液硅颗粒尺度小,比表面积大,具有增黏提切作用,水泥浆体系以流态存在时比普通水泥浆体系具有更好的基础性能,幂律指数为0.69,稠度系数为0.45 Pa·s^(n),API失水36 mL,无自由液,无沉降现象。纳米液硅颗粒的堵塞作用与促凝作用提升水泥浆体系向塑态转变时的防窜性能,气窜因子SPN值为1.3,比普通水泥浆体系低62.9%,静胶凝强度由48 Pa发展至240 Pa的时间为7 min,模拟实验中无窜流现象发生。纳米液硅颗粒能增加水泥石致密性,并参与水泥水化反应修复水泥石内部微裂隙、微缺陷,固态水泥石力学性能也明显优于普通水泥石。纳米液硅加量15%,龄期7 d时的水泥石弹性模量为8.3 GPa,降低幅度为38.9%,水泥石强度为53 MPa,提高幅度为35.9%,渗透率为0.007×10^(-3)μm^(2),比普通水泥石降低90.9%。纳米颗粒具有限位支撑作用,纳米液硅水泥浆体系转变为塑态、固态后具有更低的水化收缩率,分别为1.26%、0.34%。最后,介绍了纳米液硅水泥浆体系在顺北油田的应用情况,累计应用153井次,平均固井优良率为91.7%,主要解决了产层套管固井的桑塔木高压水层与辉绿岩盐水层窜流难题。