碱金属阳离子对硅酸盐溶液激发的碱矿渣水泥浆体黏度的影响

分别研究了不同碱金属阳离子与硅酸根质量比(M/Si)的钠、钠钾复合硅酸盐溶液,和由硅酸盐溶液激发的碱矿渣水泥浆体的黏度和凝结时间。结合硅酸盐溶液的傅里叶红外光谱试验,对溶液中硅酸根离子的聚合度进行了研究。结果表明:硅酸盐溶液的M/Si越低,硅酸根的聚合度越小。在硅酸钠溶液体系中掺入一定量的K~+可以降低体系中硅酸根离子的聚合度,显著降低溶液和浆体的黏度,提高碱矿渣水泥的工作性能。同时,在较低M/Si(M/Si≤1.5)情况下,K~+的加入还能够延长碱矿渣水泥的初凝时间。     

碱金属阳离子对硅酸盐溶液激发的碱矿渣水泥浆体粘度的影响

分别研究了不同硅酸根与碱金属阳离子比(Si/M比)的钠、钠钾复合硅酸盐溶液和由硅酸盐溶液激发的碱矿渣水泥浆体的黏度和凝结时间。并结合硅酸盐溶液的傅里叶红外光谱试验对溶液中硅酸根离子的聚合度进行研究。结果表明：硅酸盐溶液的Si/M比越低,硅酸根的聚合度越小。在硅酸钠溶液体系中掺入一定量的K_⁺离子可以降低体系中硅酸根离子的聚合度,显著降低溶液和浆体的黏度,使碱矿渣水泥获得更好的工作性能。同时,在较低Si/M比(Si/M≤1.5)情况下,K_⁺离子还能够延长碱矿渣水泥的初凝时间。     

富硅钒尾矿热活化及改性制备绿色环保“一体化”地聚合物

本研究的目的是通过热活化和改性的方式，将富硅钒尾矿制备成地聚合物前驱体。在热活化阶段，钒尾矿和氢氧化钠均匀混合后在高温下煅烧。掺入偏高岭土来调节热活化后钒尾矿的硅铝比例，并得到地聚合物前驱体。结合TG-DSC，SEM，XRD以及活化钒尾矿浸出试验结果发现，在热活化过程中，钒尾矿首先被氢氧化钠腐蚀，然后在颗粒表面形成硅酸钠。热活化后的钒尾矿在加水后，钒尾矿颗粒表面的硅酸钠层溶解，释放出硅组分并形成碱性的溶液环境。偏高岭土能够在碱性环境中溶解释放出铝组分，并与先前释放的硅组分发生地质聚合反应。残余未反应的颗粒通过地质聚合过程中产生的凝胶连接，从而紧密的粘结在一起，随后养护硬化成具有优异机械性能的地聚合物产品。本研究能够提高了地聚合物技术在大规模工业现场应用的可行性，能够促进钒尾矿及其他富硅的固体废物的综合利用。     

热活化高岭土制备地质聚合物研究

将高岭土与氢氧化钠按不同的质量比混合,在980℃下煅烧35 min进行固体活化,生成硅、铝前聚物.选取碱/土配比最佳的活化产物,经加水、成型和养护,制成有一定抗压强度的地质聚合物.采用FTIR、XRD和SEM方法对原料、活化产物和地质聚合物的表面键合、物相及微观结构进行分析.结果表明,高岭土的特征—Si—O—Si(Al)链在加碱热活化过程中断裂,形成无序的硅、铝前聚物,这些高能的硅、铝前聚物经水化生成具有连续有序三维—Si—O—Si(Al)网状结构的地质聚合物.这种加碱固体热活化方法可有效利用天然硅铝酸盐合成地质聚合物.     

高岭土基地质聚合物聚合动力学初探

以偏高岭土为原料,掺杂一定量的活性SiO2和Al2O3制备了地质聚合物。根据所测不同的Si/Al摩尔比体系聚合反应过程中电导率随时间的变化关系,将聚合过程分为4个阶段:碱溶阶段、硅铝凝胶基团形成阶段、聚合反应阶段和网络状结构优化阶段。对聚合反应阶段建立动力学模型,计算出不同的Si/Al摩尔比体系聚合物的表观活化能,并测定了各护龄期的抗压强度值。研究结果表明,Si/Al摩尔比为1∶1时,G1-MK试样的表观活化能最小,所测抗压强度值最大;Si/Al摩尔比为1.6和0.8时,试样表观活化能最大,所测抗压强度值最小。而聚合反应表观活化能的大小间接反应了聚合反难易程度,说明所提出的动力学模型有一定的参考价值。     

碱激发电炉镍渣的反应产物性能

为研究碱激发电炉镍渣的反应产物性能,使用氢氧化钠和水玻璃两种激发剂对电炉镍渣进行激发,测定反应放热、砂浆抗压强度、产物形貌和结构。试验结果表明:5%掺量的氢氧化钠激发电炉镍渣砂浆抗压强度最大;水玻璃掺量10%时,激发电炉镍渣的最佳模数为0.5;碱度高有利于前期抗压强度的增加,而硅酸根离子则有利于后期抗压强度的增加;无论使用氢氧化钠还是水玻璃,碱激发电炉镍渣只生成非晶态产物,且氢氧化钠激发电炉镍渣生成的凝胶较水玻璃激发生成的更为致密;相较于原料,碱激发电炉镍渣生成了硅氧连接聚合度更高的产物,但无法形成新配位形式的铝氧连接结构。     

偏高岭土制备泡沫材料的初步研究

重点研究了硫酸对偏高岭土中的铝的浸出规律;研究发现,通过控制硫酸浓度和酸浸时间,可以获得不同Si/Al比的铝硅酸盐粉体.实验结果表明,当铝硅酸盐粉体中Si/Al比大于10时,可以通过发泡工艺,使其在150℃左右制成具有一定强度的泡沫材料,有望在吸附、保温和隔音材料领域获得应用.     

高岭石与碱性驱替剂反应实验研究

用聚四氟乙烯塑料反应器在25℃和45℃下,以20g/L的固液比,研究了高岭石与不同浓度NaOH或Na^₂CO^₃的溶蚀反应,反应时间为0~600h,用分光光度法测定反应后液相中硅、铝元素质量浓度,根据反应前后碱浓度的变化,计算反应绝对碱耗量;测定5.0%NaOH驱替过程中,高岭石填砂管渗透率和注入压力的变化。实验结果表明：高岭石在碱溶液中,通过扫描电镜能发现有明显溶蚀痕迹,在溶蚀反应前120h,溶液中硅、铝元素明显增加;相同温度下,高岭石在1.2%NaOH溶液中比5.0%Na^₂CO^₃溶液中碱耗量高;在碱驱过程中,渗透率上下波动,稳定后渗透率小幅下降。     

硅渣及废碱水共激发制备碱胶凝材料的研究

对某化工厂的副产品——渡碱水及硅渣作碱胶凝材料的碱性激发剂进行了研究。通过优化废碱水和硅渣的掺入量可制备强度发展良好、凝结时间正常的碱胶凝材料,有效地降低碱胶凝材料的成本。另外,对其水化产物进行了初步研究,发现这种碱胶凝材料水化除生成C-S-H凝胶外,还生成了水化硅铝酸钙Ca(Al2Si5O8)．4H2O、硅铝酸钙钠(Na,Ca)Al3Si5O16两种难溶性沸石类矿物。     

碱激发污泥灰-偏高岭土胶砂孔结构与强度关系

为了探究不同偏高岭土掺量及不同碱掺量下污泥灰胶砂抗压强度与孔结构之间的关系,以污泥焚烧灰与偏高岭土混合物替代40%水泥,在NaOH与水玻璃激发下制备碱激发污泥灰-偏高岭土胶砂,通过分析胶砂的微观形貌、物相组成、官能团构成、孔结构特征与抗压强度之间的联系,建立了抗压强度与孔隙率和无害孔占比的二元线性关系模型。结果表明：胶砂的密实度与抗压强度均随偏高岭土掺量的增加而提高,随碱掺量的增加先降低后提高;当碱掺量质量分数为5%、偏高岭土掺量质量分数为12%时,胶砂水化产物较多,抗压强度最高,达57.8 MPa;胶砂的孔隙率与无害孔占比受偏高岭土掺量与碱掺量影响较大,与抗压强度线性关系较强;建立的二元线性关系模型与实验数据吻合良好。     

Relationship between the microstructure and reaction performance of aluminosilicate

A systematic study was conducted to comprehend the mechanism of thermal activation of silica-alumina materials by using 29Si and 27Al magnetic angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS NMR) spectroscopy. The reaction performance of silica-alumina-based materials with different molar ratios of Si/Al, which were thermally activated, was also investigated. With the increase in calcining temperature, the coordination of Al in metakaolin becomes four, five, and six firstly, and then transforms completely to four and six. It is indicated by identical coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP) and NMR that, the reaction performance of monomeric silicate anions is better than that of polymeric silicate anions which are primarily cross-linked in the alkali solution. Moreover, it also shows that the thermal activation temperature, cooling method, and the molar ratio of Na/Ca have remarkable effects on the reaction performance.     

Replacement of alkali silicate solution with silica fume in metakaolin-based geopolymers

A metakaolin(Mk)-based geopolymer cement from Tunisian Mk mixed with different amounts of silica fume(SiO_2/Al_2O_3 molar ratio varying between 3.61 and 4.09) and sodium hydroxide(10M) and without any alkali silicate solution, is developed in this work. After the samples were cured at room temperature under air for 28 d, they were analyzed by X-ray diffraction(XRD), Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy, environmental scanning electron microscopy, mercury intrusion porosimetry, ~(27)Al and ~(29)Si nuclear magnetic resonance(NMR) spectroscopy, and compression testing to establish the relationship between microstructure and compressive strength. The XRD, FTIR, and ~(27)Al and ~(29)Si NMR analyses showed that the use of silica fume instead of alkali silicate solutions was feasible for manufacturing geopolymer cement. The Mk-based geopolymer with a silica fume content of 6 wt%(compared with those with 2% and 10%), corresponding to an SiO_2/Al_2O_3 molar ratio of 3.84, resulted in the highest compressive strength, which was explained on the basis of its high compactness with the smallest porosity. Silica fume improved the compressive strength by filling interstitial voids of the microstructure because of its fine particle size. In addition, an increase in the SiO_2/Al_2O_3 molar ratio, which is controlled by the addition of silica fume, to 4.09 led to a geopolymer with low compressive strength, accompanied by microstructures with high porosity. This high porosity, which is responsible for weaknesses in the specimen, is related to the amount of unreacted silica fume.     

硼镁石真空铝热炼镁还原渣提取高白氢氧化铝

以煅烧硼镁石为原料真空铝热还原炼镁得到的还原渣中富含12CaO·7Al2O3,该还原渣可通过氢氧化钠和碳酸钠的混合碱液溶出得到铝酸钠溶液和富硼料,铝酸钠溶液通过碳酸化分解可制备氢氧化铝.以硼镁石铝热炼镁所得还原渣为原料,研究了溶出温度、时间、碳酸钠及氢氧化钠质量浓度对氧化铝溶出率的影响,并对碳分产物进行性能研究.结果表明,在氢氧化钠质量浓度12g/L,碳碱质量浓度210g/L,溶出时间120min,溶出温度95℃,液固比为6的条件下,炼镁还原渣中氧化铝的溶出率为8521%.氢氧化铝产品为α-Al(OH)3,白度大于98,SEM显示其晶粒小于1μm.     

用环境扫描电镜原位定量研究K-PS型地聚合物水泥的水化过程

应用环境扫描电镜原位定量追踪K-PS型地聚合物水泥在相对湿度80％条件下水化产物生成-发展-演化的全过程．实验结果表明：在水化早期偏高岭土颗粒松散地堆积在一起，存在许多大空隙；随龄期的增长，生成了大量的海绵状肢体，积淀在颗粒表层，并向外扩充；到后期颗粒被肢体厚厚包裹，大空隙被逐渐填满，基体变得比较致密．通过能量散射X射线能谱分析(EDXA)发现随着水化的进行，n(K)／n(A1)不断增大，而n(Si)／n(A1)逐渐减小，水化4h的n(K)／n(A1)＝0．99，n(Si)／n(A1)＝1．49．另外，在任何龄期均末出现形貌规则的结晶产物，而仅生成了一种均匀的海绵状凝胶体。     

地聚物基复合材料的制备及弯曲强度的研究

地聚物材料属于脆性材料,为了提高其韧性,以偏高岭土、水玻璃、聚氧化乙烯(PEO)为原料,首先将PEO高分子材料适量插入偏高岭土层片中,再通过碱聚合反应,形成地聚物基复合材料,结果表明,复合材料的弯曲强度有所增加;另外,分散剂、消泡剂的添加有利于复合材料弯曲强度的提高.     

偏高岭土转化为A沸石的结晶动力学

研究了不同粒径偏高岭土向Ａ沸石转晶的动力学，该偏高岭土是由结晶良好，不含杂质的硬质高岭土经预处理获得的偏高岭土中，硅铝摩尔比与理论值一致，预处理时焙烧温度，所用的ＨＣｌ溶液浓度及ＮａＯＨ溶液浓度对Ａ沸石的结晶动力学及所获得的Ａ沸石相对结晶度有很大的影响，粒径为２－３μｍ及２５－３０μｍ的偏高岭土转化为Ａ沸石的成活化能分别为１０．８ＫＪ／ｍｏｌ及１６．６ＫＪ／ｍｏｌ。这表明由偏高岭土转化为Ａ沸石较之     

碱激发铜渣粉透水混凝土透水性能与抗压强度影响试验研究

为探索通过铜渣活化制备透水混凝土的可行性,开展了碱激发铜渣粉透水混凝土性能影响因素的试验研究。以磨细铜渣粉为活性材料,水玻璃和NaOH为复合激发剂,偏高岭土为掺和料,玄武岩为骨料,研发制备铜渣粉透水混凝土。以骨胶比、碱当量和水玻璃模数为影响因素,测试试样的单轴抗压强度、透水系数和连续孔隙率,进行三因素三水平的正交试验。试验获得了各因素对透水混凝土的透水性能和力学性能的影响规律,通过优化配比,铜渣粉透水混凝土透水系数满足规范要求,抗压强度达到9 MPa以上。     

硬脂酸钠/Al复合粒子的改性研究

为了防止超细Al粉在空气中腐蚀变质,通过电动搅拌机的机械作用,在球形Al粉表面进行了硬脂酸钠包覆改性.通过正交实验获得了改性工艺的最佳条件：反应16 h,m（C17H35COONa）/m（Al）为3%,Al粉与硬脂酸钠需分别溶于无水乙醇,然后将Al粉溶液加入硬脂酸钠溶液中.采用SEM,IR和XPS对包覆样品进行分析,结果表明：改性后的铝粉形成了稳定的胶囊结构,复合粉体的耐腐蚀性明显提高.     

微波加热硬化水玻璃砂表面涂层的抗湿性研究

针对微波加热硬化水玻璃砂吸湿性强的特点,以PbO-ZnO系低温玻璃粉作为主要的涂层材料,研究测试了涂层的抗湿性．结果表明：表面涂层后的水玻璃砂样抗吸湿性明显高于普通水玻璃砂样,4h存放强度提高了2．33倍,4h吸水率降低了45．9％．通过SEM和XRD等测试方法,对表面涂层砂样和普通砂样的物相和成分进行了分析：SEM分析表明,表面涂层砂样的表层有涂层材料渗入形成防湿层,防湿层内砂粒表面的粘结桥有许多细小颗粒状物质分布．表面xRD扫描表明：涂层表面出现了3种新的物相,即Al2TiO3,NaAlO2和PbTiO3,它们是表面涂层提高砂样抗湿性的主要原因．