CaO–SiO2–Al2O3–4.6wt%MgO–Fe2O3废汽车催化剂熔炼渣系的冶金特性研究

本文系统地研究了废汽车催化剂（SAC）与含铜电镀污泥（CBES）协同熔炼过程中形成的CaO?SiO₂?Al₂O₃?4.6wt%MgO?Fe₂O₃五元渣系的冶金特性。通过傅立叶变换红外吸收光谱、拉曼光谱、FactSage热力学计算和粘度测试研究了该渣系的熔渣结构、熔化温度和粘度特性。实验结果表明,Fe₂O₃含量（3.8wt%?16.6wt%）、CaO/SiO₂质量比（0.5?1.3）和SiO₂/Al₂O₃质量比（1.0?5.0）的提高可以促进硅酸盐网络的解聚,同时以四面体和八面体单元形式存在的大量Fe₂O₃确保了Al3+离子的电荷补偿,使得Al₂O₃仅表现为酸性氧化物。热力学计算和粘度测试结果表明,随着Fe₂O₃含量、CaO/SiO₂比和SiO₂/Al₂O₃比的增加,熔渣中发生硅酸盐网络结构解聚和低熔点相变,促进了熔点和粘度的降低;而进一步增加会导致新的高熔点物相形成,反而导致粘度和熔点回升。根据实验分析,优选的低聚合度、粘度和熔点炉渣组成为:Fe₂O₃含量为10.2wt%?13.4wt%,CaO/SiO₂比为0.7?0.9和SiO₂/Al₂O₃比为3.0?4.0。本研究为SAC和CBES协同熔炼过程中的炉渣设计提供了理论支持。     

不同炮制工艺对白石英产品质量的影响研究

目的:探究不同的炮制工艺对矿物药白石英氧化物、元素含量以及产品质量的影响,为白石英在临床上的安全用药和质量评价提供参考和实验数据。方法:运用X射线荧光光谱法对生品以及不同炮制工艺下得到的样品进行检测,分析其氧化物及元素含量的变化情况,以及对白石英药材质量的影响。结论:通过XRF检测数据分析可知,不同炮制工艺可以改变白石英化合物以及元素的百分比含量,有些氧化物和元素的百分含量升高了,有些降低了。当炮制温度升至700℃及以上时,白石英主要成分SiO₂和Si元素的百分含量达到了最大值,而P₂O₅、Al₂O₃、SO₃、Fe₂O₃等氧化物的百分比含量均降低了,从而可以达到降毒增效的作用,因此,建议白石英的炮制温度在700℃及以上为佳。     

包裹SiO2薄层的Fe3O4纳米颗粒体系中增强的隧穿磁电阻效应

Fe₃O₄是一种半金属材料,在金属磁性氧化物当中有着较高的居里温度(858K), 因此在自旋电子应用当中有广阔的前景。通过在直径大约200 nm的单分散Fe₃O₄微球外包裹一层绝缘的SiO₂壳层而人工引入晶界,再冷压烧结成块状制成样品。与包膜前相比,样品的磁电阻效应大为增强,而且两者磁电阻的行为明显不同,后者在高场下出现一个线性关系,这是由SiO₂ 晶界引起的,相关的探索给出了一条新的提高磁电阻效应的途径。     

Effect of aluminum oxide on the compressive strength of pellets

Analytical-reagent-grade Al₂O₃ was added to magnetite ore during the process of pelletizing, and the methods of mercury intrusion, scanning electron microscopy, and image processing were used to investigate the effect of Al₂O₃ on the compressive strength of the pellets. The results showed that, as the Al₂O₃ content increased, the compressive strength of the pellets increased slightly and then decreased gradually. When a small amount of Al₂O₃ was added to the pellets, the Al₂O₃ combined with fayalite (2FeO·SiO₂) and the aluminosilicate (2FeO·2Al₂O₃·5SiO₂) was generated, which releases some iron oxide and reduces the inhibition of fayalite to the solid phase of consolidation. When Al₂O₃ increased sequentially, high melting point of Al₂O₃ particles hinder the oxidation of Fe₃O₄ and the recrystallization of Fe2O3, making the internal porosity of the pellets increase, which leads to the decrease in compressive strength of the pellets.     

1623 K时SiO2饱和的MnO–SiO2渣和Al2O3饱和的MnO–SiO2–Al2O3渣中NiO的活度系数

MnO–SiO₂二元系作为废旧锂离子电池、海洋锰结核还原熔炼过程中的基础渣型,测定有价金属（如镍）在渣中的溶解度、活度及活度系数热力学数据十分必要。为此,本文测定了温度1623 K、氧分压10?7,10?6,和10?5 Pa时SiO₂饱和的MnO–SiO₂渣和Al₂O₃饱和的MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中NiO的溶解度和活度系数。结果表明:在试验条件下,镍在MnO–SiO₂渣和MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中主要以NiO形式存在,且渣中NiO的溶解度随着氧分压增加而增加;向MnO–SiO₂渣中加入Al₂O₃可以降低渣中镍的溶解度,增加NiO的活度系数。此外,SiO₂饱和的MnO–SiO₂渣和Al₂O₃饱和的MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中NiO的活度系数（γ_NiO,以纯固体NiO为参考态）可分别按如下公式计算:γ_NiO = 8.58w(NiO) + 3.18; γ_NiO=11.06w(NiO) + 4.07, 其中,w(NiO)为渣中NiO的质量分数。     

Fe-Ni-O体系中Fe/Ni的还原行为

取电阻炉实验和热重分析等手段,探讨了Fe-Ni-O体系中不同条件下的产物组成及Fe/Ni的还原行为.结果表明:五种样品的还原难度由低到高依次为NiO2O₃+Ni2O₃+NiO2O₄2O₃;Ni元素能够促进铁氧化物还原,其促进作用由Ni元素的初始状态决定,单质Ni>氧化物NiO>NiFe₂O₄中的Ni;NiFe₂O₄的还原过程中各产物由低温到高温依次出现的次序为Fe₃O₄、Ni、（Fe,Ni）、Fe和Fe_0.64Ni_0.36.根据实验结果,对五种氧化物体系的还原过程进行了探讨,并获得了活化能、控速环节等重要参数及相关反应机理.     

动态反应釜制备超顺磁性Fe3O4粒子及其DNA提取

使用动态反应釜制备得到磁性粒子,与静态反应釜相比单次制备量提高20倍;通过扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、振动样品磁强计（VSM）等手段对产物进行表征,证明获得了粒径200 nm左右的单分散Fe₃O₄粒子,并具有超顺磁性;对其表面进行SiO₂包覆,获得具有良好分散性的Fe₃O₄@SiO₂粒子。研究发现Fe₃O₄@SiO₂对DNA提取具有可重复利用性,并且质粒DNA吸附到Fe₃O₄@SiO₂上后可直接加入聚合酶链式反应（PCR）体系作为扩增模板。     

Synthesis and characterization of Fe<Subscript>3</Subscript>O<Subscript>4</Subscript>@SiO<Subscript>2</Subscript> magnetic composite nanoparticles by a one-pot process

Fe₃O₄@SiO₂ core–shell composite nanoparticles were successfully prepared by a one-pot process. Tetraethyl-orthosilicate was used as a surfactant to synthesize Fe₃O₄@SiO₂ core–shell structures from prepared Fe₃O₄ nanoparticles. The properties of the Fe₃O₄ and Fe₃O₄@SiO₂ composite nanoparticles were studied by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, and Fourier transform infrared spectroscopy. The prepared Fe₃O₄ particles were approximately 12 nm in size, and the thickness of the SiO₂ coating was approximately 4 nm. The magnetic properties were studied by vibrating sample magnetometry. The results show that the maximum saturation magnetization of the Fe₃O₄@SiO₂ powder (34.85 A·m2·kg–1) was markedly lower than that of the Fe₃O₄ powder (79.55 A·m2·kg–1), which demonstrates that Fe₃O₄ was successfully wrapped by SiO₂. The Fe₃O₄@SiO₂ composite nanoparticles have broad prospects in biomedical applications; thus, our next study will apply them in magnetic resonance imaging.     

改质钢渣中铁/磷富集相形核与长大行为研究

回收钢渣中的铁（Fe）和磷（P）,不仅可以减轻钢渣堆积带来的环境负担,而且是钢铁工业发展循环经济、实现可持续发展的必由之路。本文旨在通过研究B₂O₃改质钢渣中富铁相（Fe₃O₄）和富磷相（Ca₁₀P₆O₂₅）的结晶动力学规律确定Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体可控生长的温度制度。本研究采用高温激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）在线观测CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体的结晶行为,使用经典的结晶动力学理论计算Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体的形核和长大速率。研究结果表明,CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体在冷却过程中初晶相Fe₃O₄析出温度范围为1300–1150°C,棒状的第二相Ca₁₀P₆O₂₅在1150–1000°C温度区间内析出,且Fe₃O₄相的结晶能力大于Ca₁₀P₆O₂₅相。综合考虑Fe₃O₄相与Ca₁₀P₆O₂₅相的形核与长大速率,最终确定两相选择性结晶长大的最佳温度区间为(1055 ± 25)°C,即在1080–1030°C温度范围内对CaO–SiO₂–FeO–P₂O₅–B₂O₃熔体进行缓慢冷却有利于Fe₃O₄与Ca₁₀P₆O₂₅晶体的结晶长大,从而为后续从渣中选择性分离Fe₃O₄相与Ca₁₀P₆O₂₅相创造了必要条件。     

具有良好可再生性的新型二氧化硅磁性氧化石墨烯纳米复合材料

Graphene oxide (GO) wrapped Fe₃O₄ nanoparticles (NPs) were prepared by coating the Fe₃O₄ NPs with a SiO₂ layer, and then modifying by amino groups, which interact with the GO nanosheets to form covalent bonding. The SiO₂ coating layer plays a key role in integrating the magnetic nanoparticles with the GO nanosheets. The effect of the amount of SiO₂ on the morphology, structure, adsorption, and regenerability of the composites was studied in detail. An appropriate SiO₂ layer can effectively induce the GO nanosheets to completely wrap the Fe₃O₄ NPs, forming a core-shell Fe₃O₄@SiO₂@GO composite where Fe₃O₄@SiO₂ NPs are firmly encapsulated by GO nanosheets. The optimized Fe₃O₄@SiO₂@GO sample exhibits a high saturated adsorption capacity of 253 mg·g?1 Pb(II) cations from wastewater, and the adsorption process is well fitted by Langmuir adsorption model. Notably, the composite displays excellent regeneration, maintaining a ~90% adsorption capacity for five cycles, while other samples decrease their adsorption capacity rapidly. This work provides a theoretical guidance to improve the regeneration of the GO-based adsorbents.     

氧化钙对高铁铝土矿烧结-分选效果的影响

采用还原烧结-磁选法处理高铁铝土矿,考察了氧化钙对烧结及烧结产品铝铁分离效果的影响,借助于X射线衍射仪、扫描电子显微镜,研究了不同氧化钙用量下还原烧结产品的物相组成及微观特性.结果表明,当氧化钙的质量分数为70%时,烧结物料的金属化率达到了93.95%,磁选精矿中铁的质量分数为83.10%,富铝渣的Al2O3浸出率为61.14%,Ca O分别与Al2O3和Si O2全部生成了12Ca O·7Al2O3和Ca2Si O2,铁元素得到较好的还原,同时非铁物质能够与铁颗粒分离.     

粉煤灰对聚烯烃胶粘带防腐层的补强性能研究

分析了济宁地区粉煤灰的外观形貌和化学组成，并用于聚烯烃胶粘带防腐层补强性能研究，着重研究了粉煤灰添加量对聚烯烃胶粘带防腐层力学性能的影响。实验结果表明：粉煤灰中的化学成分以 SiO₂、Al₂O₃、 Fe₂O₃为主，三者总质量分数高达88.04%，CaO的质量分数为12.40%，此粉煤灰属于碱性灰；粉煤灰中有少量非晶态玻璃体的存在，主要晶体矿物是石英、莫来石和赤铁矿；添加粉煤灰后，聚烯烃胶粘带防腐层的力学性能得到提升；当粉煤灰添加量为15份时，试验品的力学性能最优，拉伸强度91.93 N/cm、断裂伸长率536.67%、剥离强度33.43 N/cm；煤粉灰是一种优良的填充剂，可以代替碳酸钙用于聚烯烃胶粘带防腐层的生产。此研究不仅能提高粉煤灰的利用率和附加值，改善聚烯烃胶粘带防腐层的各项性能，还能为工业粉煤灰在橡胶补强方面的产业化应用提供理论依据。     

粉煤灰对聚烯烃胶粘带防腐层的补强性能研究

分析了济宁地区粉煤灰的外观形貌和化学组成，并用于聚烯烃胶粘带防腐层补强性能研究，着重研究了粉煤灰添加量对聚烯烃胶粘带防腐层力学性能的影响。实验结果表明：粉煤灰中的化学成分以 SiO₂、Al₂O₃、 Fe₂O₃为主，三者总质量分数高达88.04%，CaO的质量分数为12.40%，此粉煤灰属于碱性灰；粉煤灰中有少量非晶态玻璃体的存在，主要晶体矿物是石英、莫来石和赤铁矿；添加粉煤灰后，聚烯烃胶粘带防腐层的力学性能得到提升；当粉煤灰添加量为15份时，试验品的力学性能最优，拉伸强度91.93 N/cm、断裂伸长率536.67%、剥离强度33.43 N/cm；煤粉灰是一种优良的填充剂，可以代替碳酸钙用于聚烯烃胶粘带防腐层的生产。此研究不仅能提高粉煤灰的利用率和附加值，改善聚烯烃胶粘带防腐层的各项性能，还能为工业粉煤灰在橡胶补强方面的产业化应用提供理论依据。     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3四元渣系Al2O3活度预测模型

高炉渣系各组元活度对高炉冶炼和产品质量具有重要的影响作用. 基于分子-离子共存理论,建立CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型;结合试验测定值对其进行验证与修正,最终建立了修正的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型;同时,依据模型计算结果探究R(w(CaO)/w(SiO₂)),w(MgO)/w(Al₂O₃)和w(Al₂O₃)对Al₂O₃活度的影响. 研究结果表明:修正后的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型具有较高的预测精度,能够很好地预测熔渣Al₂O₃活度;当w(MgO)/w(Al₂O₃)=0.40,w(Al₂O₃)=20%时,随着R增加,Al₂O₃活度逐渐减小;当R=1.25,w(Al₂O₃)=20%时,随着w(MgO)/w(Al₂O₃)增加,Al₂O₃活度逐渐减小;当w(MgO)/w(Al₂O₃)=0.40,R=1.25时,随着w(Al₂O₃)增加,Al₂O₃活度逐渐增大.     

四川盆地富有机质页岩硅质生物成因及对页岩气开发的意义

通过岩石学、有机碳含量、主量元素和力学性质分析, 对四川盆地长宁双河剖面上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组页岩进行硅质成因研究。长宁双河剖面底部页岩过量硅含量为40%~62.7%, 具有高SiO₂, P₂O₅和Fe₂O₃, 低Al₂O₃, TiO₂, FeO和MgO的特征。Al/(Fe+Al+Mn)比值为0.67~0.71, Si/(Si+Al+Fe)比值为0.89~0.93, 在Al?Fe?Mn图解上落在生物成因区。五峰组有机碳含量(TOC)为2%~7.55%, 平均3.73%。龙马溪组页岩有机碳含量为0.23%~8.36%, 平均1.16%, TOC>2%段集中在剖面底部21 m, TOC与硅质含量具有正相关关系。页岩中发现大量放射虫、海绵骨针等微体化石, 证实硅质为生物成因, 指示页岩沉积环境为深水陆棚, 有利于形成自然裂缝和后期压裂改造, 对页岩气勘探开发具有重要意义。     

稠油硫酸盐热化学还原生成H2S实验研究

为了研究稠油注汽热采过程中生成H₂S机理，以Na₂SO₄，CaSO₄，MgSO₄，Fe₂（SO₄）₃，Al₂（SO₄）₃与稠油硫酸盐热化学还原（TSR）实验为基础，探究稠油TSR生成H₂S机理。实验表明，不同硫酸盐与稠油反应生成H₂S不尽相同，硫酸盐的阳离子所带电荷数决定TSR反应程度的难易，电荷数越多越容易进行反应，且H₂S生成量顺序为Al₂（SO₄）₃>Fe₂（SO₄）₃ > MgSO₄ > CaSO₄ > Na₂SO₄，但生成的烃量顺序为Fe₂（SO₄）₃ > Al₂（SO₄）₃ > MgSO₄ > CaSO₄ > Na₂SO₄。与其他硫酸盐不同的是，由于Fe₂（SO₄）₃的氧化性，Fe³⁺可能与生成的H₂S进一步反应。通过傅里叶红外变换光谱（FT-IR）对固相检测发现，不仅存在金属氧化物（CaO，MgO，Fe₂O₃，Al₂O₃）还存在FeS₂。最后，通过对MgSO₄油相硫含量的检测发现，反应后硫含量高于原油硫含量，证明了无机硫向有机硫的转化。     

低钙铝酸钙熟料的物相转变和浸出性能

以分析纯CaCO_3,Al_2O_3和SiO_2为原料,研究了n_(CaO)/n_(Al2O3)=1.0,w_(Al2O3)/w_(SiO2)=3.0时物料的熔化温度以及熟料的物相组成、自粉化性能和氧化铝浸出性能.结果表明:物料熔化温度为1 392℃;烧结温度为1 350℃时熟料物相为CaAl_2O_4,Ca_(12)Al_(14)O_(33)和γ-Ca_2SiO_4,自粉化性能和氧化铝浸出性能良好,氧化铝浸出率为93.37%;1 400℃物料局部熔化,非均相的形成造成物料扩散受阻和物相分布不均匀,阻止β-Ca_2SiO_4向γ-Ca_2SiO_4转化,熟料自粉化性能变差,且有Ca_2Al_2SiO_7生成,二者均使氧化铝浸出性能变差,氧化铝浸出率仅为74.50%;1 450℃物料完全熔化,熟料自粉化性能和氧化铝浸出性能得到改善.     

Ni系低温钢的高温氧化行为研究

为研究Ni系低温钢的高温氧化行为,利用Setsys Evolution型高温同步热分析仪对Fe-3.5Ni和Fe-9Ni钢在700~1200℃的氧化行为进行了研究,采用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段表征了氧化物微观形貌和物相组成.结果表明:700~1200℃条件下氧化2h后,Fe-3.5Ni钢和Fe-9Ni钢的氧化增重曲线规律相似,相同氧化温度条件下,单位面积Fe-9Ni钢的增重量低于Fe-3.5Ni钢.随氧化温度的升高,试样表面依次出现团絮状、晶须状和不规则多边形状Fe₂O₃.氧化分为内氧化和外氧化,内、外氧化层厚度随氧化温度的提高逐渐增加,且900℃是两种钢外氧化层厚度发生突变的临界温度.内氧化层由FeNi₃和混合物(FeO+Fe₃O₄)组成,外氧化层由Fe₂O₃,Fe₃O₄和FeO组成,且外氧化层内包裹着尖晶石相NiFe₂O₄;随着Ni含量增加,NiFe₂O₄增多并形成连续的薄带.     

红格钒钛磁铁矿氧化物相转变及非等温氧化动力学

在对红格钒钛磁铁矿基础特性研究基础上,探讨了其球团氧化过程物相的存在形式和转变过程,并通过热分析法研究了红格矿非等温氧化动力学.结果表明:红格钒钛磁铁矿属于高铬型钒钛磁铁矿,Cr_2O_3的质量分数为1.48%,连晶强度为625 N;主要物相组成为磁铁矿、钛磁铁矿、钒磁铁矿、铬铁矿;温度低于300℃时其氧化速率缓慢;球团氧化过程有价组元物相迁移变化历程为:Fe_3O_4→Fe_2O_3;Fe_2VO_4→(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3;Fe_(2.75)Ti_(0.25)O_4→FeTiO_3→Fe_9TiO_(15);FeCr_2O_4→(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_4,Fe_(0.7)Cr_(1.3)O_3,(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3.红格矿非等温氧化动力学研究表明:当升温速率为10℃/min时,温度在220~380℃,380~500℃和500~800℃时,反应活化能分别为47.02,14.95和30.36 kJ·mol~(-1).