高岭石结构变化对其相变温度的影响

高岭石结构变化对其相变温度的影响

一、The Effect of Kaolinite Structure Changes on Its Transformation Temperature of Phases(论文文献综述)

张托弟[1](2021)在《聚丙烯酸基复合相变材料的制备及其热物理性能研究》文中提出有机固-液相变材料因其高的储热密度、近似恒定的相变温度和良好的稳定性而成为潜热储能领域相变介质的首选材料,然而,热导率低、相变过程中液相易泄露和可能存在的腐蚀性限制了其规模化应用。多孔载体负载定型是解决固-液相变材料液相泄露、提高热导率和改善热物理性能的主要途径,然而,相变材料-载体(主-客体)间的耦合作用对复合相变材料热物理性能的影响尚不明晰。鉴于此,本文以具有三维多孔网络结构的聚丙烯酸及其碳化物为载体,以聚乙二醇、硬脂酸和赤藻糖醇为相变材料,分别采用溶液浸渍法和真空熔融浸渍法制备了聚丙烯酸及其碳化物基复合相变储热材料,研究了其形貌、结构和热物理学特性,探索了载体表面性质对复合相变材料性能的影响。以水溶性高分子材料聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)为相变材料,以聚丙烯酸(聚丙烯酸钠,Polyacrylate sodium,PAAS)及其碳化物(Carbonated polyacrylate sodium,PAAS-C)为载体,制备了PEG含量分别为67.88wt.%、60.86wt.%的PEG/PAAS和PEG/PAAS-C复合相变材料。研究结果表明:PEG与PAAS、PAAS-C之间只存在物理作用,PEG/PAAS和PEG/PAAS-C的熔化潜热分别为124.52J/g和115.37J/g,凝固潜热分别为118.88J/g和107.73J/g。三维载体的引入不仅使PEG/PAAS具有良好的形状稳定性和优异的循环稳定性,而且使其热导率由PEG的0.1095W/m·K提高到了0.2029W/m·K。PAAS-C保留了PAAS原有的三维网络结构,但其孔径有所增加,导致PEG/PAAS-C的相变潜热和相变温度随PAAS-C孔径的减小而减小。同时,PAAS碳化处理有利于缓解PEG/PAAS的过冷度并提高其热导率,PEG/PAAS-C的热导率相比PEG/PAAS提高了1.28倍。以疏水性硬脂酸(Stearic acid,SA)为相变材料,以PAAS和PAAS-C为载体,制备了SA含量分别为66.01wt.%、67.65wt.%的SA/PAAS和SA/PAAS-C复合相变材料。研究结果表明:SA与PAAS之间不仅存在物理作用,还存在分子间耦合作用,且SA与PAAS复合后改变了SA的晶型结构。PAAS独特的孔隙结构、以及PAAS与SA之间的分子间耦合作用导致SA/PAAS出现分层结晶,使SA/PAAS降温结晶过程中产生了三个放热峰。SA/PAAS和SA/PAAS-C的熔化潜热分别为129.12J/g和132.33J/g,三个放热峰的总凝固潜热分别为129.75J/g和134.72J/g。与PAAS复合加快了SA的放热速率,改善了SA的过冷现象,SA/PAAS具有良好的形状稳定性和循环稳定性。此外,600℃和800℃对PAAS碳化能够脱除PAAS中的部分极性含氧官能团,从而削弱SA与PAAS之间的分子间耦合作用,这也是SA/PAAS-600和SA/SAP-800仅有一个放热峰的原因。以水溶性赤藻糖醇(Erythritol,ET)为相变材料,以PAAS和PAAS-C为载体,制备了ET含量分别为90.08wt.%、81.90wt.%的ET/PAAS和ET/PAAS-C复合相变材料。研究结果表明:ET与PAAS、PAAS-C之间仅存在物理作用,这使得ET被束缚在PAAS和PAAS-C中,抑制了ET的相变泄露,保证了ET/PAAS良好的形状稳定性。ET/PAAS和ET/PAAS-C的熔化潜热分别为312.65J/g和284.23J/g,凝固潜热分别为182.18J/g和143.62J/g。ET/PAAS降温结晶过程中可能出现了非凝固层,从而降低了ET/PAAS的放热能力,在ET/PAAS的结晶点以上(50℃)恒温2h后再降温结晶,有助于提高ET/PAAS的放热能力。PAAS的加入使ET/PAAS的热导率由ET的0.0836W/m·K提高到了0.1242W/m·K,且降低了ET的过冷度,ET/PAAS的过冷度随其中ET含量的增加呈现递减趋势。此外,对PAAS碳化处理使ET/PAAS的热导率进一步提高了1.73倍,同时也改善了ET的过冷现象。

王文[2](2021)在《液态CO2酸化增透煤岩及孔隙结构重构机制实验研究》文中研究说明液态CO2压裂煤层增透技术在治理矿井瓦斯灾害、提高煤层气产量的同时可以缓解温室效应,逐渐成为研究热点。本文基于液态CO2本身低温、高压、非极性及相变后遇水酸化等特性,通过搭建液态CO2溶浸-酸化煤体实验平台,先后开展液态CO2溶浸煤体及酸化煤体实验,并采用氮吸附、XRD、XRF、ICP-OES、FTIR、SEM-EDS等一系列测试手段研究液态CO2注入煤层后在液相阶段及酸化阶段与煤体的矿物、有机质相互作用及煤体孔隙结构重构过程机制,得到以下结论:通过测定煤中矿物含量、煤体与反应水样的元素含量、pH等参数并分析了矿物演化机制,结果表明:液态CO2溶浸对煤中矿物影响微弱,主要由于液态CO2低温损伤与机械迁移造成煤体矿物的部分崩塌以及微量迁移;液态CO2酸化后多数矿物含量显着降低,且对压力较为敏感。液态CO2酸化主要导致煤体发生溶蚀反应、转化与沉淀、粘土的水化膨胀作用,其中溶蚀反应较强烈。无烟煤与长焰煤中碳酸盐含量在溶蚀作用下降幅最大,其次为伊利石,石英、叶腊石及金红石含量变化较微弱。压力越大,反应水样的H+消耗越快,煤体中矿物组分溶蚀反应越强烈,导致各组分元素溶出量及迁移率越大,其中无烟煤与长焰煤中Ca元素溶出量及迁移率均最大,这主要是碳酸盐的溶蚀造成。通过测定煤中有机物的官能团结构含量并分析其演化机制,结果表明:液态CO2溶浸及酸化过程有机质官能团结构含量受到溶胀、溶解、萃取、键解离反应、加成反应、取代反应等共同控制。液态CO2溶浸后,除1H外无烟煤与长焰煤芳香结构2H、3H、5H官能团相对含量整体增大;脂肪醚、芳香醚及羰基C=O等非极性或弱极性官能团受到萃取作用后含量减少;键解离反应破坏了部分芳香结构C=C结构并使脂肪烃结构大量脱落,OH-O含量、自缔合羟基氢键OH-OH含量均减少。液态CO2酸化后,无烟煤各组分芳香结构含量进一步增大;长焰煤1H、3H、5H含量增大,2H结构含量减少;两种煤样脂肪醚、芳香醚及羰基C=O等非极性或弱极性官能团含量依然受到萃取作用减少,-COOH结构含量大幅提高,脂肪烃结构含量整体进一步减少,羟基官能团含量整体明显增大。此外,两种煤样在液态CO2溶浸、酸化后芳香性与缩合度均得到提升,且液态CO2酸化后芳香性与缩合度整体均表现出随着压力增大而增大的趋势。通过测定煤的孔隙结构参数并结合矿物组分、有机物演化机制分析孔隙结构重组机制,结果表明:液态CO2溶浸作用后无烟煤与长焰煤比表面积均减小,微孔数量减少且长焰煤减少幅度大于无烟煤,孔径峰值也向大孔径方向转移,两种煤的大孔、中孔、微孔孔容均明显提升。通过分析认为,低温导致部分含化合态水分的矿物崩塌并有利于形成裂缝增大孔隙连通性,但矿物与煤的颗粒发生机械迁移一方面使煤体表面未被打开的孔隙受到冲击、剥离作用后被打开并形成大孔,但也有部分大孔被发生迁移的颗粒物堵塞;液态CO2溶浸后无烟煤与长焰煤的微孔数量减少主要是由于煤基质的溶胀及芳环缩合度的提高使得分子间隙变小、有序度提高导致,而受到萃取的非极性小分子、官能团的溶出造成微孔孔容的增大;液态CO2酸化后,无烟煤与长焰煤比表面积均整体增大,孔径峰值区间又向微孔方向转移,无烟煤微孔、大孔孔容有明显的提高,中孔孔容有所降低;长焰煤中孔和大孔孔容增大且表现出随着压力增大而增大的趋势。此外,溶浸作用导致部分大孔被堵塞,但是经过酸化作用后这些大孔又被重新打开。无烟煤表面钾长石形成少量石英沉淀,高岭石与方解石在溶蚀反应导致半封闭孔被打开;长焰煤由于矿物分布较为均匀,酸化后煤体表面片状煤体脱落且煤体显着趋于疏松、颗粒化并形成大量溶蚀孔与溶蚀碎屑,且随着压力的增大,煤体表面逐渐趋于颗粒化。液态CO2酸化后矿物演化表现为对中孔、大孔的增孔、扩孔作用;而无烟煤与长焰煤微孔的发育主要原因是由于酸化过程促进了大分子相的溶胀与溶解过程,溶胀与溶解作用得到加速后大分子相与大分子相之间的无序度提高使得分子间间隙扩大、微孔数量增多的同时孔容也得到提高;此外,酸化作用使大量边缘基团如甲基、亚甲基、脂肪醚、芳香醚类以及碳基C=O结构受到萃取、脱落并溶出,进一步导致微孔孔容增大。论文的研究结果可为液态CO2压裂煤层增产煤层气提供理论基础和数据支撑,有学术研究和工程应用价值。

曹孟涛[3](2021)在《高温下砂质泥岩物理力学特性的各向异性演化规律及其应用》文中提出油页岩是一种潜在的能源,未来可作为石油和天然气的补充和替代能源。本文主要围绕原位注热开采油页岩过程中砂质泥岩盖层的稳定性展开研究,考虑砂质泥岩的物理力学性质具有显着各向异性,利用热膨胀仪、导热测定仪、低渗岩石渗透率测量装置、高温三轴岩石渗透率测量设备以及高温岩石压力机等设备,研究高温作用下各向异性砂质泥岩的热膨胀系数、导热系数、渗透率和力学参数(弹性模量E、抗压强度σp、抗拉强度σt、内聚力c和摩擦角φ等)随温度的变化规律,探讨高温三轴应力作用下各向异性砂质泥岩在全应力-应变过程中的渗透率演化规律,并通过XRD和TG测试等微观手段分析高温的作用下砂质泥岩矿物结构和成分的变化规律,最后,基于横观各向同性模型,并考虑岩石热物理(热膨胀系数和导热系数)性质和渗透性质的各向异性,建立流-固-热耦合作用的数学模型并给出有限元解法,并以油页岩原位注热开采为工程背景,模拟注热过程中砂质泥岩盖层的温度场、位移场、渗流场以及物理参数的时空演化规律,以期为油页岩原位注热开采工程盖层的稳定性研究提供理论支撑。本文得到的主要结论如下:(1)砂质泥岩的热膨胀系数和导热系数受温度的作用很明显,且表现出很强的各向异性。砂质泥岩在平行、垂直层理方向的导热系数都随着温度升高而降低,但平行层理方向的导热系数始终大于垂直层理的导热系数,二者的比值维持在1.246的水平。砂质泥岩在平行、垂直层理方向的纵波波速都随着温度的增加而不断降低,但具体规律有所差异,且二者的比值随着温度的增加不断增加,呈现三阶段特征:I缓慢增加段(20℃~200℃)、II快速增加段(200℃~500℃)、III缓慢增加段(200℃~500℃)。在垂直层理方向上,砂质泥岩渗透率随着温度的升高而不断增加,呈现三阶段特征:20℃~200℃,渗透率增加量虽小,但增幅为63倍左右;200℃~400℃,渗透率基本稳定;400℃~600℃,渗透率增幅为6.96倍左右;而在平行层理方向上,砂质泥岩渗透率随着温度的升高呈指数增加,最高增幅可达23倍左右。在相同温度、体积应力和渗透压条件下,砂质泥岩在平行层理方向的渗透率比垂直层理方向大1~2个数量级,渗透率比值k2/k1随着温度的升高呈现先降低,再升高,最后下降的趋势。基于渗透率与体积应力和孔隙压力的经验公式,并考虑温度的作用,建立了考虑温度、体积应力以及孔隙压力作用下的各向异性砂质泥岩渗透率公式。(2)通过对不同温度作用下砂质泥岩在垂直/平行层理方向的三轴压缩过程中的渗透率演化规律进行试验研究,得出了以下结论:在垂直层理和平行层理方向上400℃、500℃、600℃高温下的全应力-应变加载变形破坏规律基本一致,砂质泥岩渗透率变化规律与破坏演化规律整体上具有一致性。在垂直层理方向上,渗透率在裂缝压密阶段渗透率呈下降趋势;在线弹性阶段和裂纹的稳定扩展阶段,渗透率出现稳态增加趋势;在裂纹的非稳定扩展阶段,渗透率出现急剧增加;而在平行层理方向上,裂缝压密阶段没有体现出来,在线弹性阶段和裂缝的稳定扩展阶段,渗透率稳定增加,在裂纹的非稳定扩展阶段,渗透率快速增加。在垂直或者平行层理方向上,随着温度的增加,相同的轴向应力点所对应的渗透率逐渐增加;在相同的温度条件下,在加载过程中,相同的轴向应力点,平行层理方向的渗透率要远大于垂直层理方向。砂质泥岩所受的温度越高,相同的应力点所对应的应变值越大,但砂质泥岩的破坏强度降低。在垂直、平行层理方向的砂质泥岩破裂形式主要为单剪切面破坏,但在破坏机制上仍有一些差异:在平行层理方向,主剪切面伴随着沿竖直方向(层理方向)的多组破裂面,且温度越高,破裂面越发育。(3)通过对实时温度作用下(20℃-600℃)各向异性砂质泥岩在单轴压缩过程中的变形特征、破坏机制和声发射特征进行研究,发现:(1)荷载垂直于层理方向时,砂质泥岩的弹性模量随着温度的升高先略有增加(20℃~100℃),而后线性降低(100℃~600℃);当荷载平行于层理方向时,弹性模量随着温度的升高近似呈负指数下降。砂质泥岩在垂直、平行层理方向的弹性模量比值E1/E2随着温度的升高呈现三阶段变化特征:先增加(20℃~100℃),再线性降低100℃~500℃,然后保持不变500℃~600℃,且比值一直大于1;(2)荷载垂直或者平行于层理方向时,砂质泥岩的抗压强度随着温度的升高,基本上都呈线性下降,砂质泥岩在垂直、平行层理方向的抗压强度比值σp1/σp2,随着温度温度的升高,近似呈线性增加,在600℃时,二者比值从20℃时的1.73增至2.76。(3)荷载垂直于层理方向时,随着温度的升高,砂质泥岩的峰值应变近似呈指数增加趋势;荷载平行于层理方向时,砂质泥岩的峰值应变随着温度的升高呈阶段性变化特征,但整体上呈降低趋势。在20℃~600℃温度范围内,砂质泥岩在垂直层理方向的脆性度指数比平行层理方向的脆性指数高2-3个数量级。(4)载荷垂直于层理方向时,随着温度的升高,破坏形式由拉伸破坏向剪切破坏转变;而载荷平行于层理方向时,砂质泥岩的破坏形式主要为“拉伸”破坏类型。(4)通过研究各向异性砂质泥岩的抗拉特性以及抗剪切特性随温度的变化关系,得到的结论如下:(1)当加载力垂直、平行正交于层理面时,抗拉强度都随着温度的增加而持续下降,但下降规律与幅度有所差异,在同一温度条件下,加载力与层理面正交时的抗拉强度3>加载力与层理面垂直时的抗拉强度1>加载力与层理面平行时的抗拉强度2,但三者的相对大小关系随温度的变化规律有所不同;(2)随着温度的升高,当剪切面与层理面垂直、平行、正交时,砂质泥岩的内聚力随着温度的升高近似呈线性下降,而内摩擦角变化不大。在相同的温度条件下,剪切面与层理面正交时的内聚力c3>剪切面与层理面垂直时的内聚力c1>剪切面与层理面平行时的内聚力c2。(3)剪切面与层理面的相对位置对砂质泥岩的破坏形式有重要影响。当剪切面与层理面垂直时,剪切破坏面不规则,表现出延性破坏特征;当剪切面与层理面平行时,剪切破坏面为单一的规则平面,表现出脆性破坏特征;而当剪切面与层理面正交时,砂质泥岩的破坏形态为具有一定宽度的“剪切带”,表现为延性破坏特征。(5)基于横观各向同性模型,引入油页岩和砂质泥岩顶底板的物理力学参数(导热系数、膨胀系数、渗透系数、弹性模量等)与温度的变化规律,并考虑二者的物理力学参数的各向异性,建立了考虑油页岩和砂质泥岩的物理力学参数与温度关系的热-流-固耦合数学模型,并给出了相应的有限元格式(全量法)求解方程,以此研究原位注热开采油页岩过程中砂质泥岩顶底板内温度场、位移场、渗流场以及物理参数的动态变化规律,发现:(1)在原位注热开采油页岩过程中,砂质泥岩(顶底板)受温度的影响范围在10m以内,且注热井周围受温度的作用最为剧烈,可以推测注热井周围的砂质泥岩(顶底板)可能是危险区域,应重点关注;(2)随着注热时间的增加,在热对流和热传导作用下,油页岩层和顶板岩石的温度不断升高,二者力学性能的弱化不断增加,弹性模量的损伤逐渐增加,导致地层的沉降量不断地增加。当注热时间为60个月时,下沉量最大达到3.80m,且最大位移发生在注热井附近,很有可能导致油气泄露,甚至诱发地表沉陷,在注热井周围为危险区域,应提前做好井壁的保护等;(3)随着注热时间的增加,孔隙压力对砂质泥岩顶底板岩石的影响长度(水平方向)逐渐增加,但孔隙压力的最大影响深度变化不大。当注热时间为60个月时,孔隙压力对砂质泥岩的最大影响深度为2.5m左右,发生在注热井与砂质泥岩的交界处。

蔺有祥[4](2021)在《白银红质黏土特性分析及其应用研究》文中提出甘肃白银制陶历史悠久,随着地区陶瓷产业高质量发展的需要,当地政府提出了发展红陶产业的举措,以此为地区产业转型升级增添动能。本文以甘肃省白银境内红质黏土为主要原料,通过陶瓷工艺学实验和现代检测手段探索了所选红质黏土的物化性能,优化了制备红陶制品的原料配比,取得了丰硕成果。主要研究内容如下:(1)所选红质黏土矿物原料均以SiO2,Al2O3,Fe2O3,K2O为主,1#、3#、4#主要矿物组成为石英、高岭石和伊利石,且在透射电镜下发现两种粘土矿物的典型的特征,2#矿物组成以石英、高岭石为主要矿物,所选4种红质黏土含铁相均为赤铁矿。(2)所选红质黏土矿物原料可塑性除3#原料可塑性较低外,其他所选均属高可塑性,能赋予红陶良好的成型性能。收缩率总体随着温度的升高而增大,完全烧结之后出现反膨胀现象。抗折强度最高为2#原料在1100℃时的93.4 MPa。所选红质黏土的烧成颜色随温度的升高而加深,明度值、红度值和黄度值在过烧之前都随温度的升高而降低。(3)所选红质黏土矿物原料在517℃~589℃之间都有一个粘土矿物因脱去结构水而发生相变引起的吸热峰。(4)根据XRD表征结果,当温度在1060℃时,粘土矿物已完全分解,但是出现了莫来石相。在整个烧制过程中石英和赤铁矿几乎没有发生物相转变,但随着温度不断升高其强度逐渐减小。(5)所选3种原料配比的红陶制品在1100℃时烧结较好,制备的红陶制品主晶相均为石英相,次晶相为莫来石相,红陶制品最优原料配比1#:2#:4#为1:1:3。加入3#原料后,XRD图谱的莫来石衍射峰强度出现增强。(6)当3#红质黏土添加量为12 wt%时,在1100℃烧结温度下可制得抗折强度为89.17 MPa的红陶制品;工艺性能可以满足低温快烧的要求,可为地区建筑陶瓷行业节能降耗提供支撑。当3#红质黏土添加量为8wt%时,在1100℃的温度和性能优异的条件下吸水率可以达到6.7%。烧后颜色呈深红色,有利于开发日用陶、艺术陶和彩陶等产品。

孟宇航,尚玺,张乾,杨华明[5](2020)在《高岭土的功能化改性及其战略性应用》文中提出高岭土是一种天然的黏土矿物,具有典型的1:1层状硅酸盐晶体结构。首先介绍了高岭土资源背景、结构组成和物化特性,着重介绍了高岭土在节能环保、生物医药和新材料三个战略性新兴产业的研究现状。天然的层状结构、丰富的表面羟基、较大的比表面积以及良好的生物相容性为高岭土的功能化应用提供了多种选择。随着科学技术的发展和国家社会的进步,对高岭土的研究更加深入。未来高岭土将作为一种战略性非金属矿物,在更多的领域有更好的应用前景。

武朝然[6](2020)在《有效应力下甲烷水合物沉积物渗流特性研究》文中研究表明天然气水合物作为广泛分布的清洁能源,受到国内外普遍关注,日本与我国相继开展的海洋试采,初步验证了技术可行性,但是日产气量及持续开采时间,仍然不能满足规模化与商业化开采要求,其中储层渗透性质是重要影响因素之一。我国南海赋存水合物的沉积物以砂质和粉质粘土为主,其粒度分布与土颗粒的膨胀性和水敏性等特性都严重影响了渗透性,同时水合物开采中水合物分解及地层应力作用下的孔隙结构变化,也导致了气体产出的不确定性,为此本文以粉质粘土和玻璃砂为对象,重点研究了有效应力、水合物饱和度等参数与渗透率之间的关系,分析了其达西渗流及非达西渗流特性,建立了适于水合物降压开采的产气模型。主要研究工作如下:首先,研究了不同有效应力下含甲烷水合物粉土质沉积物的气相渗透率。搭建了高压水合物稳态气相渗流实验平台,在南海神狐海域天然气水合物储层的温度压力条件下,采用蒙脱石、伊利石、和高岭石三种粉土矿物,研究了粉土沉积物气相渗透率随饱和度的变化规律,探明了水合物颗粒与土体团聚结构对渗透率影响的作用机制。发现了影响渗透率变化规律的临界饱和度,在临界饱和度之上,随水合物饱和度增加,沉积物中由于失水作用而产生的土体团聚结构,成为土体支撑骨架,使得水合物沉积物渗透率大于纯土沉积物。提出了应力敏感性概念,分析了有效应力对不同水合物饱和度下粉土沉积物的气相渗透率影响,评估了气相渗透率的应力敏感性。其次,改善了甲烷水合物沉积物气相渗透率测量实验平台,研究了天然气水合物分解与二次生成过程中粉土沉积物气相渗透率。利用菲克定律分析了粉土试样中CH4气体渗透系数和扩散系数衰减特性,揭示了水合物分解水在粉土中形成的结合水、以及土颗粒的水敏性和膨胀性是导致渗透率衰减的主要因素。总结了水合物分解对三种粉土气相渗透率造成的损害程度。采用Ives和Pienvichitr模型和Tien模型预测了水合物分解后试样孔隙度的衰减百分比,探明了蒙脱石,伊利石,高岭石其膨胀性依次降低的变化规律。并且发现了水合物二次生成对气相渗透率的影响机理。第三,利用自行搭建的水相渗透率测量实验台,研究了含水合物饱和土中的水相渗流特征。通过数据拟合,获取了水合物沉积物中非达西流和达西流的水相渗流形态,发现了水相渗流过程中最小压力梯度阈值的存在。计算了水相不同渗流形态下的渗透系数和渗透率,分析了最小压力梯度阈值、水相渗透系数和水相渗透率随水合物饱和度的变化规律,阐明了最小压力梯度阈值和渗透率之间的关系。最后,探明了砂质沉积物中渗透率随沉积物压实度和水合物饱和度的变化规律。通过结合Masuda模型和Ren模型与孔隙度和有效应力之间的关系,提出了用于估算水合物降压分解过程中有效渗透率瞬态变化的表达式。并且将实验获取的沉积物孔隙度,有效应力,分解压力以及渗透率等参数用于热-流-力-化学多场耦合理论,建立了甲烷水合物开采模型,模拟分析了开采过程中水合物沉积物压缩性和水合物饱和度对产气量、产气速率的影响。

董志浩[7](2020)在《煤炭地下气化覆岩高温损伤与评估研究》文中进行了进一步梳理煤炭地下气化的高温环境会对顶板岩石造成损伤,影响顶板覆岩稳定性,制约气化过程的安全生产。本文基于煤炭地下气化过程中的覆岩高温损伤问题,以砂岩作为研究对象开展不同温度(25℃~1300℃)的高温试验,采用多种测试方法和手段对砂岩的物理性质、力学强度、矿物成分、微观结构和热稳定性进行测试分析,考虑基于矿物热力学的非等温反应动力学方程,阐明砂岩高温损伤演化机制,以物理力学参数为损伤变量,提出评估岩石高温损伤的方法和建议。论文取得的主要成果如下。(1)砂岩的物理力学性质变化可分为三个区间:25℃~400℃,砂岩颜色为暗红褐色,色度随温度增加略有上升,其他物理力学参数没有出现明显变化;400℃~1000℃,砂岩颜色为亮红褐色,孔隙和裂隙发育,损伤快速发展。色度、孔隙度大幅增加,硬度、电容、介电常数、导热系数、纵波波速、抗拉强度大幅减小;1000℃~1300℃,砂岩熔融,颜色变为橄榄绿色,气孔构造发育。光泽度和磁化率急剧增加,孔隙度快速减小,导热系数、硬度、电容、介电常数都有增加,抗拉强度大幅增加。(2)在高温加热过程中,砂岩主要发生了结合水和结晶水逸出(200℃)、结构水逸出和石英相变(600℃)、胶结物分解(800℃)、矿物熔融(1100℃)等一系列物理化学反应。砂岩热反应动力学机理可以用一级(F1)和二级(F2)化学反应来解释,其中在600℃和800℃附近发生反应需要较高的活化能,分别为411.69 k J·mol-1和429.37 k J·mol-1。砂岩高温损伤机理主要包括矿物脱水与分解、晶体膨胀和部分熔融。砂岩高温后的物理力学性质变化与此紧密相关。(3)色度、硬度、导热系数、介电常数、电容、孔隙度和纵波波速与抗拉强度具有较高的线性相关性,损伤演化方程规律性较好,可以作为评价砂岩强度的指标。采用色度法、硬度法、介电常数法、电容法、核磁共振法、超声波检测法可以对岩石快速无损检测,用来评估岩石强度。在损伤演化过程中,孔隙和裂隙的发育对煤炭地下气化过程中顶板覆岩的稳定性具有重要影响,应引起足够的重视。

白英生[8](2020)在《典型物相转变过程的微量热研究初探》文中研究表明微量热法能够检测到更多化学反应过程的细节信息,本文使用微量热法结合其他测量物质结构和成分的手段研究地质学中典型的物相转变过程,分析物相转变过程的反应机理。本文研究了属于A+B→C的化合反应过程的高岭石水化和离子吸附过程、属于A→B→C的连续相变过程的施氏矿物(Schwertmannite)热演化过程以及属于A→B+C的分解反应过程的干酪根生烃过程,掌握了微量热法研究物相转变过程的方法,了解了上述物相转变过程的部分机理:(1)高岭石的水化和离子吸附作用受到金属阳离子类型和温度的影响。离子半径越大的碱金属离子与高岭石表面作用越强,越容易与高岭石表面形成内球络合,具有Cs+>K+>Na+的顺序。相对高温条件下的高岭石与盐溶液混合的放热量明显升高,有利于内球络合的发生,同时内球络合的增加导致了外球络合的减少。高岭石与盐溶液混合的热量-时间曲线显示水化和吸附反应快速发生,在5min左右达到最大释热量,但整个反应过程持续约0.5 h,其中高浓度溶液的反应时间略长,相对高温的条件下反应时间较短,不同离子溶液的反应时间按照Cs+>K+>Na+的顺序。(2)施氏矿物在温度升高的过程中分解并形成草黄铁矾和赤铁矿。我们观察到施氏矿物在温度逐渐升高的过程中依次经历了吸附水脱附、硫酸根构型转化、施氏矿物失去结构水分解、重结晶形成草黄铁矾、重结晶形成赤铁矿纳米晶体、赤铁矿纳米晶体重结晶形成大颗粒矿物、草黄铁矾分解和赤铁矿分解的演化过程。在缓慢升温速率的微量热实验的热流-温度曲线中我们观察到了离散的6个吸热峰,分别对应前5个反应过程,其中吸附水脱附分为高能和低能两种情况分别对应2个吸热峰。施氏矿物中含有的硫酸根具有和重金属含氧酸根阴离子相似的性质,能够被重金属含氧酸根阴离子取代,达到吸附重金属离子的效果。我们发现在干燥的环境中施氏矿物只在它失去结构水分解、重结晶形成草黄铁矾和草黄铁矾分解三个过程中有发生硫酸根中S元素的迁移,硫酸根中的S可以类比重金属元素,在这3个过程中会导致干燥的土壤环境中重金属元素的扩散。我们通过对热流-温度曲线的6个吸热峰的活化能的计算,可以预测这3个过程在任意地质条件中的反应开始温度和峰值温度。(3)含S基团对干酪根生烃过程具有巨大的影响。微量热实验的热流-温度曲线发现了2个活化能较低的放热峰,并通过热重-质谱实验证明了这两个放热过程是干酪根中含S基团的裂解生烃反应过程,分别对应R3-C-S-R’完全裂解产生重质油的过程和R-(C=S)-R’部分裂解产生R-(C≡S)+离子和重质油的过程。干酪根中的含S基团能够有效的降低生烃反应的活化能,使干酪根在更低的温度发生生烃反应。干酪根中含S基团裂解生烃的产物碳数较多,成分以重质油为主;C-C键直接裂解生烃的产物含碳数较低,以轻质油为主。含S基团还能够参与干酪根的生气反应,产物主要是湿气成分。另外C=S双键基团还能在略高于生气过程的温度下完全裂解并且大量产生乙烯和丙烯。

邢鹏[9](2020)在《花岗岩型铷矿资源综合利用的基础研究》文中提出铷是重要的稀有金属和战略性新兴产业金属。我国铷矿资源相对丰富,但品位低,多以伴生资源产出,开发利用难度大。目前铷主要从铯榴石和锂云母提取铯、锂的中间产物中回收。近年来一些文献报道了采用氯化焙烧法从云母、长石、高岭土等铝硅酸盐矿物中提取铷。然而,目前的研究基本只关注铷的回收,而没有考虑矿石中宏量元素钾、铝、硅的资源化利用,导致资源的综合利用程度较低。此外氯化焙烧法还存在设备易腐蚀,废渣、氯化氢废气、高盐废水产出量大、难处理的问题。因此,开发清洁高效的铷提取技术具有重要意义。近期在国内某地首次发现了一大型独立铷矿,本文针对该铷矿的资源综合利用开展了系统研究。首先,借助XRD、ICP、SEM-EDS、EPMA、TG-DSC等化学物相分析方法,对铷矿进行了系统的工艺矿物学研究,确定了铷矿主要组成矿物及目标元素赋存状态:铷矿主要组成矿物为石英、钾长石及云母,矿物组成符合花岗岩的特征;铷主要以类质同象取代钾的位置分别存在于黑云母、白云母及钾长石中。矿物组成及铷、钾的赋存状态决定了要实现铷、钾的高效提取,须同时破坏云母及长石的物相结构。其次,根据酸浸分解云母及钾长石的热力学计算结果,进行了铷矿酸浸探索实验。酸浸虽然能有效分解铷矿中的云母,但对钾长石的分解能力有限。钾长石的酸浸反应虽然在热力学上可行,但在实际的浸出过程中进程非常缓慢,这使得酸浸难以获得高的铷、钾浸出率。基于云母酸浸的实验结果及FactSage软件计算的硫酸盐分解、钾长石碱溶热力学,提出了使用酸碱联合法从铷矿中提取铷、钾。原矿经浓硫酸熟化,使云母转化为硫酸盐。硫酸熟化的最优条件为熟化温度300℃,硫酸用量55%,熟化时间20 min。通过还原焙解,使熟化料中的硫酸盐脱硫释放SO2,SO2制酸可实现硫酸的再生。还原焙解的最优条件为分解温度750 ℃,煤用量5%,分解时间10 min。通过水浸使焙砂中的可溶铷、钾浸出,再通过碱浸使钾长石矿相分解,从而实现铷、钾的完全浸出。碱浸的最优条件为浸出温度150℃,液固比(mL/g)15:1,NaOH浓度250 g/L,浸出时间1 h。酸碱联合法可获得较高的浸出率(Rb 95.2%、K 92.8%)。再次,针对酸碱联合法工艺流程长的不足,结合FactSage软件计算的云母碱溶热力学,又提出了碱法工艺,即高温水热碱浸。碱法工艺的最优条件为浸出温度230℃,NaOH浓度200 g/L,矿石粒度0.15 mm,液固比10:1(mL/g),浸出时间1h,搅拌速度500 rpm。碱法工艺亦取得了较高的金属浸出率(Rb 95.1%、K 94.5%)。碱法从铷矿提取铷、钾的机理为:在水热条件下云母、钾长石晶体中的K+、Rb+最先溶出,进入溶液;云母、钾长石硅氧骨架中Al-O-Si群的Al-O键断裂,在碱液中形成[A102]-阴离子团;随后Si-O-Si群水解,形成[H3SiO4]-阴离子团;[H3Sio4]-与[A102]-在碱液中发生缩聚反应,形成含硅氧四面体及铝氧四面体的均匀硅铝凝胶;硅铝凝胶骨架缩聚重排转变为有序的晶体结构并充填阳离子(Na+、Ca2+)形成八面沸石及钙霞石。碱法工艺与酸碱联合法工艺相比,主要元素铷、钾、铝、硅的浸出率相近,但碱法所需能耗低且工艺更加简洁,因此应为处理花岗岩型铷矿的首选。铷矿浸出动力学研究结果表明,浸出过程受内扩散控制,通过提高浸出温度及碱浓度,减小物料的粒径可提高浸出速率。接着,对碱法浸出液进行了脱硅制备硅灰石及萃取分离铷钾研究。脱硅的最优条件为温度95℃,反应时间1h,CaO/SiO2质量比1.2。通过煅烧脱硅产物(水化硅酸钙)制备硅灰石的适宜温度为1100℃。从脱硅溶液中萃取铷的最优条件为t-BAMBP浓度1 mol/L,相比(O/A)3:1,混合时间1.5 min,萃取级数3级。钾洗涤的最佳相比(O/A)为3:1,洗涤级数为10级。铷反萃的最优条件为相比(O/A)4:1,HCl浓度1 mol/L,反萃级数2级。通过萃取、洗涤、反萃,Rb的总回收率达97%。从铷萃余液中萃取钾的最优条件为:t-BAMBP浓度1 mol/L,相比(O/A)3:1,错流萃取级数2级。钠洗涤的最佳相比(O/A)为4:1,洗涤级数为4级。钾反萃的最优条件为H2SO4浓度1 mol/L,相比(O/A)3:1。经萃取、洗涤和反萃后,钾的回收率达到77%。钾萃余液补充氢氧化钠调节碱度后可返回碱浸循环使用。最后,考察了铷矿浸出渣的吸附性能。作为一种类沸石型材料,铷矿浸出渣具有与沸石相同的吸附机理,对废水中的Pb2+具有较好的吸附能力。铷矿浸出渣吸附Pb2+的过程符合准二级动力学方程。在平衡pH 7.3、浸出渣用量2.5 g/L的条件下,含Pb 40 mg/L的溶液中Pb2+的脱除率达99.6%。Pb2+的吸附等温线符合Langmuir模型。Pb2+在浸出渣上的饱和吸附量与天然沸石的吸附量相当且远大于粉煤灰等普通工业废弃物的吸附量。聚丙烯酰胺可显着改善吸附渣的沉降性能。

唐卓[10](2020)在《高导电性氧化石墨烯粘土基智能建筑材料的制备及性能研究》文中指出在绿色发展的时代背景下,以燃煤为主要热源的冬季室内供暖方式亟需转变,随着纳米材料的出现及发展,自发热建筑材料应运而生。自发热建筑材料,即通过向建筑材料中添加导电相,使建筑构件具有导电性,并通过焦耳作用发热,以达到室内供暖的目的。良好的导电性还使这种材料在道路的去冰除雪以及建筑智能监测方面具有很大的发展前景。但是,常用的导电相,如钢纤维、铁粉或者其他金属添加物,虽然能使水泥基体的电阻下降,但是基体本身导热性能较差以及导电相易腐蚀的缺点。使得这种自热材料的发热效率很低而且耐久性不满足要求。纳米材料,比如碳纳米管、石墨烯,因为具有优异的导电性能以及良好的导热性能,同时拥有较强的机械性能和耐腐蚀性能,成为了新一代自热建筑材料导电相的最佳选择。但是,纳米材料难分散,易团聚的特点阻碍了自热水泥基纳米复合材料的进一步发展。氧化石墨烯,石墨烯的前驱体,因为表面存在大量含氧官能团,所以,氧化石墨烯具有很好的亲水性,有助于其很好地分散在溶液中,但是要恢复其纳米材料的导电、导热、高强度以及耐腐蚀的性能优势,必须经过化学处理或者高温处理还原成石墨烯才能实现;而粘土,作为一种传统的建筑材料,具有很好的亲水性,在高温烧结后,可以获得较好的抗压强度。所以,将氧化石墨烯和粘土相结合,形成了一种全新的自发热建筑材料体系,并且其中的导电相氧化石墨烯能很好地分散在材料体系之中。以上述内容为指导思想,本实验将氧化石墨烯掺入到粘土中,形成了氧化石墨烯-粘土材料体系,并对该体系的导电性能、发热性能以及机械性能作了详细的研究,并且发挥其导电优势,进一步探索了该材料体系在压敏力学传感器以及3D打印领域的应用前景,基于上述实验,本文主要的结论如下:(1)通过控制氧化石墨烯的掺入量,并对其烧结体进行电阻率测试,发现该材料体系具有很好的导电性,最低的电阻率为2.88Ω·cm;并且存在明显的导电逾渗现象,其导电逾渗阈值大概在0.5wt.%左右。(2)由于其优异的导电性能,以及氧化石墨烯的高导热性能和高分散性,氧化石墨烯-粘土烧结体具有突出的发热性能,当施加电压为5V时,含有4wt.%氧化石墨烯的样品可以在300s内升温至160℃,当施加电压为10V时,含有5wt.%氧化石墨烯的样品可以在50s内从室温加热到160℃。(3)通过施加规律性的循环荷载,发现氧化石墨烯掺入量为0.7wt.%时,对应的样品具有良好的压敏性能;并且,当施加循环1000次的正弦荷载时,发现这种性能并未发生劣化,具有很好的稳定性。(4)通过大量的实验表明氧化石墨烯掺入量为2wt.%时,氧化石墨烯-粘土体系适宜于直接书写式3D打印。

二、The Effect of Kaolinite Structure Changes on Its Transformation Temperature of Phases(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、The Effect of Kaolinite Structure Changes on Its Transformation Temperature of Phases(论文提纲范文)

(1)聚丙烯酸基复合相变材料的制备及其热物理性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 相变材料
    1.2 复合相变材料
    1.3 多孔载体基复合相变材料
        1.3.1 黏土矿物基复合相变材料
        1.3.2 碳基复合相变材料
        1.3.3 金属泡沫基复合相变材料
        1.3.4 介孔SiO_2基复合相变材料
        1.3.5 聚丙烯酸基复合相变材料
    1.4 多孔载体基复合相变材料的结构-性能关系
    1.5 课题研究目标、内容及创新之处
第2章 PEG/PAAS复合相变材料的制备及其热物理性能研究
    2.1 实验部分
        2.1.1 药品和仪器
        2.1.2 PEG/PAAS及PEG/PAAS-C的制备
        2.1.3 PEG/PAAS及PEG/PAAS-C的结构表征及性能测试
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 PEG/PAAS的形状稳定性
        2.2.2 PEG/PAAS的形貌与结构
        2.2.3 PEG/PAAS的储热特性
        2.2.4 PEG/PAAS的热稳定性
        2.2.5 PEG/PAAS的导热性能
        2.2.6 PEG/PAAS的循环稳定性
        2.2.7 载体碳化温度对PEG/PAAS热物理性能的影响
    2.3 本章小结
第3章 SA/PAAS复合相变材料的制备及其热物理性能研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 药品和仪器
        3.1.2 SA/PAAS及SA/PAAS-C的制备
        3.1.3 SA/PAAS及SA/PAAS-C的结构表征及性能测试
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 SA/PAAS的形状稳定性
        3.2.2 SA/PAAS的形貌与结构
        3.2.3 SA/PAAS的储热特性
        3.2.4 SA/PAAS的热稳定性
        3.2.5 SA/PAAS的导热性能
        3.2.6 SA/PAAS的循环稳定性
        3.2.7 载体碳化温度对SA/PAAS热物理性能的影响
    3.3 本章小结
第4章 ET/PAAS复合相变材料的制备及其热物理性能研究
    4.1 实验部分
        4.1.1 药品和仪器
        4.1.2 ET/PAAS及ET/PAAS-C的制备
        4.1.3 ET/PAAS及ET/PAAS-C的结构表征及性能测试
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 ET/PAAS的形状稳定性
        4.2.2 ET/PAAS的形貌与结构
        4.2.3 ET/PAAS的储热特性
        4.2.4 ET/PAAS的过冷特性
        4.2.5 ET/PAAS的热稳定性
        4.2.6 ET/PAAS的导热性能
        4.2.7 ET/PAAS的循环稳定性
        4.2.8 恒温时间对ET/PAAS储热特性的影响
        4.2.9 载体碳化温度对ET/PAAS储热特性的影响
    4.3 本章小结
结论
不足与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

(2)液态CO2酸化增透煤岩及孔隙结构重构机制实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 液态CO_2相变致裂增透技术应用现状
        1.2.2 煤岩注入CO_2流体对孔隙结构影响机制研究现状
        1.2.3 存在的问题及发展趋势
    1.3 研究目的与内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
    1.4 技术路线
2 实验方案
    2.1 实验煤样
        2.1.1 煤样选择
        2.1.2 煤样基础性质测试
        2.1.3 煤样制备
    2.2 实验平台
    2.3 实验流程
        2.3.1 实验流程设计
        2.3.2 液态CO_2溶浸煤体实验
        2.3.3 液态CO_2酸化煤体实验
    2.4 煤体物化性质测试设备
        2.4.1 煤体孔隙结构测试
        2.4.2 矿物组分与元素含量测试
        2.4.3 煤体有机物官能团测试方法
    2.5 本章小结
3 煤体矿物及其特征赋存常量元素演化与机制
    3.1 煤层矿物组分及其特征赋存常量元素概述
        3.1.1 煤层矿物组分赋存特征概述
        3.1.2 煤体特征赋存常量元素概述
    3.2 煤体矿物组分含量变化特征
    3.3 矿物特征赋存常量元素迁移特征
        3.3.1 煤体特征赋存常量元素迁移特征
        3.3.2 反应水样p H变化
        3.3.3 反应水样常量元素迁移特征
    3.4 矿物组分演化机制分析
        3.4.1 液态CO_2溶浸煤体过程矿物组分演化机制
        3.4.2 液态CO_2酸化煤体过程矿物组分演化机制
    3.5 本章小结
4 煤体有机物官能团结构演化与机制
    4.1 FTIR定量分析
        4.1.1 芳香结构的定量分析
        4.1.2 含氧官能团的定量分析
        4.1.3 脂肪烃的定量分析
        4.1.4 羟基官能团的定量分析
    4.2 FTIR半定量表征参数分析
    4.3 煤体有机物演化机制分析
        4.3.1 液态CO_2溶浸煤体有机物演化机制
        4.3.2 液态CO_2酸化煤体有机质演化机制
    4.4 本章小结
5 煤体孔隙结构演化及重构机制
    5.1 煤的孔隙结构分类及测试方法
        5.1.1 煤的孔隙结构分类方法
        5.1.2 煤的孔隙结构测试方法
    5.2 低温氮吸附法测定煤体孔隙参数
        5.2.1 实验原理
        5.2.2 煤的氮吸附等温线
        5.2.3 孔径-比表面积分布特征
        5.2.4 孔径-孔容分布特征
        5.2.5 孔隙结构影响因素分析
    5.3 煤体矿物组分演化及对孔隙结构影响机制分析
        5.3.1 液态CO_2溶浸煤体矿物组分演化对孔隙结构影响机制
        5.3.2 液态CO_2酸化煤体过程矿物组分演化对孔隙结构影响机制
    5.4 煤体有机物演化对孔隙结构影响机制分析
        5.4.1 液态CO_2溶浸煤体有机物演化对孔隙结构影响机制
        5.4.2 液态CO_2酸化煤体有机物演化对孔隙结构影响机制
    5.5 液态CO_2酸化增透煤岩及孔隙结构重构模型
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 本文主要工作及结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

(3)高温下砂质泥岩物理力学特性的各向异性演化规律及其应用(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 高温下岩石的物理力学性质研究现状
        1.2.1.1 高温下岩石的热物理特性
        1.2.1.2 高温下岩石的力学性质
        1.2.2 高温下岩石的微观结构及渗透性研究现状
        1.2.2.1 高温下岩石的微观结构变化
        1.2.2.2 高温下岩石的渗透特性
        1.2.3 高温作用下岩石的各向异性特性研究现状
        1.2.3.1 岩石物理性质的各向异性
        1.2.3.2 岩石力学性质的各向异性
        1.2.4 高温条件下顶板岩石的稳定性研究现状
    1.3 存在的主要问题
    1.4 本文主要研究内容及技术路线
第2章 高温下各向异性砂质泥岩的物理性质演化规律
    2.1 引言
    2.2 试验过程和方法
        2.2.1 热重试验
        2.2.2 热膨胀系数试验
        2.2.3 导热系数试验
        2.2.4 波速和渗透率试验
        2.2.5 试验方法
    2.3 试验结果
        2.3.1 热重试验结果分析
        2.3.2 热膨胀系数随温度的变化规律
        2.3.3 导热系数、比热容和热扩散率随温度的变化关系
        2.3.4 失重率随温度的变化规律
        2.3.5 纵波波速随温度的变化规律
        2.3.6 砂质泥岩的渗透率随温度的变化规律
    2.4 分析与讨论
        2.4.1 垂直层理方向的渗透率与温度、体积应力及孔隙压力的关系
        2.4.2 平行层理方向的渗透率与温度、体积应力及孔隙压力的关系
    2.5 本章小结
第3章 高温三轴应力下各向异性砂质泥岩全应力-应变过程的渗透性试验研究
    3.1 引言
    3.2 试验设备及方法
        3.2.1 试验试样及其制备
        3.2.2 实验设备
        3.2.3 试验方法及步骤
    3.3 试验结果
        3.3.1 高温作用下砂质泥岩的渗透率变化规律
        3.3.2 高温作用下砂质泥岩全应力-应变过程的渗透率变化规律
    3.4 分析与讨论
        3.4.1 温度对砂质泥岩三轴压缩过程中渗流规律的影响
        3.4.2 层理对砂质泥岩三轴压缩过程中渗流规律的影响
        3.4.3 蠕变效应对砂质泥岩三轴压缩过程中渗流规律的影响
    3.5 本章小结
第4章 高温下各向异性砂质泥岩单轴压缩力学性能及声发射特征研究
    4.1 引言
    4.2 试验设备及方法
        4.2.1 试样的制备
        4.2.2 试验设备
        4.2.3 试验方法
    4.3 试验结果
        4.3.1 高温下砂质泥岩的单轴力学特性
        4.3.2 高温泥岩单轴压缩过程中声发射性能
        4.3.3 各向异性对高温砂质泥岩的破裂形式的影响
    4.4 分析与讨论
        4.4.1 XRD微观成分分析
        4.4.2 高温下砂质泥岩的损伤机制分析
        4.4.3 层理方位对高温砂质泥岩单轴力学性能的影响机制
        4.4.4 各向异性对砂质泥岩损伤统计本构模型的影响
    4.5 本章小结
第5章 高温下各向异性砂质泥岩抗拉和抗剪特性研究
    5.1 引言
    5.2 试验过程及方法
        5.2.1 试样的制备
        5.2.2 试验设备及方法
        5.2.2.1 巴西劈裂试验设备
        5.2.2.2 变角剪切试验设备
        5.2.2.3 试验目的及方法
    5.3 试验结果
        5.3.1 抗拉试验结果
        5.3.1.1 加载力与层理面垂直时砂质泥岩的抗拉强度
        5.3.1.2 加载力与层理面平行时砂质泥岩的抗拉强度
        5.3.1.3 加载力与层理面正交时砂质泥岩的抗拉强度
        5.3.2 抗剪试验结果
        5.3.2.1 剪切面与层理面垂直时砂质泥岩的抗剪强度
        5.3.2.2 剪切面与层理面平行时砂质泥岩的抗剪强度
        5.3.2.3 剪切面与层理面正交时砂质泥岩的抗剪强度
        5.3.2.4 不同温度作用下各向异性砂质泥岩的破坏形式
    5.4 分析与讨论
        5.4.1 不同温度作用下各向异性砂质泥岩的抗拉特性分析
        5.4.2 不同温度作用后各向异性砂质泥岩的抗剪特性分析
    5.5 本章小结
第6章 原位注热开采油页岩过程中砂质泥岩盖层的稳定性研究
    6.1 引言
    6.2 原位注热开采油页岩过程中热-流-固耦合数学模型
        6.2.1 热-力耦合作用下岩石的横观各向同性模型
        6.2.1.1 横观各向同性模型
        6.2.1.2 考虑温度损伤的横观各向同性模型
        6.2.2 热-流-固耦合作用下岩石的渗透率模型
        6.2.3 热-流-固耦合数学模型
        6.2.3.1 流固耦合模型
        6.2.3.2 热流固耦合模型
    6.3 原位注热开采油页岩过程中热-流-固耦合数学模型的数值解法
    6.4 原位注热开采油页岩过程中的参数选取及分析
        6.4.1 几何建模
        6.4.2 边界条件
        6.4.3 油页岩和砂质泥岩物性参数的确定
        6.4.3.1 温度、孔隙压力对岩石孔隙率和渗透率的影响
        6.4.3.2 温度对岩石导热系数和热膨胀系数的影响
        6.4.3.3 温度对岩石力学性质的影响
        6.4.4 温度对流体物理性质的影响
    6.5 数值模拟结果和分析
        6.5.1 温度场的动态分布规律
        6.5.2 位移场的动态分布规律
        6.5.3 孔隙压力的动态分布规律
        6.5.4 各向异性砂质泥岩渗透率的动态演化规律
    6.6 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(4)白银红质黏土特性分析及其应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 中国制陶矿物资源简介
    1.2 制陶类红质黏土的成因与物质组成
        1.2.1 红质黏土的成因
        1.2.2 红质黏土的物质组成
    1.3 白银地区陶瓷矿物资源简介
        1.3.1 陶瓷矿物资源的分类及特点
        1.3.2 红质黏土分布及特点
    1.4 红质黏土泥料的加工
    1.5 不同成分组成在红质黏土制陶中的作用
    1.6 课题的研究背景
    1.7 研究思路和方法
第2章 实验材料、设备及方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
    2.3 实验流程及方案
        2.3.1 实验工艺流程
        2.3.2 红质黏土单一原矿特性分析实验方案设计
        2.3.3 烧成制度设计
    2.4 试样分析方法
        2.4.1 陶瓷工艺性能测试
        2.4.2 X射线衍射法
        2.4.3 差热分析法
        2.4.4 透射电子显微镜
        2.4.5 抗折强度测试
        2.4.6 光学显微镜
第3章 红质黏土原料特性分析
    3.1 1~#红质黏土矿物原料性能分析
        3.1.1 1~#原料不同焙烧工艺性能变化
        3.1.2 陶瓷工艺性能
        3.1.3 烧成温度与抗折强度的关系
        3.1.4 烧成温度与颜色的关系
    3.2 2~#红质黏土矿物原料性能分析
        3.2.1 2~#原料不同焙烧工艺性能变化
        3.2.2 陶瓷工艺性能
        3.2.3 烧成温度与抗折强度的关系
        3.2.4 烧成温度与颜色的关系
    3.3 3~#红质黏土矿物原料性能分析
        3.3.1 3~#原料不同焙烧工艺性能变化
        3.3.2 陶瓷工艺性能
        3.3.3 烧成温度与抗折强度的关系
        3.3.4 烧成温度与颜色的关系
    3.4 4~#红质黏土矿物原料性能分析
        3.4.1 4~#原料不同焙烧工艺性能变化
        3.4.2 陶瓷工艺性能
        3.4.3 烧成温度与抗折强度的关系
        3.4.4 烧成温度与颜色的关系
    3.5 本章小结
第4章 不同种红质黏土配比及特性分析
    4.1 3 种黏土配比物化性能分析
        4.1.1 组织分析
        4.1.2 XRD分析
        4.1.3 可塑性
        4.1.4 烧成温度与吸水率的关系
        4.1.5 烧成温度与烧失量的关系
        4.1.6 烧成温度与收缩率的关系
        4.1.7 烧成温度与抗折强度的关系
    4.2添加3~#原料对红陶 陶 器烧成的影响
        4.2.1 组织分析
        4.2.2 XRD分析
        4.2.3 不同添加量对红陶烧成性能的影响
        4.2.4 抗折强度分析
        4.2.5 烧成颜色
    4.3 红陶配比的应用领域
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢

(6)有效应力下甲烷水合物沉积物渗流特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外相关工作研究进展
        1.2.1 渗透率模型研究
        1.2.2 水合物渗流模拟研究
        1.2.3 稳态下水合物渗透率实验研究
        1.2.4 分解状态下水合物渗透率实验研究
        1.2.5 原位水合物渗透率实验研究
        1.2.6 中国南海原位水合物渗透率实验研究
    1.3 本文主要研究思路
2 实验系统的设计与验证性实验
    2.1 实验装置的设计与搭建
        2.1.1 高压水合物稳态气相渗流实验平台
        2.1.2 流量控制器
        2.1.3 高压水合物水相渗流实验平台
        2.1.4 不确定度分析
    2.2 验证性实验
        2.2.1 实验流程
        2.2.2 玻璃砂孔隙度和绝对渗透率的测量
        2.2.3 含水合物砂的渗透率测量以及模型对比
    2.3 本章小结
3 含甲烷水合物粉土质沉积物气相渗透率实验研究
    3.1 甲烷水合物的生成与计算
        3.1.1 实验材料及流程
        3.1.2 实验工况
        3.1.3 水合物饱和度计算
    3.2 水合物饱和度对气相渗透率的影响
        3.2.1 气相渗透率的计算
        3.2.2 甲烷水合物对渗透率的影响分析
    3.3 有效应力对气相渗透率的影响
        3.3.1 不同应力的气相渗透率
        3.3.2 应力敏感性
    3.4 本章小结
4 甲烷水合物分解以及二次生成对粉土质沉积物中气相渗透率的影响
    4.1 实验流程及工况
        4.1.1 实验流程
        4.1.2 实验工况
    4.2 水合物分解对粉土质沉积物气相渗透率的影响
        4.2.1 甲烷水合物分解时沉积物气相渗透率的变化
        4.2.2 基于菲克定律对CH_4气体的流动分析
        4.2.3 渗透率衰减模型
    4.3 水合物二次生成对粉土质沉积物气相渗透率的影响
        4.3.1 甲烷水合物二次生成时沉积物气相渗透率的变化
        4.3.2 甲烷水合物二次生成与初次生成时的渗透率对比
    4.4 本章小结
5 不同压力梯度下含甲烷水合物粉土沉积物的水相渗流特性
    5.1 实验流程及工况
        5.1.1 实验流程
        5.1.2 水合物饱和度的计算以及实验工况
    5.2 含甲烷水合物蒙脱石中水的非达西流和达西流特性
        5.2.1 数据拟合
        5.2.2 拟合结果分析
    5.3 非达西渗流与达西渗流特征研究
        5.3.1 渗透系数和最小压力梯度阈值
        5.3.2 渗透率
        5.3.3 最小压力梯度阈值与渗透率
    5.4 本章小结
6 水合物砂质沉积物渗流特性及降压开采产气模拟研究
    6.1 实验流程及工况
        6.1.1 水合物砂质沉积物渗透率测量
        6.1.2 水合物砂质沉积物产气实验
    6.2 有效应力下含水合物砂质沉积物渗流特性研究
        6.2.1 有效应力对孔隙度及渗透率的影响
        6.2.2 水合物饱和度对有效孔隙度及有效渗透率的影响
        6.2.3 有效渗透率的估算方法
    6.3 水合物储层降压开采产气的模拟研究
        6.3.1 模型介绍
        6.3.2 产气模拟研究
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
附录A 水相渗流实验的实验参数
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介

(7)煤炭地下气化覆岩高温损伤与评估研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容与技术路线
2 高温试验与测试方法
    2.1 岩样准备
    2.2 高温试验方法
    2.3 岩石物理性质测试
    2.4 岩石力学强度测试
    2.5 热稳定性测试
    2.6 微观结构测试
3 高温后砂岩物理力学性质变化
    3.1 物理性质变化
    3.2 力学强度变化
    3.3 本章小结
4 高温后砂岩宏观和微观结构变化
    4.1 宏观变化
    4.2 微观结构变化
    4.3 本章小结
5 高温过程砂岩热稳定性分析
    5.1 热重分析和差热分析
    5.2 非等温热反应动力学
    5.3 本章小结
6 高温后砂岩损伤机理与损伤评估
    6.1 损伤机理
    6.2 物理力学响应机制
    6.3 损伤评估
    6.4 评估方法与应用
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(8)典型物相转变过程的微量热研究初探(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题依据与研究现状
        1.1.1 高岭石水化和离子吸附的微量热研究
        1.1.2 施氏矿物(Schwertmannite)热演化过程的微量热研究
        1.1.3 干酪根生烃过程的微量热研究
    1.2 研究目的与内容
    1.3 研究方案
    1.4 工作量与进展
第二章 反应热分析的热力学基础和计算应用
    2.1 热力学与动力学参数的概念和意义
    2.2 热力学与动力学计算方法
        2.2.1 活化能Ea的计算方法
        2.2.2 反应开始温度和峰值温度
第三章 高岭石水化和离子吸附的微量热研究
    3.1 实验样品、实验设计与分析方法
        3.1.1 高岭石样品
        3.1.2 高岭石水化和离子吸附的微量热研究的实验设计
        3.1.3 高岭石水化和离子吸附过程的分析方法
    3.2 实验结果
        3.2.1 高岭石在水和盐溶液中的热效应
        3.2.2 ICP-OES分析结果
    3.3 讨论
        3.3.1 盐溶液中高岭石吸附金属阳离子的反应过程
        3.3.2 离子类型的影响
    3.4 小结
第四章 施氏矿物热演化过程的微量热研究
    4.1 实验方法
        4.1.1 施氏矿物样品的合成
        4.1.2 施氏矿物热演化过程微量热学研究的实验设计
        4.1.3 施氏矿物热演化过程微量热学研究的分析方法
    4.2 实验结果与分析
        4.2.1 热力学和动力学分析
        4.2.2 XRD分析
        4.2.3 激光拉曼光谱分析
        4.2.4 XPS分析
        4.2.5 TEM分析
    4.3 讨论
        4.3.1 施氏矿物中的硫酸根
        4.3.2 施氏矿物热演化过程中羟基的变化
        4.3.3 施氏矿物的热演化过程
    4.4 小结
第五章 干酪根生烃过程的微量热研究
    5.1 实验方法
        5.1.1 干酪根样品
        5.1.2 干酪根生烃过程微量热研究的实验设计
        5.1.3 干酪根生烃过程微量热研究的分析方法
    5.2 实验结果与分析
        5.2.1 干酪根性质的FTIR分析
        5.2.2 干酪根生烃演化过程的微量热分析
        5.2.3 干酪根生烃演化过程的TG-DSC-MS实验分析
    5.3 讨论
        5.3.1 干酪根的生烃演化过程与机理
        5.3.2 活化能与干酪根生烃演化的关系
        5.3.3 影响干酪根各生烃演化的因素
        5.3.4 干酪根生烃演化阶段的油气地质学意义
    5.4 小结
第六章 结论和展望
    6.1 主要认识
    6.2 工作展望
参考文献
致谢

(9)花岗岩型铷矿资源综合利用的基础研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 铷的性质及用途
        2.1.1 铷的性质
        2.1.2 铷的用途
    2.2 铷的消费
    2.3 铷的资源分布
    2.4 铷的提取
        2.4.1 铯榴石提铷
        2.4.2 锂云母提铷
        2.4.3 卤水提铷
        2.4.4 其它矿物原料提铷
    2.5 利用矿物原料合成沸石分子筛
    2.6 溶液脱硅及人工合成硅灰石
        2.6.1 溶液脱硅
        2.6.2 人工合成硅灰石
    2.7 水溶液中铷的分离提取
        2.7.1 分步结晶法
        2.7.2 沉淀法
        2.7.3 离子交换法
        2.7.4 溶剂萃取法
    2.8 水溶液中铅的脱除
    2.9 本论文研究意义及研究内容
3 铷矿工艺矿物学研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验原料与仪器
        3.1.2 实验方法
    3.2 物相分析
        3.2.1 X射线衍射分析
        3.2.2 扫描电镜-能谱分析
        3.2.3 电子探针分析
        3.2.4 光学显微镜分析
    3.3 差热-热重分析
    3.4 本章小结
4 酸碱联合法提取铷矿中铷钾元素
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验原料与仪器
        4.1.2 实验方法
        4.1.3 分析方法
    4.2 直接酸浸探索实验
        4.2.1 酸浸法提取铷钾的热力学基础
        4.2.2 硫酸浸出
        4.2.3 硝酸浸出
        4.2.4 盐酸浸出
    4.3 酸碱联合法
        4.3.1 酸碱联合法提取铷钾的热力学基础
        4.3.2 浓硫酸熟化
        4.3.3 还原焙解
        4.3.4 水浸
        4.3.5 碱浸
        4.3.6 酸碱联合法提取铷钾的反应机理
    4.4 本章小结
5 碱法提取铷矿中铷钾元素
    5.1 实验部分
        5.1.1 实验原料与仪器
        5.1.2 实验方法
        5.1.3 分析方法
    5.2 水热碱浸
        5.2.1 浸出温度的影响
        5.2.2 NaOH浓度的影响
        5.2.3 矿石粒径的影响
        5.2.4 液固比的影响
        5.2.5 浸出时间的影响
        5.2.6 搅拌速度的影响
        5.2.7 添加剂的影响
        5.2.8 浸出过程中铝、硅的元素走向
        5.2.9 水热碱浸过程物相转变及反应机理研究
        5.2.10 酸碱联合法与碱法工艺的比较
    5.3 铷矿浸出动力学
        5.3.1 浸出动力学方程
        5.3.2 动力学实验与讨论
    5.4 本章小结
6 碱法浸出液脱硅制备硅灰石及萃取分离铷钾
    6.1 实验部分
        6.1.1 实验原料与仪器
        6.1.2 实验方法
        6.1.3 分析方法
    6.2 浸出液脱硅
        6.2.1 脱硅原理
        6.2.2 温度的影响
        6.2.3 反应时间的影响
        6.2.4 CaO用量的影响
    6.3 水化硅酸钙高温相变
    6.4 溶液脱硅及制备硅灰石反应机理
    6.5 铷的萃取
        6.5.1 萃取剂的选择
        6.5.2 萃取机理
        6.5.3 溶液碱度的影响
        6.5.4 稀释剂的影响
        6.5.5 萃取剂浓度的影响
        6.5.6 萃取相比的影响
        6.5.7 萃取时间的影响
        6.5.8 铷萃取等温线
    6.6 钾的洗涤
        6.6.1 洗涤相比的影响
        6.6.2 洗涤等温线
    6.7 分馏萃取模拟实验
    6.8 负载铷有机相的反萃
        6.8.1 HC1浓度的影响
        6.8.2 反萃相比的影响
    6.9 铷萃余液回收钾
        6.9.1 钾的萃取
        6.9.2 钠的洗涤
        6.9.3 负载钾有机相的反萃
    6.10 钾萃余液回用
    6.11 本章小结
7 铷矿浸出渣吸附铅
    7.1 实验部分
        7.1.1 实验原料与仪器
        7.1.2 实验方法
        7.1.3 分析方法
    7.2 铷矿浸出渣的表征
    7.3 吸附动力学
    7.4 浸出渣用量的影响
    7.5 平衡pH的影响
    7.6 温度的影响
    7.7 吸附等温线
    7.8 吸附渣的沉降
    7.9 本章小结
8 结论与创新点
    8.1 结论
    8.2 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集

(10)高导电性氧化石墨烯粘土基智能建筑材料的制备及性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 自发热建筑材料的国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本课题研究意义及内容
2 原材料及实验设计
    2.1 原材料
        2.1.1 粘土
        2.1.2 氧化石墨烯
        2.1.3 拌和水
    2.2 氧化石墨烯/粘土质量比的选取
    2.3 氧化石墨烯-粘土复合物的制作
    2.4 本章小结
3 氧化石墨烯-粘土复合物的性能测试及分析
    3.1 氧化石墨烯-粘土复合物的性能测试方法
        3.1.1 氧化石墨烯-粘土复合物的电阻率测试
        3.1.2 氧化石墨烯-粘土复合物的发热性能测试
        3.1.3 氧化石墨烯-粘土复合物的力学性能测试
    3.2 实验结果及分析
        3.2.1 电阻率测试结果与分析
        3.2.2 发热性能测试结果与分析
        3.2.3 力学性能测试结果与分析
    3.3 本章小结
4 氧化石墨烯-粘土复合物烧结机理分析
    4.1 材料微观结构和分析
        4.1.1 X射线衍射(XRD)分析
        4.1.2 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析
        4.1.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        4.1.4 扫描电子显微镜(SEM)分析
    4.2 氧化石墨烯-粘土体系烧结机理分析
        4.2.1 粘土矿物的热转变机理
        4.2.2 氧化石墨烯与粘土微观模型
    4.3 本章小结
5 氧化石墨烯-粘土复合物体系的其他应用
    5.1 氧化石墨烯-粘土复合物在压敏传感器领域的应用
        5.1.1 氧化石墨烯-粘土复合物烧结体压敏性能测试方法
        5.1.2 氧化石墨烯-粘土复合物烧结体疲劳测试方法
        5.1.3 压敏性能分析
        5.1.4 疲劳测试分析
    5.2 氧化石墨烯-粘土复合物体系在3D打印领域的应用
        5.2.1 氧化石墨烯-粘土复合物体系的3D打印
        5.2.2 氧化石墨烯-粘土复合物体系打印性能的影响因素
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果

四、The Effect of Kaolinite Structure Changes on Its Transformation Temperature of Phases(论文参考文献)

  • [1]聚丙烯酸基复合相变材料的制备及其热物理性能研究[D]. 张托弟. 兰州理工大学, 2021(01)
  • [2]液态CO2酸化增透煤岩及孔隙结构重构机制实验研究[D]. 王文. 西安科技大学, 2021(02)
  • [3]高温下砂质泥岩物理力学特性的各向异性演化规律及其应用[D]. 曹孟涛. 太原理工大学, 2021(01)
  • [4]白银红质黏土特性分析及其应用研究[D]. 蔺有祥. 兰州理工大学, 2021(01)
  • [5]高岭土的功能化改性及其战略性应用[A]. 孟宇航,尚玺,张乾,杨华明. 2020年中国非金属矿科技与市场交流大会论文集, 2020
  • [6]有效应力下甲烷水合物沉积物渗流特性研究[D]. 武朝然. 大连理工大学, 2020(01)
  • [7]煤炭地下气化覆岩高温损伤与评估研究[D]. 董志浩. 中国矿业大学, 2020
  • [8]典型物相转变过程的微量热研究初探[D]. 白英生. 南京大学, 2020(04)
  • [9]花岗岩型铷矿资源综合利用的基础研究[D]. 邢鹏. 北京科技大学, 2020(01)
  • [10]高导电性氧化石墨烯粘土基智能建筑材料的制备及性能研究[D]. 唐卓. 武汉轻工大学, 2020(06)

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高岭石结构变化对其相变温度的影响
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