含氟矿石中生物浸出技术推广应用存在瓶颈,究其原因在于伴随含氟脉石矿物溶解,氟对浸矿微生物有较强的抑制作用.本研究利用氟的水化学特性,通过添加可形成稳定络合物的物质来转换F离子存在形态,进而使浸矿微生物可以耐受高氟环境.本文系统研究了氟对细菌的抑制机理,明确了氟的真实毒性形态HF,发现了氟对细菌存在跨膜抑制作用,氟胁迫条件下,干细胞内氟离子质量分数明显高于无氟对照组达到18%以上.选择在生物冶金体系中常见Fe3+做为研究对象,研究了Fe3+对F-的络合解毒作用,热力学分析结果可知,Fe3+可以与HF发生一级竞争络合反应,破坏HF络合结构.在铁离子存在条件下,细菌最高可以耐受F-质量浓度1.0 g·L-1的环境下生长.铁氟络合形态分析可知,只有当培养基中Fe3+质量浓度5倍过量于F-质量浓度,细菌才能正常生长,对应的FeF2+在氟化物中质量分数达45%时,而游离氟离子浓度为2.87×10-5 mol·L-1.络合机理实验结果表明,根据配位化学原理,随着F-/Fe3+浓度比的减小,配体浓度相对较低,氟与铁的络合物向低配位方向移动,可以通过调整培养基中的氟铁浓度比来调整氟铁络合产物,使细菌在高氟环境中生长成为可能

Ca和Sr是铸造铝硅合金中最有效的变质元素,一般在浇铸前以中间合金的形式加入.然而在废杂铝熔铸再生工业中,原料中常含有微量的Ca和Sr,预控它们在熔炼过程中的含量变化是它们再利用的前提.本文以工业A356铸锭为原料,实验研究了熔炼温度和保温时间对Ca和Sr质量分数变化规律的影响.结果表明:Ca和Sr质量分数随着保温时间延长均呈Exp3P2规律下降,且随熔炼温度升高质量分数下降速率均逐渐提高.根据热力学和动力学分析可知,在废杂铝熔炼再生过程前期主要发生[Ca]和[Sr]与熔体中的氧发生氧化反应生成CaO和SrO,这些氧化物又会与Al2O3反应生成Al2O3·6CaO和Al2O3·SrO,经扒渣操作后Ca和Sr质量分数下降.在熔炼中后期,[Ca]和[Sr]以扩散至熔体表层还原Al2O3的方式使它们的质量分数降低.计算得出在660~740℃熔炼A356合金时Ca和Sr氧化反应的表观活化能分别为182.6 kJ·mol-1和117.8 kJ·mol-1,两者均受化学反应过程控制.根据Ca和Sr质量分数的变化规律建立了它们的质量分数预报模型,经生产验证表明预报误差均小于10%,可用于预报废杂铝熔炼再生过程Ca和Sr的质量分数

利用ZrO2·MgO固体电解质定氧探头测定了实验1kg级铁水喷吹CaO系熔剂同时脱磷脱硫处理过程中反应初始和终了的铁水氧位,并进行了热力学分析。测定的初始氧位范围为Po2=10-8.45~10-9.75Pa(10-13.46~10-14.70atm),比按C/O、Si/O平衡反应计算的氧位提高1~3个数量级,测定的终了氧位范围为Po2=10-7~10-9Pa(10-12~10-14atm),比初始氧位提高1~3个数量级,与热力学计算的最佳氧位值(Po2=10-7.88Pa(10-12.88atm))吻合良好。结果表明,随铁水终了氧位升高,脱磷率增加、终了磷含量下降,脱硫率则稍有降低、终了硫含量稍微升高。此外,还从电化学上对同时脱磷脱硫处理的最佳氧位-电位区域进行了分析,并探讨了铁水罐喷吹脱磷脱硫处理的反应机理

铁氧化物是具有非化学计量比的化合物,非化学计量对铁氧化物的还原过程带来一系列影响.本文采用Dieckmann缺陷模型和Weiss的浮氏体理想固溶体模型分别对非化学计量比的磁铁矿和浮氏体进行了热力学计算.同时根据电荷守恒和物质守恒,对铁氧化物固溶体的综合缺陷度δ与还原失重率和亚铁含量的关系进行了分析,以期对实验终产物的判定提供依据.通过理论分析与计算,最终明确了不同化学计量比的磁铁矿和浮氏体在不同温度下的平衡还原势PCO(H2),即相应的优势区图.在给定还原势的纯赤铁矿等温还原过程(未有金属Fe生成时),当失重率小于6%时,还原产物属于Fe3+占优势的磁铁矿区域;当失重率高于6%时,反应进入Fe2+占优势的浮氏体区域

采用电化学测试技术与化学浸泡实验相结合,对比研究了409L和430铁素体不锈钢热轧板材耐点蚀和耐晶间腐蚀的能力.结果表明:409L不锈钢的击穿电位与保护电位的差小、钝化膜的修复能力较强,表现为小尺度的浅点蚀孔;430不锈钢的击穿电位较高,耐点蚀能力高于409L不锈钢,但430不锈钢热轧态的条带组织有明显的腐蚀微电池效应,表现为比较严重的全面腐蚀;409L不锈钢含Cr量低,且其热轧态未经过稳定化处理,使得409L不锈钢耐晶间腐蚀能力劣于430不锈钢.经微观分析:409L不锈钢为沿着基体等轴晶界的典型晶间腐蚀形貌特征,而430不锈钢在轧向碳化物(M23C6)与基体的相界面上呈现分层腐蚀痕迹

为弄清Mo和Ni元素在低Cr钢耐蚀方面所起的作用,炼制了新型2Cr1Mo2Ni钢,研究其在模拟油田采出液中的腐蚀行为,实验条件为80℃,0.8 MPa CO2分压.利用扫描电镜和能谱分析研究了2Cr1Mo2Ni钢和3Cr钢的腐蚀产物膜微观形貌和成分,测试了高温高压极化曲线和电化学阻抗谱,分析了腐蚀产物膜的生长过程.实验结果表明,Mo和Ni元素在提高抗CO2腐蚀性能方面的作用不及Cr元素.2Cr1Mo2Ni钢腐蚀164 h后,中低频感抗弧消失,腐蚀产物膜开始完全覆盖基体表面;腐蚀240 h后,生成的腐蚀产物膜具有较好的保护性

在烧结NdFeB磁体表面化学镀Ni-Cu-P以提高其耐腐蚀性能.研究了络合剂的质量浓度、镀液的pH值、施镀温度及金属离子配比[Cu2+]/[Ni2+]对沉积速度和镀层成分的影响.用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDAX)观察镀层形貌并分析镀层成分.测定Ni-Cu-P合金镀层在质量分数3.5%NaCl溶液中的极化曲线,并结合中性盐雾实验表征镀层的耐腐蚀性能.研究表明:烧结NdFeB永磁体经碱性超声波除油、酸洗活化后进行化学镀Ni-Cu-P,可得到结合力良好的合金镀层;随着镀液中金属离子配比[Cu2+]/[Ni2+]的增大,所得镀层从非晶向晶态转变,镀层中的磷含量先升高后降低,镀层表面变得平整、致密;化学镀Ni-Cu-P三元合金的耐腐蚀性能优于相同条件下所得到的Ni-P镀层,且从金属离子配比([Cu2+]/[Ni2+])为0.02的镀液中得到的镀层的耐腐蚀性能最强

在实验室条件下,自制了MgS与TiS2两种硫化物,组成MgS—2%TiS2'wt)并经过高温烧结处理。用MgS—2%TiS2固体电解质组成硫浓差电池:Mo[[S]Fe][MgS-2%TiS2（wt）]Mo,MoS2]Mo于1375℃无保护气氛条件下进行了铁液定硫的试验。所测电势E与化学分析的[%S]关系为log[%S]=-0.3694-0.0077E（mV）（[%S]:0.013～0.134）。于1375℃下还测试了Cu-Cu2S系的硫位。推算出表征固体电解质电子电导率大小的特征硫分压Pc’对MgS—2%TiS2来讲为6×10-4pa。引入pe’和硫活度系数fs对E—[%S]关系进行了修正

对N80钢在不同CO2压力下进行高温、高压腐蚀实验,根据失重法计算N80钢的腐蚀速率,利用扫描电镜观察腐蚀产物膜的微观形态,分析腐蚀产物膜的厚度和Ca元素含量,利用电化学阻抗谱和极化曲线法测试了腐蚀产物膜的电化学性能,并对腐蚀产物膜与基体间的剪切强度进行了测试.结果表明,随CO2压力增加,N80钢腐蚀速率增大;腐蚀产物膜晶粒尺寸基本不变,膜中微观缺陷数量逐渐增多;腐蚀产物膜电阻和反应电阻呈逐渐增加的趋势;腐蚀产物膜与N80钢基体结合的剪切强度下降,促进了N80钢的腐蚀

由于复杂地质条件的约束,油藏非均质性较强,水驱油过程中各渗流通道阻力差异大,流体容易沿渗流阻力小的高渗透率通道流动,这就造成储层波及范围小、动用程度低.为了控制渗流场各渗流通道的阻力,尽可能使各渗流通道阻力相同,提出了多段塞等渗阻调控驱油方法.根据质量传输流体力学、物质平衡原理和各级化学驱段塞特征建立了等渗阻调驱复杂渗流数学模型,简化后通过积分变换求出一维多层分析解.结合实验验证和理论计算压力特征分析发现等渗阻调驱能够大幅扩大波及体积,降低含水率,动用低渗透层原油,从而大幅提高采收率