基于高岭土增韧环氧树脂水泥基材料的多强度组合指标配比优化法

煅烧高岭土能有效改善环氧树脂水泥基材料的力学性能,实验表明:煅烧高岭土可大大提高环氧树脂水泥基材料的3 d早期抗折、抗压强度,当高岭土掺量为30%时,改性环氧树脂水泥基材料的抗折及抗压强度分别提高了134.28%、106.25%;当高岭土掺量小于30%时,改性环氧树脂水泥基材料具有二次抗折强度,且抗折强度残余率大于50%。根据不同高岭土掺量对改性环氧树脂水泥基材料抗压强度、抗折强度、二次抗折强度的影响规律,提出了适用于不同结构工程受力特点的多强度组合指标配比优化法,获得了考虑二次抗拉强度影响的不同最大拉应力和最大压应力组合条件下最优的高岭土配比,为实际不同结构体不同部位不同受力特征的高岭土改性环氧树脂水泥基材料制备提供了理论依据。

高吸油量煅烧高岭土的制备与性能表征

通过插层剂二甲基亚砜、接枝剂甲醇和剥离试剂十六烷基三甲基溴化铵协同超声震荡辅助作用,将层状煤系高岭土剥离为超细片状煤系高岭土。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)、N_(2)吸附-脱附及扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDS)等技术手段对煤系高岭土进行表征。结果表明,其层间距由层状煤系高岭土的0.708 nm扩大到片状煤系高岭土的1.12 nm,内部孔隙增加,形成了裂隙形状的介孔且孔径分布均匀。煅烧高岭土较煤系高岭土的吸油性能大幅提升,其吸油量从60~73 g/100 g煤系高岭土增至70~79 g/100 g煅烧高岭土。整个制备工艺流程中无引入强酸强碱等腐蚀性物质,提供了一种环境友好型煅烧高岭土制备技术。

偏高岭土基地聚合物对水泥固化红黏土的改善机制

为了研究偏高岭土对水泥固化红黏土的改善效果,开展了三种组合(纯水泥、水泥+偏高岭土以及水泥+偏高岭土+水玻璃)的红黏土固化试验。基于固化剂化学组分和固化土的干密度、pH值以及物相成分等,研究了新型复合碱激发体系作用下偏高岭土对水泥固化红黏土的作用机理。研究表明:当水泥、偏高岭土和水玻璃掺入比分别为12%、5%和3%时,红黏土固化效果最佳,相比于纯水泥固化土其强度提高了2.82倍。在n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))从2.53增加至4.05过程中,固化土强度发展较快,随后逐渐趋于稳定。由于水泥水化生成的Ca^(2+)能够平衡固化体系中的部分负电荷,在n(Na_(2)O)/n(Al_(2)O_(3))较小的情况下固化土强度得到了显著提升。最后通过固化土微观形貌及主要物相组成发现,新型复合碱激发体系的试样中含有无定形地聚物凝胶且主要物相特征峰峰值有所降低,说明产生了更多的地聚合凝胶产物。

煤系高岭石热活化及其对水泥净浆长期强度的影响研究

【目的】煤矸石的高值化利用是目前研究的热点,煤矸石中高岭石的活化及作用对煤矸石的高值化利用意义重大。【方法】首先采用正交试验方法进行了煤系高岭石的热活化参数优化设计研究,再以最优条件形成的煤系偏高岭土替代部分水泥,对净浆的抗压强度、物相组成及微观结构进行了分析。【结果】试验结果表明,煤系高岭石最佳热活化条件为煅烧温度800℃,保温时间2 h,粉磨细度2.82μm.煅烧温度对煤系偏高岭土活性影响最大,粉磨细度次之,保温时间最小;采用煤系偏高岭土替代20%(质量分数)水泥,可加快水泥的水化反应速率,有效提升净浆在各养护龄期的抗压强度,其中早期强度提升最显著;微观机理分析发现,煤系偏高岭土发生火山灰反应消耗了大量氢氧化钙,形成了结构更致密的低钙硅比水化硅酸钙。

高岭土对含有Cu^(2+)和Pb^(2+)污水吸附性实验

这是一篇环境工程领域的论文。为了研究高岭土对含有Cu^(2+)和Pb^(2+)污水吸附性能的影响,开展了不同初始浓度、温度、吸附时间、高岭土掺量和pH值作用下高岭土吸附重金属离子实验,并分析了高岭土对Cu^(2+)和Pb^(2+)共同吸附实验结果。结果表明:高岭土吸附金属Pb^(2+)离子的效果要好于高岭土吸附金属Cu^(2+)离子的效果。结合实验结果和经济效益而言,在初始浓度为200 mg/L,pH值为6、温度为30℃,高岭土掺量为1.5 g,吸附时间为2.0 h时,高岭土对金属Pb^(2+)和Cu^(2+)离子的吸附效果较优,其中金属Pb^(2+)离子的吸附量分别达到了56.38、56.22、58.76、35.75、和42.42 mg/g,金属Cu^(2+)离子的吸附量45.99、47.45、47.27、25.26、22.52 mg/g。整体上,高岭土对共同吸附金属离子(Cu^(2+)、Pb^(2+))的吸附量要小于单一离子的吸附量,这是由于两个金属离子在吸附过程中会相互影响对方的吸附过程。Langmuir模型对实验曲线的拟合度要远远高于Freundlich模型对实验曲线的拟合度,这就说明了Langmuir等温吸附模型更加适用于高岭土吸附金属离子吸附量的变化规律,进而证明了高岭土吸附重金属离子属于表面吸附,被吸附的重金属离子都是相互独立存在的。

超细粉末压片法X荧光仪测定高岭土中主量元素

利用超细粉碎技术,将高岭土标准物质(含内部控制样)粉碎至微米级,建立起超细制样粉末压片X射线荧光光谱法的高岭土工作曲线,克服了粒度效应和矿物效应,测定高岭土的主量元素含量。扣除灼失含量校正,用归一化法计算,标准物质测定结果与标准值一致。方法准确度高,精密度好,极大提高了高岭土的检测效率,主元素铝的氧化物加标回收率在92.00%~110.00%之间。满足了高岭土主量元素的检测需求,减少了对环境的污染。

电动土工塑料排水板修复重金属污染高岭土试验研究

针对重金属锌和镉污染的低渗透性高岭土,采用电动土工塑料排水板(EKG)作为电极材料,通过自制模型试验装置研究了电动修复中电势梯度、通电时间、含水率对重金属去除率的影响,确定电动修复的最优试验条件。在最优试验条件下,开展了电极材料、电势梯度对不同种类重金属去除效果影响的试验研究。结果表明:随着修复时间的增长,阳极处重金属污染物逐渐减少,阴极处重金属污染物富集逐渐增加;试验条件相同情况下,重金属污染物Cd的除去率明显高于Zn;电势梯度越大,重金属Zn离子的去除率越高;电动土工塑料排水板作为电极的电动修复重金属污染土的效果要优于石墨电极。研究有助于揭示电动修复重金属污染土的效果和机理,为电动生态环境修复技术的应用提供技术支持。

肯尼亚沃伊矿区高岭土矿床地质特征及成因探讨

本文在对肯尼亚沃伊矿区高岭土矿进行专项地质调查和综合研究的基础上,分析了高岭土矿床的地质特征和矿床成因,总结了找矿标志。研究认为:肯尼亚沃伊矿区高岭土矿床赋存于前寒武纪长英质变粒岩中,是优质的高岭土矿石,可满足各类工业应用要求;该矿床为风化残积型高岭土矿床;区内高岭土一般为白色高岭土,白色的黏土矿物为本区高岭土找矿直接标志,富含有长石的基岩为高岭土矿的间接找矿标志。研究结果为肯尼亚高岭土的找矿工作提供参考。

福建大田县元山高岭土矿床成矿地质特征及开发利用前景

通过福建大田县元山高岭土矿床的成矿地质特征及开发利用价值的分析,认为:元山高岭土矿产出于流纹斑岩风化壳内,矿石质量尚佳,埋藏浅,适宜露天分台阶开采;矿物主要为高岭石和石英,高岭石多为集合体,少量为他形片状单体;高岭土应用领域广泛,元山高岭土矿床具有较大的经济价值,具有较好的开发利用前景。

改性高岭土处理模拟印染废水效果研究

本文采用煅烧方法活化高岭土,采用聚合硫酸铁处理煅烧活化后的高岭土,通过对比2种高岭土的表征,利用它们处理大红染料模拟印染废水的色度,分析2种高岭土表征对模拟印染废水色度处理效果的相关性。结果表明,聚合硫酸铁改性煅烧活化后的高岭土比煅烧活化高岭土在BET表面积、吸附体积及BJH吸附平均孔径的数据显示更优,而运用聚合硫酸铁改性煅烧活化后的高岭土处理模拟印染废水色度的去除率更高,可高达99.94%。

不连沟煤矿煤矸石中分选高岭岩试验研究

为了实现煤矸石的多用途资源化利用,以不连沟煤矿煤矸石为研究对象,在分析煤矸石的理化特性,确定高岭岩在煤矸石中赋存状态的基础上,探讨了煤矸石分选高岭岩的理论与方法,并研究了不同煅烧温度、煅烧时间对高岭岩煅烧高岭土白度的影响。试验结果表明:通过基于图像识别和物质识别的智能干选及风力分选技术,可以从煤矸石中有效分选出高岭岩,高岭岩煅烧高岭土过程中,在煅烧温度为1 000℃、煅烧时间3 h的条件下,高岭土产品的白度可达84%,可满足二级白度高岭土的工业应用要求。

稀土La^(3+)离子在高岭石表面吸附的原位AFM研究

离子吸附型稀土矿是我国优势矿产资源,该类型矿床中,稀土元素主要是以离子的形式吸附在高岭石、埃洛石和铁锰氧化物等次生矿物上。本文主要通过原子力显微镜(AFM)的微观区域的力学测量功能,结合DLVO理论,研究原位水环境下稀土La^(3+)对高岭石不同表面(Si面和Al面)Stern电位的影响,揭示高岭石对La^(3+)的吸附能力随Si面和Al面表面性质不同而变化。实验结果表明:当La^(3+)浓度从0增加至1.0 mmol/L时,高岭石Si面的Stern电位由−46 mV转变为4 mV,表明高岭石Si面对La^(3+)有吸附作用;而Al面的Stern电位(在28~31 mV之间波动)几乎没有变化,表明高岭石Al面对La^(3+)的吸附作用不强。该研究表明在pH=4~6的风化壳条件下,高岭石Si面对La^(3+)的吸附可能占主导作用,Al面的贡献相对较小。本研究从微观角度揭示了稀土元素在高岭石不同表面的吸附特征,明确了高岭石不同表面对稀土元素吸附的贡献,为阐明风化壳中稀土的富集机制提供信息。

高岭土改性丝瓜络生物炭修复PAHs污染沉积物及微生物响应

采用高岭土改性生物炭或者使用三维立体,如丝瓜络生物炭(LSBC)修复PAHs污染沉积物,制备了三维立体LSBC(3D-LSBC)、改性三维立体LSBC(3D-K-LSBC)、颗粒LSBC(G-LSBC)和改性颗粒LSBC(G-K-LSBC)四种材料.结果表明:G-K-LSBC修复PAHs污染沉积物效果显著,沉积物PAHs去除率达21.76%,PAHs的修复效率提高了1个数量级.各组下层沉积物PAHs生物有效性明显高于上层沉积物(P<0.05);添加G-LSBC和G-K-LSBC有效降低了沉积物PAHs生物有效性,分别为对照组的43.99%~78.48%和39.08%~72.01%.经过150d修复,沉积物PAHs含量未出现明显垂向分布特征(P>0.05).然而,沉积物微生物群落组成发生了明显变化(P<0.05).在3D-K-LSBC和G-LSBC作用下,沉积物微生物物种丰富度和多样性明显提高;其中,在G-K-LSBC作用下,沉积物群落中具有芳香烃降解和芳香化合物降解功能菌属呈显著富集.G-K-LSBC表现出更高的PAHs污染沉积物修复潜力.此外,高岭土改性显著提高了LSBC材料的稳定性.

高岭土-砂土混合介质电导率预测模型适用性及误差评估

为提高电导率预测模型对岩土体结构性质的反演精度,以不同黏土质量分数的高岭土-砂土混合介质为研究对象,测定其在不同孔隙液下的电导率。根据参数获取途径,将现有电导率预测模型分为拟合模型和经验模型,通过拟合计算得到各模型的电导率预测值,与实测值对比并建立误差评估体系。研究结果表明:对于高岭土-砂土混合介质,拟合模型的电导率预测效果优于经验模型。在经验模型中,不同黏土质量分数下广义Archie模型的预测值均大于实测值,在使用广义Archie模型进行电导率预测时,需进行修正和调整;Waxman-Smits模型适用于预测低黏土质量分数下混合介质的电导率;修正的Archie模型对中等黏土质量分数下混合介质的电导率预测效果较好;Rhoades模型对高黏土质量分数下混合介质的电导率预测效果最佳。

基于伴生稀土高岭土制备致密堇青石陶瓷的研究

堇青石具有优良的力学性能,主要用于耐火材料等领域。本研究以天然高岭土矿物粉末为原料,通过成分调整并采用固相烧结法制备了高性能的堇青石陶瓷,利用气孔率、XRD、SEM、维氏硬度、抗弯强度等分析测试方法对堇青石结构和性能进行了表征。研究表明:堇青石陶瓷配比为伴生稀土高岭土80.2wt.%、氧化铝7.6wt.%和氧化镁12.2wt.%,当烧结温度由1100℃提升至1250℃,且原料粒度由100目降至300目,样品中堇青石相含量增加到96.6%,体积密度达到2.51 g/cm^(3)、致密度高达99.8%,维氏硬度上升至11.56 GPa,抗弯强度达到127 MPa,经3次热震循环后,材料的抗弯强度达到150 MPa。综合堇青石材料对硬度、抗弯强度与抗热震性能的要求,其最佳烧结温度为1200℃,且原料粒度越小,堇青石结构与性能越好。

富含高岭石结构的煤矸石活化及合成NaY分子筛

以煤矸石为原料,在无模板剂和无添加剂的条件下,采用“高温焙烧-碱熔-碱溶-晶化”过程水热合成NaY分子筛。采用XRF、TG、XRD、SEM、N_(2)吸附-脱附曲线、NH3-TPD等手段对高温热处理的煤矸石及合成的NaY分子筛进行表征。结果表明:煤矸石中的高岭石相在600~800℃生成无定型偏高岭石相,随着碳酸钠与煤矸石质量比的增加或碱熔温度的升高,硅铝酸钠的晶相含量先增多后减少;加入质量分数0.1%~2.0%的NaY分子筛晶种提高了产物分子筛样品的相对结晶度和比表面积;增加NaOH浓度导致NaY分子筛硅/铝比下降;提高投料硅/铝摩尔比(n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))=6~30)使得NaY分子筛硅/铝比和相对结晶度先增大后减小。当晶种加入质量分数0.5%、投料n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))为20且NaOH浓度为3 mol/L时,合成的NaY分子筛n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))达到4.3、相对结晶度为87.4%、比表面积达到584 m^(2)/g、孔径主要分布在3.4 nm、颗粒粒径为100 nm左右。

偏高岭土改性轻烧氧化镁基磷酸镁水泥的3D打印性能

本文采用自主研发的混搅挤功能一体化建筑3D打印设备,实现了轻烧氧化镁基磷酸镁水泥材料的3D打印,探究了不同掺量偏高岭土(MK)对3D打印轻烧氧化镁基磷酸镁水泥性能的影响规律,并结合XRD与SEM试验进一步分析MK掺量对3D打印轻烧氧化镁基磷酸镁水泥水化产物及晶体形貌的影响。结果表明:3D打印轻烧氧化镁基磷酸镁水泥的凝结时间与力学性能均随着MK掺量的增加呈先上升后下降的趋势;当MK掺量为胶凝材料质量的4%~6%时,MK的加入有效改善了轻烧氧化镁基磷酸镁水泥浆体的打印性能,此时的轻烧氧化镁基磷酸镁水泥具有良好的挤出性能、建造性能与力学性能,能够满足3D打印应用要求;MK的加入不会改变轻烧氧化镁基磷酸镁水泥水化产物晶体的组成,但会产生大量无定形的非晶体水化产物,进一步填充水化产物与颗粒间的空隙,改善结构密实程度。

偏高岭土与石灰石粉增强3D打印水泥基材料的各向异性研究

3D打印水泥基材料堆叠成型的工艺导致其条间接触面性能下降,偏高岭土的加入能够使材料孔隙率降低,力学性能提高,但偏高岭土的高需水性会造成打印条带表面水分损失,层间黏结性能下降,而石灰石粉的稀释效应可以改善这一点。本文研究了复掺偏高岭土与石灰石粉对3D打印水泥基材料各向异性的影响,并通过微观角度解释这两种材料影响力学性能的机理。结果表明,偏高岭土最佳质量掺量为12%,最佳复掺质量比例m(偏高岭土)∶m(石灰石粉)为2∶1,3D打印水泥基材料掺入偏高岭土后流动度显著下降,复掺石灰石粉后流动度提高。3D打印试块各方向抗压强度的大小为X>Z>Y>筑模,不同方向抗折强度变化规律与抗压强度基本相同,具有各向异性特征。

福建某高岭土伴生石英提纯试验研究

以福建某高岭土伴生石英为研究对象,采用X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光光谱仪(XRF)检测矿样的物相组成和化学成分,然后依次进行擦洗、磁选、浮选、分级-分选条件试验,结果表明:试样中SiO_(2)质量分数较低,为85.16%;石英主要以两种形式存在,一种是单体,另一种存在于岩屑中,与长石、云母等共生;浮选试验结果显示捕收剂用量和浮选浓度对降低Al_(2)O_(3)含量影响较大;分级-分选试验揭示了在相同工艺条件下,+0.6 mm粒级石英精矿中杂质含量远低于-0.6+0.1 mm粒级的石英精矿;最终获得的精矿中杂质Al_(2)O_(3)质量分数为2918.68μg/g,Fe_(2)O_(3)质量分数为63.53μg/g,达到了光伏发电玻璃面板所用石英砂的质量要求。

淀粉接枝丙烯酰胺与聚丙烯酰胺对高岭土动态絮凝差异的研究

高岭土等黏土矿的存在是煤泥水沉降效果差的主要原因,目前尚未有关于难沉降煤泥水动态絮凝过程的研究。相较于聚丙烯酰胺(PAM)合成单体的毒性,淀粉接枝丙烯酰胺(SAM)合成的单体可降解性好。为此,以高岭土为研究对象,系统对比了SAM与PAM对高岭土动态絮凝过程的影响。首先,考察了不同SAM与PAM用量下的沉降速度和絮凝效果。随后,通过聚焦光束反射测量(FBRM)和颗粒录影显微镜(PVM)技术研究了高岭土悬浮液在SAM和PAM作用下的不同粒级颗粒数量变化。沉降实验和FBRM-PVM测试结果表明,PAM能够形成更多的+100μm大絮团,使得PAM具有更好的沉降效果;SAM形成的絮团更稳定,对细颗粒的絮凝效果更好。最后,通过FBRM获得的数据,基于Smoluchowski模型计算了PAM和SAM作用下高岭土的絮凝动力学参数,发现PAM作用下的絮凝指数明显高于SAM,同时-30μm和30~60μm颗粒数量的动态变化主导了絮凝动力学中絮团的形成过程。总体而言,PAM可以形成更多的、松散的大絮团,有利于高岭土的快速沉降,但对微细颗粒絮凝效果不佳。相较于PAM,SAM独特的多链立体网状结构,有利于微细颗粒絮凝和形成稳定的絮团,从而避免选煤厂洗水系统中细泥的循环积聚。