利用钾长石尾矿制备矿物聚合材料的实验研究

以福建沙县田口钾长石尾矿粉体为主要原料 ,以煅烧高岭石作配料 ,硅酸钠作结构模板剂 ,氢氧化钠作激活剂 ,进行了制备矿物聚合材料的实验研究 .实验样品静置固化 7～ 2 8d ,其抗压强度高达 19.4～ 2 4.9MPa ,耐酸性、耐碱性指标均优于相似建材的国家标准 .在配料组成中 ,控制高岭石用量为 2 0 % ,适当提高硅酸钠的用量和固 /液比 ,有利于提高制品的力学性能 .实验表明 ,材料抗压强度随固化时间的延长而呈抛物线式发展 .矿物聚合材料的形成过程为 :铝硅酸盐固体组分的溶解络合、分散迁移、浓缩聚合、脱水硬化 .由铝硅酸盐凝胶相固化而成的基体相 ,其化学组成与沸石相近 ,微观结构极可能与蛋白石类似 ,物理形态上呈三维网状结构 ,将未溶解的晶质颗粒胶结为坚硬块体 ,是矿物聚合材料获得良好力学性能的结构基础 .

利用粉煤灰制备高强矿物聚合材料的实验研究

以粉煤灰和内蒙古白云鄂博的富钾板岩提钾后的硅铝质滤渣为粉体原料,标准砂为骨料,采用振动成型方法,在90℃下养护24 h,制备了矿物聚合材料。实验结果显示:制品的7 d饱水抗压强度达78.5 MPa,28 d饱水抗压强度可达89.0 MPa;制品的含水率和吸水率分别为5.3%和15.0%;在20℃下,制品在浓度为1.0 mol/L的硫酸溶液中浸泡24 h,其质量损失率为2.1%。以制品的抗压强度为指标,研究了主要因素(提钾滤渣比例、固液质量比、硅酸钠含量和标准砂含量)对制品性能的影响。结果表明:干燥的提钾滤渣在粉体物料中的比例对制品的力学性能影响最大;硅酸钠水玻璃在液相中的比例约为70%,且标准砂占固相的比例为70%左右时,可制得力学性能良好的矿物聚合材料。矿物聚合材料的固结过程为:硅铝质原料在碱硅酸盐溶液中先分解为铝硅酸盐低聚体,低聚体再通过脱羟基聚合反应生成铝硅酸盐胶体相,进一步形成由[S iO4]4-和[A lO4]5-四面体相互连接的具有三维网络结构的矿物聚合材料基体相,从而赋予制品良好的力学性能。

利用膨胀珍珠岩制备轻质矿物聚合材料的实验研究

以膨胀珍珠岩为主要原料 ,天津蓟县白云质泥岩焙烧熟料作配料 ,掺以少量的偏高岭石或粉煤灰制备了膨胀珍珠岩轻质矿物聚合材料。制品性能符合国家标准GB T 1 0 30 3— 2 0 0 1 35 0号合格品的技术指标。讨论了物料配比、成型压力、粒度级配以及固化反应温度和反应时间等因素对制品性能的影响 ,得出了优化的工艺条件为 :固 液 (质量比 ) =2 ,珍珠岩 /熟料 (质量比 ) =3;或固 /液 (质量比 ) =2 ,珍珠岩 /熟料 (质量比 ) =4 ,偏高岭石 /熟料 (质量比 ) =0 4。红外光谱分析显示铝硅酸盐凝胶相脱水固化而形成的基体相很可能具有与蛋白石相类似的微观结构。

矿物聚合法制备膨胀珍珠岩保温材料的实验研究

以膨胀珍珠岩为主要原料 ,以富钾铝硅酸盐岩的焙烧熟料作配料 ,掺以少量的煅烧高岭石或粉煤灰制备新型膨胀珍珠岩保温材料 ,制品性能符合膨胀珍珠岩绝热制品的国家标准 (GB/T10 30 3 2 0 0 1) 35 0号合格品的技术指标。讨论了主要影响因素对制品性能的影响 ,得出了优化的工艺条件。实验开辟了制备膨胀珍珠岩保温材料新的技术途径。

利用粉煤灰制备矿物聚合材料的实验研究

以粉煤灰为主要原料,并添加煅烧高岭石,以硅酸钠和氢氧化钠作激活剂,制备了矿物聚合材料。制品的3d抗压强度最高可达到39.27MPa。XRD分析表明,铝硅酸盐聚合反应形成的基体相呈非晶态;红外光谱分析表明,材料在固化过程中Si-O、Si-O-Si结构单元的聚合程度得到了提高;扫描电镜照片分析表明,絮凝状的基体相与粉煤灰玻璃体结合紧密,从而为材料形成良好的力学性能提供了结构基础。

利用石英砂制备矿物聚合材料的实验研究

矿物聚合材料是以铝硅酸盐矿物或工业固体废物为主要原料制备而成的一类新型无机非金属材料。实验对利用石英砂、高岭土、氢氧化钠和水玻璃制备矿物聚合材料进行探索性研究,对影响材料力学性能的主要因素进行分析。测试结果表明,矿物聚合材料基体相的莫氏硬度为3.40～3.50、耐酸性为92.1%～93.1%、耐碱性为99.9%。

蒸压法制备石英基矿物聚合材料的实验研究

以粉煤灰,高炉矿渣为粉体原料,标准砂为骨料,采用振动成型方法,在蒸压釜中蒸压养护9h(养护温度为192℃),制备了矿物聚合材料。实验结果显示:制品的饱水抗压强度达72.1MPa;含水率和吸水率分别为4.88%和6.84%;在20℃下,制品在浓度为1.0mol/L的硫酸溶液中浸泡24h,其质量损失率为0.78%;在浓度为1.0mol/L的NaOH溶液中浸泡24h,其质量损失率为0.39%。以制品的抗压强度为指标,研究了主要因素(粉煤灰占粉体的比例、硅酸钠占液相的比例、标准砂占固相的比例和粉体与液相的质量比)对制品性能的影响。结果表明:粉煤灰占粉体的比例对矿物聚合材料的抗压强度影响最大;硅酸钠水玻璃在液相中的比例为75%,且标准砂占固相的比例为70%时,可制得力学性能良好的矿物聚合材料。对综合因素分析表明:利用粉煤灰和高炉矿渣,采用蒸压法工艺制备石英基矿物聚合材料,具有生产周期短,工艺所需设备等条件已成熟等优势,在技术上是可行的。

矿物聚合材料:研究现状与发展前景

矿物聚合材料是以铝硅酸盐矿物或工业固体废物为主要原料 ,以高岭石作配料 ,硅酸钠作结构模板剂 ,氢氧化钠作激活剂而制成的一类新型无机非金属材料。其形成过程为 :铝硅酸盐固体组分的溶解络合、分散迁移、浓缩聚合和脱水硬化。由铝硅酸盐凝胶相形成的基体相 ,其化学组成与沸石相近 ,微结构极可能与蛋白石类似 ,物理形态上呈三维网络结构 ,将未溶解的固体颗粒胶结为坚硬块体 ,是材料获得良好力学性能和化学稳定性的结构基础。矿物聚合材料的性能主要受配料组成和聚合反应的动力学过程所控制 ,其抗压强度随固化时间的延长而呈抛物线式发展。系统研究配料组成和固化条件对铝硅酸盐聚合反应的影响 ,建立表征矿物聚合材料组成结构性能的物理模型 ,是对其进行结构性能设计的理论基础 ,也是利用铝硅酸盐聚合反应实现工业固体废物资源化的技术关键。

矿物聚合材料固化过程中的聚合反应机理研究

以粉煤灰、高岭石等为原料,制备出具有良好力学性能和耐酸性的矿物聚合材料制品,可代替部分硅酸盐水泥制品。根据矿物聚合材料制品在3 d、7 d、14 d、28 d的X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)等测试分析结果,研究了该材料固化过程中的聚合反应机理。研究结果表明,矿物聚合材料在固化过程中的反应如下:(1)粉煤灰中的玻璃相在强碱的作用下首先发生溶解,其中部分Si—O、A l—O键发生断裂;(2)断裂之后的Si、A l组分在碱金属离子Na+、OH-等作用下形成Si、A l低聚体(—Si—O—Na、—Si—O—Ca—OH、A l(OH)4-、A l(OH)52-、A l(OH)63-),而后随着溶液组成和各种离子浓度的变化,这些低聚体形成凝胶状的类沸石前驱体;(3)前驱体脱水形成非晶相物质。核磁共振分析结果表明,28 d制品中,S i的存在方式以Q4为主。研究结果为进一步揭示矿物聚合材料的形成机理、改善制品的性能奠定了良好的基础。

一种长英黝帘石玉的岩石矿物学研究

采用X射线粉晶衍射、电子探针、化学分析法和傅立叶变换红外光谱等方法,对近来在北京珠宝市场上出现的一种粉白相间的玉石新品种进行了测试,全面分析了这种玉石的结构和成分,并根据硅酸盐体系的物质平衡原理,利用相混合计算(PMC)方法,估算了玉石中主要矿物的含量。结果表明,这种玉石中黝帘石含量占51.9%,钠长石占33.3%,石英14.4%,并含有少量的褐帘石、单斜辉石等矿物。样品中粉红色矿物的红外光谱最强峰位于1110～900cm-1范围内,为快速、方便地鉴定此种玉石提供了参考依据。

利用粉煤灰制备新型可承重轻质墙体材料的实验研究

以粉煤灰为主要原料,石灰、水玻璃、NaOH、石膏为辅料,经湿法球磨、坯体成型、蒸压养护(192℃,1.3MPa,9h)制备新型墙体材料。研究表明,制品的体积密度为1.14±0.02g/cm3,导热系数约0.12W/(m.K),饱水抗压强度达13.11～15.42MPa,含水率和吸水率分别为19.84±0.06%和44.42±0.23%。以制品的抗压强度为指标,得到优化配料组成为:粉煤灰73%,石灰12%,石膏3%,水玻璃10%,NaOH2%,固液质量比为2.0。XRD分析结果表明,制品中的结晶相主要为莫来石和托贝莫来石。制品抗压强度优于普通粘土砖MU10的标准要求,体积密度减小1/3,绝热性能明显改善,可作为实心粘土砖的良好替代材料。

环境矿物材料在土壤、水体、大气污染治理中的利用

本文在简要阐明了环境矿物材料对污染物的净化机理与净化功能的基础上，明确了环境矿物材料的应用领域，重点展望了在土壤重金属污染防治、地表水和地下水水质改善及燃煤固硫除尘等三类状态污染控制与环境保护领域中应用的前景。认为经济、简便、有效地用于污染治理与环境修复的无机界矿物学方法类似于有机界生物学方法，均是自然界地球系统中天然自净化作用的反映。

粉煤灰用于制备莫来石-SiC材料的实验研究

利用粉煤灰、铝矾土、碳化硅为原料,在1 450℃下烧结制备了莫来石-SiC复合材料,采用XRD、SEM等手段研究了莫来石-SiC复合材料的性能、物相和显微形貌。结果表明:当混合料M(其中Al/Si=1.0,摩尔比)=10%,所得材料的显气孔率、吸水率最小,分别为16.09%和6.27%,抗折强度和体积密度最大,分别为46.7MPa和2.57g/cm3;此时,构成材料的主要晶相为SiC、莫来石和刚玉,莫来石的相对含量达到最大值,为38.99%。SEM分析表明,生成的莫来石和刚玉镶嵌在SiC中间,当M=10%,莫来石呈现网状小球体的形态。

矿物聚合材料的发展现状及应用

矿物聚合材料是近年来新发展起来的一种新型无机非金属胶凝材料,是碱激活胶凝材料中最具前途的一类。由于其特殊的网络结构,使其综合性能优于普通硅酸盐水泥、陶瓷、金属和高分子材料。其生产过程符合高效节能和"清洁生产"的环保要求,同时又可以很好地被回收再利用,是一种可持续发展的"绿色环保材料"。本文综合介绍矿物聚合材料的概念、结构与性能、合成工艺、反应机理、性能特点及其应用领域等。

天然铁锰氧化物及氢氧化物环境矿物学研究

带有表面电荷及含有变价元素的天然铁锰氧化物及氢氧化物具有良好的表面吸附与氧化还原等化学活性。在不同介质条件下 ,它们能不同程度地表现出对Cr6+,Pb2 +,Hg2 +,Cd2 +,As3 +,Cu2 +,Zn2 +,Co2 +,Ni2 +等重金属离子有吸附作用和对NO-3 ,PO3 -4 ,F-,S2 -等阴离子有吸附作用与氧化作用 ,并对苯酚、乙烷、乙烯、合成有机酸等有机物具有吸附和转化降解作用 ,还对CO2 ,NOx 和SO2 等具有分解转化作用。利用这些矿物的环境属性治理水体、土壤及大气污染的方法 ,具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点 ,展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。

非水溶性钾矿制取碳酸钾:副产硅铝胶凝材料

白云鄂博稀土-铌-铁矿床上部围岩产富钾板岩,其K2O平均含量达13.0%,钾资源储量巨大.矿石的物相组成以微斜长石、黑云母为主,是一种重要的非水溶性钾矿资源.实验表明,以碳酸钠为助剂,经中温烧结,矿石分解率达98.2%以上.烧结物料中K2O的浸出率约70%,且在水浸酸化反应过程中,大部分Fe3+、Ti4+、Mn2+、Mg2+、Ca2+等杂质离子与硅铝质胶体同时沉淀析出,为制取电子级碳酸钾提供了可能.硅铝质胶体滤渣用于制备矿物聚合材料.采用本项技术开发利用此类非水溶性钾矿资源,符合节能高效和“清洁生产”的要求,兼有规模化经济效益和良好的环境效益.

钾长石粉酸浸除铁的实验研究

在利用钾长石粉合成沸石分子筛和制取碳酸钾技术中 ,铁的存在会降低沸石的白度 .对北京平谷、天津蓟县、内蒙白云鄂博三地钾长石粉进行硫酸酸浸除铁实验 ,获得最大铁浸出率分别为 88.6%、93 .2 %和 64.6%,且前两地钾长石粉中铁的浸出行为相似 ,酸浸除铁效果均优于白云鄂博钾长石粉 .采用正交实验法研究硫酸浓度、酸浸温度和时间对除铁效果的影响 ,表明三者对不同地区钾长石粉酸浸除铁效果的影响程度各不相同 .钾长石酸浸除铁反应开始时 ,铁的溶解极快 ,反应速率主要由化学反应控制 ;其后溶解相对缓慢 ,反应速率则由扩散作用控制 .

13X沸石对Ni^(2+)吸附性能的实验研究

在静态条件下 ,实验研究了 13X沸石的用量、温度、时间、溶液 pH值、初始Ni2 + 质量浓度对Ni2 + 吸附性能的影响 .结果表明 :在室温下 ,13X沸石对Ni2 + 的吸附平衡时间为 15min ,对Ni2 + 的最大吸附量为 4 9.7mg/ g沸石 ;静态等温吸附过程符合Langmiur吸附等温方程式 ;13X沸石对Ni2 +

利用粉煤灰制备高比表面积二氧化硅的实验研究

将粉煤灰与Na2CO3以一定比例磨细混合均匀,在反应温度800～900℃,保温时间60～120min下进行反应。以浓度为3.14mol/L的盐酸对反应产物进行酸浸,经过滤除杂后的体系由溶胶相向凝胶相转变,再次过滤、干燥得最终SiO2产品,该SiO2质量分数在98%以上,比表面积为775.12m2/g。

水热法分解钾长石制备雪硅钙石的实验研究

采用CaO作为助剂,在低温、中压的水热条件下分解钾长石,继而合成一种水合硅酸钙--雪硅钙石,同时得到KOH稀溶液,可用于制备高纯碳酸钾.影响晶化反应的主要因素有n(Ca)/n(Al+Si)、晶化温度、晶化时间、水固比(质量比)、搅拌速度等.讨论了各因素对钾长石分解及雪硅钙石形成的影响,通过X射线粉末衍射、热重-差热分析、扫描电镜等手段对合成产物进行结构性能表征.实验结果表明,以CaO为助剂分解钾长石,同时合成雪硅钙石的工艺方法可行,资源利用率接近100%.实验得到的优化工艺条件为:晶化温度为220～250 ℃,n(Ca)/n(Al+Si)在0.8～1.0之间,晶化时间5～8 h,水固比为20～25,搅拌速度400 r/min.在此条件下,钾长石中K2O的溶出率达80%以上,同时得到结晶良好的针状雪硅钙石晶体.