非金属矿物粉体表面改性技术进展

表面改性是非金属矿深加工的主要技术之一,对提高非金属矿产品的应用性能和应用价值至关重要。本文从粉体表面改性方法、工艺、设备、表面改性剂及其配方等方面综述了非金属矿物粉体表面改性技术现状;从表面改性工艺与设备、改性剂及其配方、层状硅酸盐矿物的插层以及表面无机复合改性等方面综述了非金属矿物表面改性技术的最新进展;并对发展前景和发展趋势进行了展望。     

硅烷偶联剂在硅酸盐矿物粉体表面改性中的应用

硅酸盐矿物粉体的表面改性,一定要以表面改性的机理为依据,认真了解表面改性剂的结构与性质,同时考虑下游有机高分子制品的基材、主体配方及技术要求,经综合考虑选择合理的改性剂.在此基础上确定表面改性工艺,并根据表面改性的机理和工艺要求选择和配套表面改性设备.本文主要阐述了硅烷偶联剂的结构、性质、作用机理及选择的原则;还对表面改性的工艺及改性设备的确定与选择,进行了较详细的介绍.     

表面活性非金属矿物填料在塑制品中的应用现状与发展前景

本文综述了表面改性非金属矿物填料的生产与消费现状、非金属矿物填料表面改性技术的现状与发展动态,对表面改性非金属矿物填料的未来进行了市场需求分析和预测。     

重晶石矿粉表面改性研究

利用硬脂酸、硅烷偶联剂对重晶石粉进行了表面改性.结果表明,改性时间、改性温度和改性剂用量等因素对改性效果有重要影响.经活化指数测定,改性后的重晶石矿物表面的疏水性得到了明显改善;红外光谱分析表明,重晶石矿粉表面确实已经包覆了改性剂.     

碳酸钙粉体表面改性技术现状与发展趋势

本文综述了重质碳酸钙和轻质碳酸钙的表面改性方法、工艺和工业化表面改性设备。目前碳酸钙的表面改性方法主要是化学包覆,辅之以机械力化学;使用的表面改性剂包括硬脂酸(盐),钛酸酯偶联剂,铝酸酯偶联剂等;表面改性工艺有干法和湿法两种;表面改性设备分为干法和湿法两类;常用的干法表面改性设备是SLG型连续粉体表面改性机、高速加热混合机、PSC型粉体表面改性机以及涡流磨等;常用的湿法表面改性设备为可控温反应罐和反应釜;碳酸钙粉体表面改性技术的主要改进方向是提高表面改性效果和降低改性成本。     

影响粉体表面改性效果的主要因素

本文分析了粉体原料、表面改性剂配方、表面改性工艺、表面改性设备等影响粉体表面改性效果的主要因素，并在此基础上提出了改进粉体表面改性效果的思路和方法。     

改性煤系高岭土对橡胶的补强作用研究

研究了煤系高岭土的表面改性及其对橡胶的补强作用。发现活化指数不能有效地反映、预测表面改性效果及补强效果,红外光谱分析显示改性煤系高岭土表面与有机偶联剂分子形成了化学键。经过不同表面改性工艺处理的各种改性煤系高岭土,对橡胶制品的补强效果不同。     

表面活性剂对神东低阶煤润湿改性机理研究

为了探究表面活性剂对神东低阶煤的润湿改性机理,选取三种不同类型的表面活性剂,采用润湿改性试验、接触角试验、Zeta电位试验、FTIR分析和分子动力学模拟的方法,对表面活性剂的润湿改性机理进行了研究。试验结果表明:非离子型表面活性剂(曲拉通X-100)对于煤的润湿改性能力最强,其次是阴离子型表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠),阳离子型表面活性剂(十六烷基三甲基氯化铵)对于煤的润湿改性能力最弱;Zeta电位试验表明,阳离子和阴离子表面活性剂均能大幅度改变煤表面电性,非离子表面活性剂对于煤表面电性影响较小;FTIR分析表明,表面活性剂分子通过吸附实现了对煤表面的润湿改性;分子动力学模拟研究表明,三种表面活性剂与煤的相互作用能均为负值,绝对值大小依次为非离子型表面活性剂>阴离子型表面活性剂〉阳离子型表面活性剂,说明非离子型表面活性剂与煤的吸附更为稳定。另外,非离子型表面活性剂-煤-水体系中的水分子自扩散系数最高,表明其对煤表面的润湿改性能力最强,这与润湿改性试验结果一致。     

硫酸钙晶须表面湿法改性研究

采用几种表面改性剂对硫酸钙晶须表面进行了湿法改性试验,选出了改性效果较好的硬脂酸对硫酸钙晶须进行了单因素条件改性试验,分别考察了改性剂用量、初始料浆浓度、改性温度、改性时间、搅拌速率、烘干温度、烘干时间等因素对硫酸钙晶须表面改性的影响;改性硫酸钙晶须产品采用活化指数、接触角、扫描电子显微镜、X射线衍射和红外光谱分析进行表征。试验结果表明:硬脂酸对硫酸钙晶须的改性效果较好,在最佳工艺条件下,改性产品的活化指数为1.00,接触角为123.6°。建立了硬脂酸与硫酸钙晶须的作用模型。     

非金属矿物粉体千法连续表面改性技术通过技术成果鉴定

2007年3月17日，由江阴市启泰非金属工程有限公司与中国矿业大学（北京）共同完成的“非金属矿物粉体干法连续表面改性技术”通过了中国建材工业协会的技术成果鉴定。鏊定委员会认为：该项目是以连续干法改性设备的研发为基础。集设备、改性工艺、改性配方于一体的集成创新。具有自主知识产权；以SLG连续粉体表面改性机为核心的非金属矿粉表面改性技术。对粉体和表面改性剂分散混合好、颗粒表面包覆效果好、对粉体的适应性好，     

硬脂酸-钛酸酯偶联剂复合改性天然重晶石研究

采用湿式机械力化学法,以硬脂酸和钛酸酯偶联剂为复合改性剂对贵州产天然重晶石进行改性。考察了球磨时间、球磨转速、球料质量比、复合改性剂用量及改性剂质量配比对重晶石改性效果的影响。通过FTIR、XRD、SEM、TEM、TG对改性前后重晶石的物相结构、形貌特征和包覆情况进行了研究。结果表明,经过单因素试验得到最佳工艺条件为:球磨时间为2 h、球磨转速为800 r/min、球料质量比（介质球/重晶石）为4 GA6FA 1、复合改性剂用量为2%、改性剂质量配比（硬脂酸/钛酸酯偶联剂）为2 GA6FA 1。改性后改性剂成功地化学键合在重晶石表面。与未改性重晶石相比,改性重晶石的平均粒径减小,分散性增强,晶体结构未发生明显的变化。改性后重晶石的接触角从39.07°增大到150.95°,固体表面自由能从18.62 mJ/m2变化到0.72 mJ/m2,改性后重晶石具有较好的超疏水性,可作为制备超疏水涂层材料的原料。      

高活性重晶石粉体制备研究

采用行星磨对重晶石粗精矿进行超细磨矿,研究了磨矿方式、磨矿时间、矿浆质量分数等因素对重晶石粉体性能的影响。结果表明,在矿浆质量分数为55%、磨矿时间为2 h、磨矿桶体转速为825 r/min的条件下,可得到平均粒径小于5μm、比表面积为4000~10000 cm2/g、白度为69.26%的超微细重晶石粉体。重晶石粉体经进一步精制后,重晶石纯度提高,白度达到92.0%,BaSO4含量达到97.20%,主要致色物Fe3+全部去除,其它致色物明显降低,产品为高活性高白度重晶石粉体材料。     

岩质边坡不良地质体模型试验中泥岩相似材料试验研究

针对岩质边坡不良地质体渐进破坏,开展模型试验中泥岩相似材料的试验,参考学者们已有的研究经验,本文选用两种配合比进行试配。第一组：铁精粉、重晶石粉、石英砂,橡胶粉及松香酒精;第二组：铁精粉、重晶石粉、石英砂、石膏粉和水。通过在测试密度、抗压强度及变形模量发现第一组相似材料各指标与目标值均相差甚远,而第二组相似材料,需至少养护7天,除密度外其余指标均在目标值范围。参照第二组配比,通过二次试验,重点调整铁精粉、重晶石粉掺量,加入适量甘油,得到了满足泥岩相似材料各项指标的配合比,以此试验结果为读者在制备泥岩相似材料时提供一定的借鉴。     

江西萍乡粉石英特性及用作橡胶填料的研究

粉石英在我国贮量丰富,是一种优质的非金属矿产,具有优良的物理化学特性。试验表明,它具有良好的加工性能,能取代部分白炭黑填充于橡胶制品中,也能代替硫酸钡和碳酸钙,是橡胶制品的一种优质功能填料。     

硫酸氧钛水解法制备重晶石/二氧化钛复合粉

以重晶石微粉(化学成分BaSO₄)为基体,以硫酸氧钛为钛源,采用水解法制备重晶石/二氧化钛复合颜料粉体。结果表明:所制备的前驱体随着煅烧温度的提高,包覆层外层的二氧化钛由锐钛矿型向金红石型转化,硫酸钡中的SO₄2?对其接触的锐钛矿型二氧化钛向金红石型二氧化钛转化具有抑制作用;复合粉形成核壳结构,二氧化钛理论含量占复合粉质量为50%的重晶石/二氧化钛复合粉样品的蓝光白度达到94.70%,遮盖力为18.65 g/m2,吸油值为39.59 g/100 g,具有较好的颜料性能。      

基于正交设计的模型试验相似材料的配比试验研究

在前人相似材料研究的基础上,应用正交设计方法,以（铁粉+重晶石粉）/骨料、铁粉/（铁粉+重晶石粉）、黏结剂浓度、石膏含量为4个因素,每个因素设置5个水平,设计了25组材料配比方案,进行了称重、单轴压缩、劈裂和直剪试验,获得了不同配比相似材料的密度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内摩擦角和黏聚力等物理力学性质指标。试验结果表明：不同配比相似材料的物理力学参数分布的范围较大,能够满足不同性质岩体模型试验对岩体相似材料的要求;采用极差分析法分析了各因素的敏感性,发现（铁粉+重晶石粉）/骨料对试件密度、内摩擦角起主要控制作用,黏结剂浓度对试件的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、黏聚力起主要控制作用;并作出了各因素对相似材料物理力学参数影响的直观分析图,分析了各因素对相似材料参数的影响规律。     

贵州省重晶石矿的矿物学特征及开发利用建议

贵州素有"重晶石之乡"的美誉,重晶石矿探明资源储量高达1.24亿t,占全国重晶石探明资源储量的34%,居我国首位。对贵州省重晶石矿的矿物组成、化学成分、白度、硬度、密度、热学性能和耐酸碱性能等进行了研究,探讨了各地区重晶石矿的开发利用途径。结果表明,贵州省镇宁县、天柱县、麻江县、凯里市四处的重晶石矿样品中,BaSO₄含量均在80%以上,矿石中的主要脉石矿物为石英、白云石、方解石等,其中,麻江县和凯里市重晶石矿白度高,酸浸—焙烧后用作精细重晶石粉和化工相关行业;麻江县重晶石矿密度大,可作为钻井用重晶石;天柱县重晶石矿纯度最高,杂质最少,可直接用于化工相关行业;镇宁县重晶石矿样品中SiO₂较高,需除硅后再考虑其工业应用。      

铁矿床物理模型相似材料正交配比试验

以河砂、碳酸钙、石膏和重晶石为相似材料,应用正交设计方法,以骨料质量与胶结材料质量比、碳酸钙质量与石膏质量比、重晶石粉质量与骨料质量比为控制因素,制定了三因素五水平的试验方案。通过室内力学试验,在获取不同方案的密度、抗压强度、弹性模量等力学指标测试的基础上,分析了力学指标影响因素,得出了相似材料配比与力学指标关系方程。结果表明:重晶石含量对相似材料密度起控制作用;抗压强度力学指标主控因素是骨料质量与胶结材料质量比;相似材料的弹性模量力学指标受骨料质量与胶结材料质量比影响最大,其次为重晶石含量,受碳酸钙质量与石膏质量比影响最小。采用MATLAB程序进行多元线形回归得出,相似材料配比与力学指标关系方程可用于相似材料模型试验配比的确定。     

无机填料对制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响

通过实验,研究了重晶石、蛭石和泡沫铁粉三种常用填料对制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:三种填料的含量变化对材料摩擦系数影响不大,但对磨损率有一定的影响;重晶石在高温区时(250~300℃)磨损率稳定,蛭石磨损率较低,而泡沫铁粉的磨损率相对较大。