矿物聚合材料中碱激发剂与钾长石和石英的作用机理研究

矿物聚合材料作为一种新型碱激发绿色材料,可替代普通硅酸盐水泥应用于建筑材料领域.本文以偏高岭土为主要活性原料,水玻璃和氢氧化钠溶液配制碱激发剂,钾长石和石英作为骨料制备了不同碱激发剂模数和不同钾长石含量的矿物聚合材料.在对制备矿物聚合材料的抗压强度、吸水率、物相和形貌等进行分析表征的基础上,分析了碱激发剂和骨料配比对矿物聚合材料性能的影响及其在矿物聚合材料形成过程中的作用机理.研究结果表明,不同的碱激发剂模数和钾长石/石英质量比对矿物聚合材料强度性能均有影响.碱激发剂模数为1.30,钾长石/石英质量比为0.50时矿物聚合材料28 d抗压强度达到54.3 MPa,但不同碱激发剂模数对抗压强度的影响范围为18.75％ ～ 19.97％,而不同的钾长石/石英质量比对抗压强度影响范围为3.02％ ～ 5.07％;钾长石和石英在碱性环境中会部分发生反应,生成的硅铝基质和K+促进矿物聚合反应的发生;不同的碱激发剂模数和钾长石用量对矿物聚合材料吸水率影响均较小.     

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.     

采用正交实验研究矿物聚合材料的强度

矿物聚合材料是一种新型的化学键陶瓷材料。本文采用正交实验研究偏高岭土质量分数、硅酸钠占液相质量分数、固液比、养护温度4个因素对矿物聚合材料抗折强度的影响。结果表明,当偏高岭土质量分数为25%、硅酸钠占液相质量分数65%、固液比4.5、养护温度100℃时,材料的抗折强度最高。通过IR和SEM研究了材料的聚合反应机理和观察了材料的外观形貌,显示在聚合反应过程中产生了层叠的片状产物,结构上与沸石类似,但呈非晶质至半晶质。     

粉煤灰基矿物聚合材料抗压强度与其物相关系研究

本文以粉煤灰、矿渣、铁尾矿为原料制备矿物聚合材料,以7d抗压强度为指标,对主要影响因素进行了四因素三水平正交试验,表明当粉煤灰/矿渣=80％/20％,尾矿掺量=20％,液固比=0.22,NaOH/水玻璃=60％/40％时,所得粉煤灰基矿物聚合材料制品7d抗压强度可达100.67 MPa,并以试验验证之.在此基础上,利用扫描电镜和X射线分析方法,对不同抗压强度的制品进行了微观结构和物相分析,结果表明,制品中非晶相的含量与粉煤灰基矿物聚合材料的抗压强度关系密切,随着制品中菲晶相物质含量增加,制品7d的抗压强度也在逐步增加.该研究为粉煤灰基矿物聚合材料的材料设计提供了基础数据.     

多孔矿物聚合材料在外墙保温方面应用的试验研究

以偏高岭土为主要原料,水玻璃为碱激发剂,双氧水为发泡剂,通过聚合反应制备外墙保温材料.本次试验以水玻璃与偏高岭土重量比、发泡剂用量和养护温度为三个主要因素设计正交试验确定保温材料的最优制备条件.试验中以体积密度、抗压强度和导热系数三个指标来表征材料的性能,最终确定制备材料的最佳水玻璃与偏高岭土的重量比为1.2,双氧水用量为3％,养护温度为50℃.在此条件下所得外墙保温材料的体积密度为296kg/m3,导热系数为0.091 W/(m·℃),抗压强度为0.92 MPa,性能指标可满足建筑外墙保温的要求.     

粉煤灰制备矿物聚合材料正交实验研究

六盘水地区具有丰富的粉煤灰资源,制备矿物聚合材料是其再利用的研究热点之一。研究了以粉煤灰、水泥、偏高岭土和砂子为原料,在碱激发剂作用下制备矿物聚合材料的可行性。采用正交实验得出优化工艺条件:水泥掺比为25%,粉煤灰掺比为50%,砂子掺比为10%,固液质量比为2.1,氢氧化钠浓度为10 mol/L,硅酸钠占液相质量比为40%。在优化工艺条件下制备的聚合材料抗压强度达到18.29 MPa、抗拉强度达到1.33 MPa,符合混凝土C15级别。通过方差分析得出,水泥和硅酸钠用量对实验结果的影响是高度显著的,而粉煤灰与水泥、砂子、氢氧化钠交互作用的影响是显著的。     

正交试验研究矿物聚合物抗压强度

以粉煤灰和偏高岭土为硅铝原料,NaOH和水玻璃为激发剂,在高温下养护24 h制得了矿物聚合物.正交试验研究了偏高岭土掺量、水玻璃模数、Na2O掺量和养护温度4个因素对矿物聚合物抗压强度的影响.结果表明,当偏高岭土掺量为0,Na2O掺量为10wt%、水玻璃模数为1.5,在80 ℃下养护24 h得到的制品的抗压强度为38.2 MPa.     

不同铝校正料作用下低活性高硅尾矿基矿物聚合材料的热稳定性

为实现尾矿整体资源化利用和水泥工业节能减排的目的,将某低活性高硅尾矿作为硅铝原料(基质)进行活化预处理,再分别与四种不同的铝校正料复合以调整硅铝比例,制备矿物聚合材料,并将它们的热稳定性与普通硅酸盐水泥砂浆试样进行比较.结果表明:在1000℃下煅烧以偏高岭土为铝校正料制备的矿物聚合材料试样,或在800℃下煅烧以铝酸盐水泥为铝校正料制备的矿物聚合材料试样,在宏观上造成它们的抗压强度较未煅烧试样的抗压强度更高;在微观上通过TG-DSC、SEM和FTIR分析共同说明这两种煅烧后的矿物聚合材料试样的结构更加致密,且其中对强度起主要支撑作用的“-SiO4-AlO4-”三维网络结构未受到严重破坏,这造成它们的热稳定性优于普通硅酸盐水泥砂浆试样.本研究证实以所选取的尾矿为硅铝原料(基质)制备热稳定性优良的矿物聚合材料产品具备可行性.     

钨尾矿预处理制备矿物聚合材料

按照"摇床重选→机械球磨→碱熔融"的步骤对钨尾矿进行逐级预处理,将各级预处理所得的钨尾矿分别与铝校正料偏高岭土复合后在碱激发剂作用下制备矿物聚合材料.通过正交实验对原料配方进行优化,研究各因素对抗压强度指标的影响规律,探索制备矿物聚合材料的优化原料配方及主要影响因素,并借助XRD和ESEM-EDS对优选矿物聚合材料试样的微观结构进行表征.结果表明:随着对钨尾矿的逐级预处理,其反应活性逐级增加,经三级预处理之后所得钨尾矿制备的矿物聚合材料试样7d龄期最高抗压强度可达到48.45 MPa;对于以各级预处理所得钨尾矿制备的矿物聚合材料,正交设计中的因素对它们抗压强度指标的影响规律多数不一样,对抗压强度影响程度最大的因素也各不相同;ESEM分析表明优选试样内部形成了对其强度起支撑作用的致密结构,EDS分析表明所选区域凝胶相的Si/Al比例与实验设计的Si/Al比例不一致.     

自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料的制备及基本性能研究

以自燃煤矸石、矿渣和粉煤灰为原料,以水玻璃和氢氧化钾为激发剂,制备自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料.采用三因素、四水平的正交试验对地质聚合材料胶砂强度进行研究,探讨自燃煤矸石、水玻璃和矿渣掺量对胶砂强度的影响规律.并对最优配合比进行细度、凝结时间和体积安定性检测.结果表明,在水胶比为0.46、试件脱模后在65℃环境下蒸养6h再标准养护的条件下,自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料胶砂强度最佳配合比是:自燃煤矸石∶矿渣∶粉煤灰=2∶1∶1,水玻璃∶氢氧化钾=7∶3,该胶凝材料各项性能皆满足硅酸盐水泥的技术标准,强度等级达到42.5R.研究结果为以大宗固体废弃物为原料制备地质聚合材料提供了参考.     

偏高岭土基地质聚合物的制备和力学性能研究

以高岭土为原料,煅烧为具有火山灰活性的偏高岭土,以NaOH,水玻璃为碱激发剂,标准养护条件下制备偏高岭土基地质聚合物。测试样品的力学性能,并利用XRD、SEM、DSC和TG、FT-IR等测试手段来研究矿物组成、反应机理、微观形貌;结果显示:高岭土的煅烧温度为800℃,煅烧时间2h,水玻璃模数为1.3,碱含量15%条件下,抗压强度最高可达72.10MPa。矿物聚合物的28d抗压强度相比于3d,7d有较大幅度提高。     

安徽某地石英矿的工艺矿物学研究

利用光学显微镜、显微测温、XRD、ICP、EPMA和Raman等手段对安徽某地石英矿进行了系统的研究,结果表明:原矿SiO2含量99.7454％,杂质元素主要是铝、铁、钾,氧化物含量分别为0.1549％,0.0255％,0.0323％,铝、铁、钾等杂质元素主要赋存在白云母和铁染的粘土等脉石矿物中;石英内可见少量矿物包裹体(白云母),大量的流体包裹体.流体包裹体分为气相(CO2为主)、液相(H2 O为主)和气液两相(气相CO2,液相H2 O)三种,均一温度为352～115.7℃,主要集中在240～140℃,冰点为-9.5～-0.3℃,对应盐度为13.40wt％～0.53wt％NaCl,盐度主要集中在12.85wt％～7.86wt％NaCl和4.96wt％～0wt％NaCl两个区域.该石英矿通过降低Al2 O3和Fe2 O3含量可作为超白石英砂原料应用,对其进一步脱除杂质元素和流体包裹体,可制备出更高级别高纯石英砂,在特殊玻璃工业的应用中具有重大意义.     

水玻璃对地聚物胶凝材料性能影响的研究

地聚物胶凝材料具有早期性能好、体积稳定性好、耐久性好等优良性能,是一种“绿色环保”的新型胶凝材料．将成为21世纪重要的生态建筑材料。文章研究了水玻璃模数、煅烧温度、碱含量等因素对该胶凝材料性能的影响规律,采用X射线衍射仪分析了高岭土热处理后的主要矿物。结果表明：试验用的王村高岭土经800～900℃煅烧2h活性最好,制得的胶凝材料28d抗压强度达到74MPa;水玻璃模数为1．3、碱含量（质量分数）为6％～8％时,胶凝材料各龄期的抗压强度均较高、凝结时间正常．且具有优越的抗酸、抗硫酸盐及海水侵蚀能力和耐高温性。     

钙含量对偏高岭土/矿渣基地聚合物结构和性能的影响

以高炉矿渣(BFS)、偏高岭土(MK)、钠水玻璃和石英砂为主要原料,制备MK/BFS基地质聚合物。通过调节偏高岭土和矿渣的比例,研究钙含量对地质聚合物物相、显微结构和抗压强度的影响,研究了材料热稳定性能。结果表明:当钙含量为15%(质量分数)时,地质聚合物的抗压强度达到(93.9±2.2)MPa。在600℃以下,材料的微观结构保持稳定,材料的线收缩率保持在4%以内,在800℃时,有新相生成,并伴随较大的体积变化。     

伴生方解石的萤石矿分选

河南省某萤石矿伴生有方解石、石英等矿物,我们使用酸化水玻璃作抑制剂,获得了高纯度的特级萤石精矿,回收率高达94％。 (一)矿石性质 试验矿样取自矿山积蓄的矿碴,含泥高,粒度-20毫米。主要矿物组成为萤石、石英、方解石,三者占矿物组成95％左右,其余为高岭土、褐铁矿及少量硫化物。CaF_2 66.70％,CaCO_3 6.62％。镜下观察表明:萤石的解理性差,石英多呈脉状或微粒状嵌布于萤石中,石英脉宽0.036～0.005毫米,粒度     

不同材料对高铝粉煤灰蒸压制品强度的的影响

利用石英砂、矿渣、偏高岭土、粉煤灰以及废玻璃等材料研究高铝粉煤灰蒸压条件下的强度.实验结果表明,不同材料对该粉煤灰蒸压制品强度的影响存在明显差异.石英砂、矿渣、偏高岭土以及普通粉煤灰和高铝粉煤灰复合使用,并不能有效提高其蒸压制品强度.虽然矿渣、偏高岭土等材料主要为无定形相,但活性Al2O3的含量较高,大量水榴石的形成不利于该粉煤灰蒸压制品强度的提高.废玻璃粉的掺入提高了参与反应活性SiO2的量,使该粉煤灰蒸压制品中水化硅酸钙的量增加,可以大幅提高蒸压制品的强度.     

水热合成地聚合物材料及其吸附性能研究

以偏高岭土和粉煤灰为原料,采用水热合成法制备偏高岭土-粉煤灰基地聚合物材料,通过XRD对材料进行了表征,研究吸附时间、初始浓度和溶液pH对所得材料吸附性能的影响。结果表明,分别以氢氧化钠或水玻璃作为碱性催化剂,在180℃、保温12 h水热反应条件下制备的地聚合物材料对Sr2+,Co2+,Cs+具有良好的吸附性能,但不同催化剂作用下所制得的材料对这3种离子的吸附性能有所差异。吸附实验表明,该地聚合物材料在核废料处理等环境保护方面具有很好的应用价值。     

凉山稀土矿伴生高岭土理化性能及应用研究

采用化学常规分析、XRD、SEM、TG-DTA等测试手段,对四川凉山冕宁县稀土开采中出现的具有大量黑色腐殖质的高岭土矿样LRAK的物质成分、晶体结构及煅烧性能等进行了系统的研究,并以该高岭土为原料进行了合成NaY分子筛研究.结果表明,凉山稀土矿伴生高岭土LRAK主要化学组成是Al2O3 45.40％、SiO2 54.08％,接近高岭石矿物的理论值;XRD分析显示,LRAK高岭土晶相是纯的0.7 nm埃洛石;晶体结构为管状结构,径向直径0.1μm;在一定温度下煅烧后可以产生含量较高的活性A12O3和活性SiO2;晶化实验所得的晶化产物结晶度可达到35％,硅铝比可达5以上,符合催化剂前驱体要求.以LRAK高岭土制备FCC催化剂,其综合性能与商用高岭土S2相当,满足FCC工业催化剂常规要求.因此LRAK高岭土可以作为制备FCC催化剂的原料,具有较好开发利用价值.     

影响粉煤灰基矿物聚合材料性能的主要因素

以粉煤灰为主要原料,制备了性能良好的矿物聚合材料,可代替部分硅酸盐水泥制品.本文以制品的抗压强度为指标,系统地讨论了各种因素对制品性能的影响,结果表明:当粉煤灰掺量为85%,氢氧化钠用量占液相质量的40%,硅酸钠模数为3.5,固液质量比为2.0,养护温度为90℃(烘箱养护)时,制品的抗压强度最高.另外,对粉煤灰进行磨细加工有利于提高制品的性能,且随粉煤灰比表面积的增加,其抗压强度也在增加;而采用蒸养和水泥标准养护时,都具有一对应的最佳养护期.实验结果为进一步研究矿物聚合材料的反应机理奠定了良好的基础.     

低活性铝硅质尾矿基矿物聚合材料的抗化学侵蚀性能研究

以某低活性铝硅质尾矿作为硅铝原料(基质),分别与四种不同的铝校正料复合,在碱硅酸盐溶液激发作用下制备矿物聚合材料;同时将该尾矿与硅灰以及钙质原料(包括矿渣和钢渣)复合制备“免配碱激发剂溶液型”矿物聚合材料.对各试样的抗化学侵蚀性能进行测试,并与普通硅酸盐水泥砂浆试样进行对比;在微观上借助SEM和FTIR对代表性试样进行表征.结果表明,以铝酸盐水泥为铝校正料制备的矿物聚合材料试样经H2 SO4溶液侵蚀后有较多沸石相生成,其抗化学侵蚀性能较为良好;普通硅酸盐水泥砂浆试样经硫酸盐侵蚀后其初期强度有所提高,但后期强度可能会因钙矾石的增多而降低.