响应面法设计与优化稀土尾矿基地聚物

稀土提取过程中会产生大量的稀土尾矿，长期堆存会带来严重的环境问题。地聚物是一种新型的硅铝 酸盐无机聚合物，因其优异的性能而受到广泛关注。以稀土尾矿为原料，采用响应面法中的中心复合设计对 n（Si）︰n （Al）、碱激发剂 NaOH 溶液浓度和稀土尾矿掺入量 3 个因素进行了建模，设计和优化了稀土尾矿基地聚物原料配 比。通过方差分析对试验数据进行了统计分析，并利用曲面图研究了参数之间的相互作用及对抗压强度的影响规 律。结果表明，优化后的因素值为 n（Si）︰n（Al）=2.5、NaOH 溶液浓度为 25 mol/L、稀土尾矿掺入量为 38.22%，地聚物 试样 3 d 的抗压强度可达到 58.84 MPa。采用 XRD、XRF、FTIR、SEM 和 XPS 等分析对原料和地聚物试样进行了表 征，发现偏高岭土和硅灰作为铝硅酸盐前驱体，稀土尾矿作为骨料，通过溶解、缩聚重组和固化等地聚合反应过程 成功生成稀土尾矿基地聚物。在此过程中，稀土尾矿以凝胶包裹的形式存在，作为骨料起到骨架和填充作用增强 了地聚物的抗压强度。