基于抑制蒙脱石水化膨胀的煤泥水处理方法

蒙脱石遇水极易水化膨胀;从而形成胶体悬浮液;使煤泥难以沉降。从抑制蒙脱石水化膨胀的角度出发;以沉降性能作为检测指标;分析了不同电解质对其膨胀水化的抑制作用;得出结论;K+溶液能有效抑制蒙脱石水化膨胀;用K+溶液配制的煤泥水;其沉降性能大大改善;且所需絮凝剂加入量明显减少。本文还探讨了该方法对浮选可能造成的影响;结果显示;这种方法对浮选造成的影响极小。因此;这种煤泥水处理方法或可作为煤中含蒙脱石较多的选煤厂的一种参考。     

蒙脱石水化膨胀抑制对煤泥水过滤的影响

为了研究蒙脱石水化膨胀抑制对煤泥水过滤的影响,采用氯化钾和苄基三甲基氯化铵(TMBAC)作为抑制剂,在抑制和非抑制状态下进行了含蒙脱石煤泥水的过滤试验。结果表明:氯化钾和TMBAC对蒙脱石水化膨胀均有较好的抑制作用,氯化钾质量分数为1.12%和TMBAC质量分数为0.4%时,可以使蒙脱石的防膨率达90%。与非抑制状态相比,抑制状态下含蒙脱石煤泥水过滤的滤饼水分降低、过滤时间缩短和脱水速率增大,且TMBAC抑制状态下含蒙脱石煤泥水过滤效果更好。氯化钾和TMBAC通过水化能较低的K+,C6H5CH2—N+(CH3)3进入蒙脱石层间,限制层间阳离子和水分子的扩散运动,达到蒙脱石水化膨胀的抑制。C6H5CH2—N+(CH3)3还可以吸附在蒙脱石和煤颗粒表面,增加蒙脱石和煤颗粒的疏水性,起到助滤剂的作用。     

Li、Na、K基蒙脱石的基因特性与其水化膨胀特性的关系

为了研究Li、Na、K基蒙脱石的基因特性对水化膨胀特性的影响,采用氯化锂、氯化钠、氯化钾对离心提纯后的怀俄明型钠基蒙脱石进行改型处理,制备出Li、Na、K基蒙脱石样品,并进行了水化膨胀试验,之后采用ICP、FTIR、XRD、NMR等方法分析了Li、Na、K基蒙脱石的元素含量、官能团种类、水化膨胀状态下层间距变化及水分赋存状态。结果表明,Li基蒙脱石的羟基伸缩振动峰和羟基弯曲振动峰强度高于Na基和K基蒙脱石,改型蒙脱石的水化膨胀能力由强到弱排序为:Li基>Na基>K基,Li、Na、K基蒙脱石在水化膨胀状态下均有结合水和自由水2种水分,含水量排序为:Li基>Na基>K基,水化膨胀后Li基蒙脱石的层间距增加最多,K基蒙脱石的层间距增加最少。研究结论为揭示蒙脱石的结构内水赋存机理和综合利用提供了重要的理论基础。     

深层页岩蒙脱石表面水化抑制机理的分子动力学模拟

井壁失稳是油气勘探开发过程中最为复杂的技术难题之一,黏土矿物水化膨胀是造成井壁失稳的关键因素,其中表面水化因水化势较大而难以去除。本文通过分子动力学模拟探测了无机盐对蒙脱石表面水化的抑制效果,以及浓度、温度和压强对水化抑制效果的影响,揭示了无机盐CaCl₂抑制蒙脱石表面水化的微观机理。研究表明：抑制阳离子通过束缚蒙脱石表面水分子和降低水分子输运传导能力,从而调控水分子侵入蒙脱石表面来实现抑制作用。无机盐抑制表面水化能力依次为CaCl₂>NaCl>MgCl₂>KCl,钙离子易吸附表面水分子形成稳定的外球络合结构。随着CaCl₂浓度增加,钙离子配位数、水化数和水化半径均降低,抑制能力减弱;温度升高和压强降低时,体系中水分子传导输运能力增强、钙离子水化数减小且力学强度降低。     

基于水化特性的钢渣膨胀抑制机理研究

为了预测钢渣水化膨胀规律并提出水化膨胀抑制措施,根据钢渣水化反应建立膨胀模型,同时分析不同掺量、不同细度的粉煤灰对钢渣的抑制作用,基于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)技术探究了其抑制机理。结果表明:钢渣水化膨胀与f-CaO和f-MgO的含量、颗粒大小、混合料级配及相对密度均有直接关系,理论模型结果与实测值吻合程度较好。钢渣浸水膨胀增长速率随着浸水龄期的延长呈现先快后缓的趋势,粉煤灰的掺量增大抑制钢渣膨胀的效果增强,且一级灰抑制钢渣膨胀的效果优于原灰;钢渣表面空隙多,水化通道丰富,粉煤灰越细,形态效应越强,对钢渣抑制效果越好,钢渣粉煤灰体系中的水化产物主要是锚片状、纤维状的水化硅酸钙凝胶(C-S-H)、水化硅酸镁凝胶(M-S-H)和针棒状钙矾石(AFt),可有效填充钢渣水化通道,抑制钢渣膨胀。     

蒙脱石水化性能影响因素的探讨

通过不同产地或矿层的膨润土样,经提纯和反复钠化处理,由化学分析得到具有不同四面体和八面体阳离子类质同象置换的5个蒙脱石样品,测验了1克试样在蒸馏水中自由膨润体积——膨润值和粒度分布,分析类质同象置换与样品膨润值和粒度分布的相关性,探讨了膨润值和分散差异的原因。粘土矿物的基本结构单元为硅氧四面体和铝氧八面体,不同结构类型(如1:1型、2:1型等)的矿物具有不同的物化性能。不同产地膨润土中的蒙脱石,具有相同的2:1型结构,它们的性能差异,由蒙脱石含量、层间可交换阳离子性质、数量等方面找原因在国内外均有很多论著。本文通过不同产地或矿层的膨润土样,经提纯和反复钠化处理后,由化学分析得到具有不同四面体和八面体阳离子类质同象置换的5个蒙脱石样品,测试了样品的粒度分布和1克试样在蒸馏水中自由膨润值。试验结果表明,样品的膨润值和粒度分子与蒙脱石晶格类质同象置换有密切的关系,与晶格常数b.有明显的相关性。探讨了膨润值和分散差异的原因。     

层间阳离子对蒙脱石结构与水化膨胀性能的影响

采用系列无机阳离子对提纯后的蒙脱石进行改型实验,在相同实验条件下制备出Li、Na、K、Mg、Ca、Ba等一系列蒙脱石样品.对样品进行了X射线衍射、紫外.可见吸收光谱分析及膨胀容的测试,讨论了层问阳离子电荷、半径对蒙脱石层间水分子层数、层间距和水化膨胀分散性的影响.结果表明蒙脱石层间为2价阳离子时.其水分子层数为两层;层...     

蒙脱石层电荷与胶体水化性能关系研究

利用自然沉降法提取了山东某两不同产地膨润土中的蒙脱石矿物,利用结构式推算法计算了两提纯蒙脱石的层电荷,并对其胶体水化性能进行了测试。研究结果表明,Mont-1的层电荷为0.38,为中-偏低层电荷的蒙脱石;Mont-2的层电荷为0.59,为高层电荷的蒙脱石。研究发现,蒙脱石的层电荷越低,其水化性能越好;反之,水化性能较差。该研究结论对膨润土深加工中膨润土原料的选择具有指导意义。     

煤泥水中微细高岭石/蒙脱石颗粒表面水化分子动力学模拟研究

煤泥颗粒界面水化是煤泥水难以沉降脱水的主要原因,采用分子动力学模拟研究了煤泥水中主要微细黏土矿物颗粒高岭石及蒙脱石颗粒界面水化分子动力学特性,模拟计算了矿物颗粒界面水平衡构型、界面原子浓度、水分子扩散系数及金属离子的影响。研究结果表明:水分子能够通过氢键在高岭石及蒙脱石颗粒表面发生水化作用;随水覆盖率(或水分子数)的不断增加,矿物颗粒表面对水分子的束缚力逐渐减小,界面处的氢键作用逐渐减弱,其中水分子在亲水性的高岭石和蒙脱石界面能逐渐形成3个水分子层,总厚度为(8~10)×10-10 m;高岭石(001)面水化程度大于蒙脱石(001)面;二价金属离子对蒙脱石水化的促进作用强于一价金属离子。     

2-羟乙基三甲基氯化铵抑制蒙脱石水化膨胀的密度泛函计算

为探究2-羟乙基三甲基氯化铵(LHDJ)抑制蒙脱石水化膨胀的机理,基于密度泛函理论的方法研究了干态和湿态环境中LHDJ在蒙脱石表面的吸附机理。结果表明,干态环境下,LHDJ在蒙脱石001表面和层间都能稳定吸附,但LHDJ在Na-001表面吸附主要是静电作用,在None-001表面和层间的吸附是氢键和静电引力的共同作用,钠离子的存在并不利于LHDJ吸附在蒙脱石001表面。湿态环境下,LHDJ与水分子协同吸附,水分子将LHDJ和蒙脱石表面桥联起来并增强它们之间的静电作用和氢键作用。LHDJ抑制蒙脱石水化膨胀的机理主要是:LHDJ在水溶液中产生大量正电离子,中和蒙脱石表面的负电性,减弱颗粒间的静电斥力;同时,LHDJ可以牢固地吸附在蒙脱石外表面,随吸附量的增加,阻碍水分子在表面的吸附,但并不改变蒙脱石的亲水性;此外,LHDJ易进入层间交换出钠离子,依靠静电作用、氢键作用和水分子的桥联作用与上下两表面吸附牢固,拉紧层间距,水分子不易进入层间增大层间距。     

钛柱撑蒙脱石对钴离子的吸附研究

本研究将聚合阳离子Ti4+通过溶胶-凝胶法柱撑插入提纯钠化蒙脱石层间,合成钛柱撑蒙脱石(Ti-pmnt)。X射线衍射分析表明合成材料具有较大的晶面间距(d(001)=2.94 nm)。采用Ti-pmnt合成材料对钴离子进行吸附,研究了pH值、吸附剂用量、温度、吸附时间及初始浓度对Ti-pmnt吸附钴离子的影响。结果表明：最佳吸附pH值为4,吸附平衡时间为120 min,去除率达到99.97%,饱和吸附量为41.94 mg/g,且升温不利于吸附反应进行。Ti-pmnt对钴离子吸附动力学遵循拟二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir等温模型。     

油酸钠体系下SiO2-3对白云母的抑制机理研究

为研究油酸钠体系下SiO2-3对白云母浮选行为的作用机理,采用浮选溶液化学、ζ 电位、EDS和FTIR等方法对白云母样品进行了表征.结果表明,在矿浆pH值为6、油酸钠浓度为9.20×10-4 mol/L、SiO2-3浓度为3.53×10-5 mol/L的条件下,白云母仅有0.10%的回收率,SiO2-3可明显降低白云母的可浮性.     

影响膨润土溶胀性能因素的研究

通过测定夏子街钠土、吉林四平钠土、浙江安吉钙土、泗安钙土、常山钙土基本的物化性能,并对其蒙脱石矿物结构进行分析,探讨了蒙脱石含量、层间可交换阳离子种类和数量、蒙脱石矿物结构特点与膨润土溶胀性能之间的关系.研究表明:(1)蒙脱石含量越高,膨润土的溶胀性能越好;(2)蒙脱石层间可交换阳离子的种类对膨润土溶胀性能影响很大,天然钠土的溶胀性能明显优于钙土;(3)天然钠土层电荷越低,其溶胀性能越好;天然钙土则相反;(4)蒙脱石矿物结构的有序性与天然钠土溶胀性能相关性较为明显,蒙脱石结构有序性差,溶胀性能较好,而蒙脱石结构有序性与钙土溶胀性能关系不明显.     

La(H2O)103+与Mg(H2O)62+在高岭石表面吸附的密度泛函计算

离子型稀土矿是我国重要的战略性矿产资源,其稀土元素主要以离子水合物的形式吸附在高岭石等黏土矿物表面。针对稀土离子及杂质离子水合物的结构特性,探讨其在黏土矿物表面的吸附机理。基于密度泛函理论确定La³⁺和Mg²⁺水合离子的稳定构型分别为La(H₂O)₁₀³⁺和Mg(H₂O)₆²⁺,并计算其在高岭石铝羟基面(0 0 1)和硅氧面(0 0 1)的吸附能、态密度、电子转移情况。结果表明,La(H₂O)₁₀³⁺、Mg(H₂O)₆²⁺在高岭石铝羟基面(0 0 1)的吸附能分别为-221.19、-142.51 kJ/mol;在高岭石硅氧面(0 0 1)的吸附能分别为-96.65、-71.10 kJ/mol。La(H₂O)₁₀³⁺在高岭石表面的吸附更稳定。水合离子与高岭石表面之间的电荷转移数较少,主要通过配位水中的H_W、O_W与高岭石表面H_S、O_S之间形成氢键作用而吸附。     

锰矿和稀土矿物中亚铁含量的测定方法研究

在高价锰或铈存在的情况下, 探讨了重铬酸钾氧化滴定法测定亚铁离子含量的可行性。采用一定浓度的亚硫酸作为浸取液, 消除了亚铁离子测定过程中高价氧化物的影响, 建立了一套快速测定锰矿和稀土矿中亚铁含量的分析方法。通过加标回收率实验和精密度实验, 证明本法可靠准确。     

烷基硫酸盐捕收剂对菱镁矿和白云石的浮选性能研究

白云石是低品质菱镁矿中主要的含钙杂质,但是白云石与菱镁矿的晶体结构相似、组成相近,导致钙镁矿物浮选分离困难。开发新型高效脱钙捕收剂是提高白云石与菱镁矿分离效率的主要手段。基于此,探索性地将十二烷基硫酸钠（SDS）作为白云石的捕收剂进行钙镁分离,考察了矿浆pH值、SDS浓度以及可溶性离子Ca2+、Mg2+和Fe3+对菱镁矿与白云石浮选性能的影响,结果表明：在SDS浓度为20×10−5 mol/L、矿浆pH值为10时,白云石与菱镁矿有较好的浮选分离效果。Ca2+和Mg2+对菱镁矿与白云石均有抑制作用,对两种矿的浮选性差异影响较小。Fe3+对白云石的抑制作用较小,对菱镁矿的抑制作用较大,有利于两种矿的浮选分离。FTIR与Zeta电位结果表明,SDS在白云石表面的吸附量远远大于在菱镁矿表面的吸附量,且Fe3+可以促进SDS在白云石表面的吸附,抑制SDS在菱镁矿表面的吸附,从而增大白云石与菱镁矿间的可浮性差异。