矿物表面改性研究的现状与前景展望（Ⅱ）——药剂与改性过程机理

综述了表面改性剂的种类，作用及矿物表面改性过程机理的研究现状，对未来的发展提出了建议。     

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。     

粘土矿物的改性及其处理有机废水的研究现状

粘土矿物的改性及其对有机废水的净化是目前污水处理的研究热点，本文介绍了我国应用改性粘土净化有机废水的研究现状。     

疏水改性助滤精煤脱水试验研究

为了探究精煤产品水分偏高的原因,解决精煤脱水难题,对精煤性质进行了分析,通过助滤-脱水试验,研究了不同疏水改性药剂对粗精煤泥和浮选精煤水分的影响.研究结果表明:粗精煤泥和浮选精煤中微细颗粒含量高、黏土类亲水性矿物的赋存是导致总精煤水分偏高的主要原因;疏水改性药剂的加入明显降低了精煤产品的水分,三种疏水改性药剂的助滤效果...     

白炭黑表面改性研究现状

本文介绍了国内外白炭黑表面改性主要的改性剂以及常用的改性方法,并简单介绍了改性白炭黑的应用。     

矿物超细粉碎-改性一体化实验研究

探讨了矿物超细粉碎改性一体化新工艺及其可行性，设计了ＣＰ系列超声速超微气流粉碎分级机配套的表面改性剂胶体粒子化装置，并以重质碳酸钙为例进行了矿物超细粉碎改性一体化的实验研究。热分析、红外光谱分析证实：矿物超细粉碎改性一体化新工艺生产的改性粉体，其表面改性剂分解氧化温度比传统工艺生产的改性粉体高１００℃左右，说明新工艺生产的粉体表面改性剂与矿物表面结合的牢固程度高于传统工艺的。同时探讨了表面改性剂胶体粒子化装置，在ＣＰ系列超微气流粉碎分级机上的安装位置，对改性效果的影响。     

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.     

机械力化学法超疏水改性叶蜡石的研究

通过叶蜡石粉与改性剂机械化学共磨法,实现了叶蜡石基体的疏水改性,并对改性后粉体的吸油量、接触角、红外光谱进行测试.结果表明,改性剂在机械力作用下实现了对叶蜡石原粉表面的包覆,该包覆行为使得叶蜡石粉体的分散性和疏水性有较大程度提高,以添加1.5%的甲基硅油改性效果最好,吸油量已达到22.01 g/l00g,接触角达到13...     

细粒矿物疏水凝聚分选研究的进展

系统评述了细粒矿物疏水凝聚分选的几种主要工艺, 讨论了其工艺过程机理与过程因素, 提出了细粒矿物疏水凝聚分选理论研究的发展方向。     

泥页岩中黏土矿物纳米孔隙结构特征及其对甲烷吸附的影响

查明黏土矿物纳米孔隙结构特征及其对甲烷吸附的影响,对认识页岩气的赋存和运移产出具有重要意义。针对蒙脱石、伊利石和绿泥石页岩中主要黏土矿物,开展了低温液氮吸附和甲烷等温吸附实验研究。结果表明:(1)黏土矿物孔隙结构复杂,主要由纳米孔组成,孔径2~50 nm的孔隙提供了主要孔隙体积和比表面积,蒙脱石、伊利石和绿泥石中孔分别占到孔隙总体积的81.45%,71.34%和75.36%,比表面积的88.70%,87.70%和90.65%,中孔(2~50 nm)孔隙构成甲烷气体赋存的重要空间。(2)矿物主要发育平行板状的狭缝型孔隙,同时含有少量的墨水瓶形孔。(3)不同黏土矿物气体吸附能力差异明显,蒙脱石、伊利石和绿泥石最大吸附量分别为8.80,3.27和2.69cm3/g。黏土矿物对甲烷吸附主要受控于矿物的中孔比表面积,最大吸附量与矿物的中孔比表面积大小具有强烈的正相关性。     

黏土种类对煤泥水处理的影响

 以煤泥水中常见的三种黏土矿物为对象,通过浮选、沉降、过滤实验研究了不同黏土对煤泥水处理的影响,结果表明：蒙脱石的存在降低了煤泥的可燃体回收率和浮选速率,引起沉降恶化和过滤时间的增长。伊利石的存在主要影响浮选速率,在保证浮选时间的前提下,对可燃体回收率没有影响。高岭石的存在对煤泥水处理影响较小。     

富有机质页岩中主要黏土矿物吸附甲烷特性

为了研究富有机质页岩中黏土矿物对页岩气赋存的贡献,针对采自湘西北下古生界地层的富有机质页岩样品和购自国际黏土矿物协会的伊利石、蒙脱石、高岭石等标准黏土矿物样品,开展了不同条件下的甲烷等温吸附实验以及其他相关的测试分析。实验结果显示:在压力20MPa、温度为60℃条件下,蒙脱石的甲烷吸附量最高(4.02cm3/g),高岭石、伊利石和伊蒙混层也具有较大的吸附量(分别为3.48,3.46,3.10cm3/g),绿泥石的吸附量最小(0.88cm3/g)。黏土矿物对甲烷吸附量的大小主要受控于其有效表面积,不同种类黏土矿物内部吸附水对其甲烷分子有效吸附表面积会产生不同影响;同时对比不同温度下(30,60,90℃)伊利石的等温吸附实验结果发现,随着温度的升高甲烷吸附量呈递减的趋势;温度的升高会造成伊利石内部吸附水含量的变化,影响其对甲烷分子的束缚能力。根据等温吸附实验结果计算得到黏土矿物对两个黑色页岩样品的甲烷吸附贡献率分别为44.12%和16.74%。     

煤层夹矸型黏土矿物对甲烷的吸附研究

黏土矿物是煤层中最重要的矿物质,煤层中有机质与黏土矿物复合能改善黏土矿物对甲烷的吸附能力,因而煤储层中黏土矿物对甲烷的吸附不容忽视。分别选取黏土矿物含量较高的煤层夹矸和纯黏土样品,采用X-射线衍射、红外光谱及扫描电镜表征,并进一步分析了样品中总有机碳(TOC)含量、有机质的类型和成熟度,结合孔径、孔隙体积和比表面积测定结果,探讨造成夹矸型和非煤黏土矿物甲烷吸附能力差异的主要原因,研究影响夹矸型黏土矿物吸附能力的控制因素。结果表明:夹矸型黏土矿物对甲烷的吸附能力依次为铵伊利石高岭石伊利石金云母;单纯的外表面积大小并不能完全反应出黏土矿物的甲烷吸附特性,需结合不同黏土矿物层间域等多方面因素综合考虑;有机质含量较高的夹矸型黏土矿物样品比纯黏土样品具有更多的微小孔隙,尤其是孔径小于6 nm的孔隙,对样品比表面积的增加起到了关键作用,进而也增强了其甲烷吸附能力。通过分析黏土矿物的甲烷吸附贡献率发现,黏土矿物及其有机复合体具有较强的甲烷吸附能力,在煤层夹矸中对甲烷的吸附贡献较大。     

甲烷在页岩黏土矿物中吸附行为的分子模拟

为从微观角度研究页岩气在页岩黏土矿物中的吸附行为,利用分子模拟软件Materials studio构建了蒙脱石、伊利石及伊/蒙混层3种黏土矿物的模型,采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法对页岩气主要成分甲烷在黏土矿物上的吸附行为进行模拟。研究表明,甲烷在不同孔径蒙脱石、伊/蒙混层和伊利石上的平均等量吸附热均小于42 kJ/mol,说明甲烷在黏土矿物表面发生物理吸附。甲烷在3种黏土矿物表面的吸附等温线呈现出相同的规律,均符合I型吸附曲线特征,Langmuir模型的拟合精度较高。3种黏土矿物对甲烷的吸附能力强度顺序为:蒙脱石伊/蒙混层伊利石。在伊/蒙混层矿物中,层间离子比甲烷分子更靠近黏土片层,蒙脱石片层一侧吸附的甲烷密度大于伊利石一侧,表明蒙脱石片层的吸附能力强于伊利石,但伊/蒙混层矿物中黏土片层的吸附作用对甲烷吸附层密度的影响随着压力升高而减弱。本文分别构建了孔径为1,2和4 nm的3种黏土矿物模型,从微观角度研究孔径对甲烷吸附的影响。模拟结果表明,黏土矿物孔径越小,甲烷吸附的等量吸附热越大,证明吸附更加牢固,对甲烷的吸附能力更强,但受到孔内有限空间的限制,甲烷在黏土矿物内的绝对吸附量及饱和吸附量随孔径减小而降低。     

页岩中有机质与黏土矿物对甲烷吸附能力的探讨

以南方中下扬子地区高-过成熟页岩样品为研究目标,通过低温液氮吸附、压汞实验等孔隙分析手段,以及等温吸附实验等,利用SPSS软件分析TOC含量、成熟度、黏土矿物含量对样品吸附能力的影响,得出TOC含量、成熟度Ro、黏土矿物含量对样品最大吸附量的影响系数分别为0.326,-0.061,0.028。其中TOC含量、黏土矿物含量的增加对提升样品吸附能力具有正面作用。利用X射线衍射、扫描电镜对样品成分、形貌进行分析,结果指示有机质面孔率明显高于矿物基质,与伊利石相比,伊蒙混层具有良好的多孔性与联通性。     

Effect of electrolytes on the flotation of copper minerals in the presence of clay minerals

Clay minerals have a deleterious effect on flotation. In a previous study (Peng and Zhao, 2011), the authors found that the flotation of secondary copper minerals such as chalcocite was more affected by clay minerals than the flotation of primary copper minerals such as chalcopyrite due to stronger surface oxidation resulting in an electrostatic attraction to clay particles. In this current study, the intention was to use electrolytes to mitigate the adverse effect of clay minerals on chalcocite flotation. A copper ore mainly containing chalcocite was examined. In fresh tap water, kaolinite significantly depressed chalcocite flotation. However, with an increase in the electrolyte concentration, the recovery of chalcocite was increased. It is concluded that the electrolytes reduce the electrostatic attraction between kaolinite and chalcocite so that the surface coating of kaolinite on chalcocite surfaces may be mitigated leading to improved chalcocite flotation. It is interesting to find that anions and cations with a greater atomic size had a more beneficial effect which may be associated with their tendency to modify surface hydrophobicity.     

Effect of clay minerals on pulp rheology and the flotation of copper and gold minerals

In this study, the effect of bentonite and kaolinite minerals with low and high crystallinity on pulp rheology and the flotation of copper and gold minerals was investigated. It was found that clay minerals modified the pulp rheology depending on the type of clay minerals present. Bentonite, a 2:1 structured clay mineral increased pulp viscosity more significantly than kaolinite, a 1:1 structured clay mineral, and poorly crystallized kaolinite increased pulp viscosity more than well crystallized kaolinite. It was also found that pulp rheology modified by clay minerals was strongly correlated with copper and gold flotation. The higher pulp viscosity corresponded to the lower copper recovery. While high pulp viscosity was related to the decreased gold flotation, slightly increased pulp viscosity by clay minerals enhanced gold flotation.     

不同含水条件下黏土孔隙分布特征及甲烷吸附能力

选用常见的页岩黏土矿物伊利石和高岭石,开展了不同湿度平衡样品的N2吸附/脱附实验和高压CH4吸附实验,研究黏土矿物孔隙分布特征的变化,并从微观上量化评价含水饱和度,分析其对甲烷吸附的影响。研究结果表明:水分的存在主要影响黏土矿物微小孔隙的分布,高湿度条件下(RH=98%)的毛细凝聚作用导致微小孔隙(5.15 nm)在孔径分布曲线上消失及比表面积的大幅下降。同时研究表明:黏土吸水能力与微小孔隙发育程度密切相关,当RH=98%时,微孔更为发育的高岭石含水饱和度(S_w=71.43%)高于伊利石(S_w=46.15%),且在此条件下,由于小孔凝聚以及吸附特征的改变(气-固吸附转变为气-液界面吸附),样品甲烷吸附能力下降近85%。因此,干燥条件下的实验结果不能代表实际页岩储集特征。     

登封煤田山西组黏土矿物类型及沉积环境

为了对豫西登封煤田山西组黏土矿物类型及沉积特征进行研究,以岩石学、沉积学等方法为依据,运用X射线—衍射分析、差热分析、扫描电镜及能谱分析对豫西登封煤田山西组黏土矿物类型进行了鉴定。结果显示,区内黏土矿物以高岭石、伊利石为主,其次为蒙脱石及绿泥石,表明山西组的沉积环境是以温暖潮湿的酸性介质为主,次为温暖干燥的碱性介质条件。该成果可为豫西登封煤炭资源的开发利用提供重要的基础地质资料。