煤矸石的基礎研究之熱活化方面的問題

時間：2014-05-09 14:53:03

作者：世邦機器

熱活化多是針對黏土類礦物――水合鋁硅酸鹽，這些礦物只需要低溫脫水就具有很高的活性。國內(nèi)外礦物學專家多研究純黏土礦物（高嶺石、蒙脫石、伊利石以及海泡石等）在熱處理過程物相轉(zhuǎn)變機制，而材料學專家大多研究礦物脫水后的膠凝活性。煤矸石處理對于其中偏高嶺石中關于五配位鋁概念的提出及其相關研究工作吸引了眾多國內(nèi)外礦物學專家研究高嶺石在熱處理過程中物相轉(zhuǎn)變，材料學專家也將煅燒高嶺石（偏高嶺石）作為水泥的活性混合材料而進行研究。

美國學者G. W. Brindley和M.Nakahira詳盡研究了高嶺石在加熱過程中的相變過程，指出在500℃左右時，高嶺石變?yōu)槠邘X石，在925℃左右時，轉(zhuǎn)變?yōu)楣杓饩?400℃以上時變?yōu)槟獊硎?/p>

高嶺石在加熱至500~900℃時轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石的觀點還是相當一致的。煤矸石粉碎機多少錢來說，對于高嶺石物相轉(zhuǎn)變機制爭論的焦點有以下幾個方面。一是偏高嶺石向莫來石轉(zhuǎn)變過程中是否有硅尖晶石、鋁尖晶石或者硅鋁尖晶石的出現(xiàn)？二是被認為含有五配位鋁的偏高嶺石的活性來源是否是五配位的鋁？三是偏高嶺石中的硅是歸屬Q(mào)4還是Q3？

丹麥哥本哈根大學的He Changling等對六種黏土礦物（高嶺石、伊利石、鈣蒙脫石、鈉蒙脫石、云母和蒙脫石的復合物和海泡石）熱處理進行研究，并研究其作為水泥的活性摻和料對水泥膠砂強度的貢獻，在力學性能的基礎上得出理想火山灰化溫度，高嶺石以及伊利石在650℃脫羥基過程結(jié)束，鈣蒙脫石在730℃、鈉蒙脫石在740℃以及海泡石在830℃脫羥基過程結(jié)束。以水泥膠砂抗壓強度、在NaOH溶液中的溶出量和用XRD測量非晶態(tài)程度為依據(jù)來驗證不同黏土礦物的理想煅燒溫度，試驗表明抗壓強度、NaOH溶液中Si的溶出量和非晶態(tài)含量之間具有一定的相關性。M. Murat研究了不同煅燒設備和煅燒制度對黏土礦物火山灰活性的影響，與固定床煅燒高嶺石相比，用旋轉(zhuǎn)窯煅燒的高嶺石的非晶態(tài)程度更高，但試塊的強度卻低于用固定床煅燒的高嶺石，原因是用旋轉(zhuǎn)窯煅燒可以縮短脫水時間，但在爐壁上會產(chǎn)生顆粒的團聚。我國學者郭九皋等用MAS NMR對蒙脫石在熱處理過程中29 Si和27Al的配位變化進行研究，在500~700℃時，29 Si和27AlNMR譜表明蒙脫石轉(zhuǎn)變?yōu)樽兠擅撌敿訜岬?59℃時，蒙脫石八面體片中的羥基開始脫失，但層狀結(jié)構(gòu)依然保持，羥基的脫失過程是六配位的鋁（化學位移為2.7）轉(zhuǎn)變?yōu)樗呐湮讳X（61.2）的過程。溫度達900℃時，蒙脫石29 Si NMR共振峰的化學位移從－93.3到－101，其層狀結(jié)構(gòu)被完全破壞。