利用钾长石尾矿制备矿物聚合材料的实验研究

以福建沙县田口钾长石尾矿粉体为主要原料，以煅烧高岭石作配料，硅酸钠作结构模板剂，氢氧化钠作激活剂，进行了制备矿物聚合材料的实验研究，实验样品静置固化7－28d，其抗压强度高达19.4-24.9MPa。耐酸性，耐碱性指标均优于相似建材的国家标准。在配料组成中，控制高岭石用量为20％，适当提高硅酸钠的用量和固／液化，有利于提高制品的力学性能。实验表明，材料抗中度随固化时间的延长而叶抛物线式发展，矿物聚合材料的形成过程为：铝硅酸盐固体组分的溶解络合，分散迁移，浓缩聚合，脱水硬化。由铝硅酸盐凝胶相固化而在的基体相，其化学组成与沸石相近，微观结构极可能与蛋白质类似，物理形态上呈三维网状结构，将未溶解的晶质颗粒胶结为坚硬块体，是矿物聚合材料获得良好力学性能的结构基础。     

矿物聚合材料基体相的形成过程研究

基体相在矿物聚合材料结构中起与其他矿物表面键合的作用 ,是材料强度的来源。本实验以富钾岩石提钾后的硅铝质溶胶相加NaOH固体 ,在 6 0℃下制备矿物聚合材料基体相 ,并采用XRD、SEM、IR、NMR等分析手段研究了不同固化时间基体相的结构。研究结果表明 ,在基体相的形成过程中 ,没有新的结晶相产生 ,说明基体相为一种半晶质到非晶质物相 ;随着固化时间的变化 ,其自身 [SiO4]4-四面体发生解聚又重新聚合 ,聚合后基体相形成了致密完整的块体     

利用提钾废渣和粉煤灰制备矿物聚合材料的实验研究

利用富钾岩石提钾后的废渣代替硅酸钠 (钾 )、大部分高岭石和氢氧化钠 (钾 ) ,以粉煤灰为主要原料 ,制备出矿物聚合材料 ,并采用正交实验确定其优化工艺条件为 :煅烧高岭石用量为 10 %～ 15 % ,废渣用量约 35 % ,氢氧化钠用量为 5 %～ 6 %。代表性样品的 7d抗压强度可达到 4 0～ 5 0MPa ,耐酸性、耐碱性分别为 99.99%和 10 0 % ,密度1.77～ 1.88g/cm3 ,收缩率 0 .13%～ 0 .2 8% ,导热系数 0 .4 8～ 0 .5 1W/m·K ,平均硬度 3.4 3。X射线粉末衍射分析表明 ,由铝硅酸盐聚合反应形成的基体相呈非晶态。扫描电镜分析絮凝状的基体相与粉煤灰玻璃体结合紧密 ,从而为制品具备良好的力学性能提供了结构基础。该矿物聚合材料成本低廉 ,同时又能利用粉煤灰等工业固体废物而达到改善环境的目的     

矿物聚合材料固化过程中的聚合反应机理研究

以粉煤灰、高岭石等为原料,制备出具有良好力学性能和耐酸性的矿物聚合材料制品,可代替部分硅酸盐水泥制品。根据矿物聚合材料制品在3 d、7 d、14 d、28 d的X射线衍射(XRD)、红外光谱（IR）、扫描电镜（SEM）、核磁共振（NMR）等测试分析结果,研究了该材料固化过程中的聚合反应机理。研究结果表明,矿物聚合材料在固化过程中的反应如下：（1）粉煤灰中的玻璃相在强碱的作用下首先发生溶解,其中部分Si-O、Al-O键发生断裂;（2）断裂之后的Si、Al组分在碱金属离子Na⁺、OH^- 等作用下形成Si、Al低聚体（-Si-O-Na、-Si-O-Ca-OH、Al(OH)^-₄、Al(OH)^2-₅、Al(OH)^3-₆）,而后随着溶液组成和各种离子浓度的变化,这些低聚体形成凝胶状的类沸石前驱体;（3）前驱体脱水形成非晶相物质。核磁共振分析结果表明,28 d制品中,Si的存在方式以Q⁴为主。研究结果为进一步揭示矿物聚合材料的形成机理、改善制品的性能奠定了良好的基础。     

利用粉煤灰制备高强矿物聚合材料的实验研究

以粉煤灰和内蒙古白云鄂博的富钾板岩提钾后的硅铝质滤渣为粉体原料,标准砂为骨料,采用振动成型方法,在90 ℃下养护24 h,制备了矿物聚合材料。实验结果显示：制品的7 d饱水抗压强度达78.5 MPa,28 d饱水抗压强度可达89.0 MPa;制品的含水率和吸水率分别为5.3%和15.0%;在20 ℃下,制品在浓度为1.0 mol/L的硫酸溶液中浸泡24 h,其质量损失率为2.1%。以制品的抗压强度为指标,研究了主要因素（提钾滤渣比例、固液质量比、硅酸钠含量和标准砂含量）对制品性能的影响。结果表明：干燥的提钾滤渣在粉体物料中的比例对制品的力学性能影响最大;硅酸钠水玻璃在液相中的比例约为70%,且标准砂占固相的比例为70%左右时,可制得力学性能良好的矿物聚合材料。矿物聚合材料的固结过程为：硅铝质原料在碱硅酸盐溶液中先分解为铝硅酸盐低聚体,低聚体再通过脱羟基聚合反应生成铝硅酸盐胶体相,进一步形成由[SiO₄]^4- 和[AlO₄]^5-四面体相互连接的具有三维网络结构的矿物聚合材料基体相,从而赋予制品良好的力学性能。     

高炉渣基矿物聚合材料的制备及其对铅离子的固定

以高炉渣和煅烧高岭土为粉体原料,KOH溶液为激活剂,采用振动成型方法,在20℃下养护24 h,制备矿物聚合材料。实验样品静置固化28 d,采用压力试验机可测得其抗压强度高达24~65 MPa。矿物聚合材料制品在1 d、3 d、7 d、28 d的X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)等测试分析表明,高炉渣中的玻璃相在强碱的作用下发生溶解,之后形成Si、Al低聚体,最后形成各种晶体。采用矿物聚合材料可以有效地固定Pb2+。用含Pb2+的溶液配制矿物聚合材料,静置固化28 d,测其抗压强度以及Pb2+溶出率。实验结果表明,Pb2+的存在降低了矿物聚合材料的1 d的抗压强度,但对7 d及28 d抗压强度没有影响,聚合材料对Pb2+固定率达到99.9%。     

矿物材料刍议

矿物材料研究具有重要意义，本文探讨了矿物材料的涵义、分类、研究内容、与矿物学的关系等问题，并思考了新世纪矿物材料的研究和开发。广义地说，矿物材料是指可供直接或间接使用的固体矿物物质。狭义的矿物材料是指由自然地质作用形成的、有物理、化学性质可供直接使用、由矿物质组成的固体物质。矿物材料可从晶体结构、岩石成因、化学组成、用途、形状和尺寸、生产和制备过程等角度进行分类。矿物材料学是一门研究矿物材料的组成与结构、形成与加工、性能和使用效能四者之间关系与规律的一门科学。它与矿物学等学科有着天然的联系。在新世纪，必须加强矿物材料的应用研究；加强矿物材料学几个研究领域的紧密结合；必须搞好矿物原料和辅助的研究；必须注重环境问题和可持续发展战略。     

金矿尾砂矿物聚合材料的制备及其影响因素

通过利用金矿尾砂制备矿物聚合材料，系统地讨论了不同条件下材料抗压强度变化趋势。所用原料配比为80％金矿尾砂、20％变高岭石、固／液质量比为4．7及水/碱质量比为5，采用半干压法成型，在某一温度下固化一定时间，测定材料的力学强度。实验结果为固化温度从60℃升高到80℃、成型压力从8MPa、16MPa加大到24MPa及固化时间从24h延长到72h都会使材料的抗压强度提高；室温放置时间3、7、14、28d，抗压强度呈增高趋势；外加碱激发剂KOH比Na0H所形成的材料抗压强度高，当碱(Na20或Na20 K20)／SiO2摩尔比为1时，材料的强度达到最大值；钾长石含量较多的骨料比石英骨料及含钾长石较少的骨料材料抗压强度高。实验结果表明，温度升高、成型压力加大和固化时间延长均促进了聚合反应的发生。材料在室温下由于不断从空气中获得水分而使聚合反应不断发生。碱激发剂中K^ 比Na^ 更易使聚合作用进行。含料中高度聚合的钾可被释放出来参与聚合反应。骨料在矿物聚合反应过程中主要以惰性填充方式存在，但仍然参与了聚合反应。     

铝硅酸盐矿物溶解作用铝活性研究

现在愈来愈多的研究表明:硅酸盐、特别是铝硅酸盐矿物在有机质成熟热演化过程中发生溶解形成大量次生孔隙，将是砂岩储集体次生孔隙形成的重要现象之一。有机质成熟热演化发生脱羧作用，进而增强了孔隙水溶液中的有机酸阴离子浓度[1]，有机酸促进铝硅酸盐矿物溶解，溶解的实质是铝活性问题。本文通过实验分析了有机质与无机矿物的相互作用，讨论了有机酸对不同矿物的溶解性，查明了铝活性动力学因素，并对铝硅酸盐矿物次生孔隙形成机理进行了探讨。     

杭嘉湖地区水化学及同位素特征初步分析

本文通过初步分析杭嘉湖地区地下水化学和同位素特征,认为地下水的水化学分布存在着一定的分带性.浅层地下水化学类型为Cl,HCO3-Ca,Na型,代表了降水或地表水补给的形成过程,且补给前受到不同程度的蒸发.深层承压水化学类型为HCO3-Ca,Na和HCO3-Na型,代表了以铝硅酸盐矿物溶解为主的形成过程,其补给源为古气候...     

地质聚合物技术的发展近况

概要介绍了一种无机聚合物———地质聚合物。首先对地质聚合物材料的制备过程作了介绍。根据原料的不同,地质聚合物材料的制备可以有两种途径:一种是以偏高岭石为基础原料,一种是以粉煤灰为主要原料。通常以硅酸钠水溶液作为单体硅源,氢氧化钠溶液作为碱激发剂以提高原料的溶出性。对某些在常温和低于100 ℃下制备的独石材料作了介绍。对煅烧高岭石,叶蜡石,粉煤灰和钢渣的溶出特性作了阐述。应用SEM EDX,对以粉煤灰为原料的地质聚合物材料的化学组成作了分析。最后对地质聚合物材料的经济性以及在环境保护等领域的应用前景,特别是在减少二氧化碳排放与废弃物处理方面的意义作了介绍。     

非水溶性钾矿制取碳酸钾:副产硅铝胶凝材料

白云鄂博稀土-铌-铁矿床上部围岩产富钾板岩, 其K2O平均含量达13.0%, 钾资源储量巨大.矿石的物相组成以微斜长石、黑云母为主, 是一种重要的非水溶性钾矿资源.实验表明, 以碳酸钠为助剂, 经中温烧结, 矿石分解率达98.2%以上.烧结物料中K₂O的浸出率约70%, 且在水浸酸化反应过程中, 大部分Fe3+、Ti4+、Mn2+、Mg2+、Ca2+等杂质离子与硅铝质胶体同时沉淀析出, 为制取电子级碳酸钾提供了可能.硅铝质胶体滤渣用于制备矿物聚合材料.采用本项技术开发利用此类非水溶性钾矿资源, 符合节能高效和“清洁生产”的要求, 兼有规模化经济效益和良好的环境效益.      

碱激发凝灰岩石粉与骨料复合体系的强度与收缩率研究

在天然地质体中寻求绿色胶凝材料是“双碳”背景下的研究热点,凝灰岩石粉作为机制砂生产过程中的固体废弃物,其与骨料复合体系的强度与收缩性能研究鲜有报道。本文制备了碱激发石粉浆、石粉-砂浆和石粉-砂-碎石浆3组样品,经过60℃养护后,测试了其抗压强度、劈裂抗拉强度和收缩率等工作性能。结果显示,由于骨料形成的薄弱界面与热膨胀率的差异,碱激发石粉抗压强度(12.7 MPa)大于石粉-骨料复合材料强度(4.4～7.0 MPa),压缩模量呈现相同的变化规律。凝灰岩骨料由于与石粉成分相同,表面的溶解和聚合反应使骨料复合材料强度更高。随着砂、碎石的加入,试样收缩率减小,最小收缩率为0.4%。由于疏水、减弱胶结强度和阻止表面反应,荷叶疏水剂与熟桐油降低了碱激发石粉、石粉粗骨料体系的强度。具有保水效果的SRA减缩剂对强度的影响最小。对于碱激发石粉试样,荷叶疏水剂、熟桐油和SRA减缩剂对收缩的抑制作用不明显。对于石粉-砂试样,SRA的减缩效果最优(0.9%)。对于石粉-砂-碎石试样,未添加外加剂的试样收缩率更低,说明石粉与骨料复合体系的收缩率主要受骨架作用影响。最终,通过交叉试验比选出碱激发石粉、石粉-砂和石...     

我国矿物材料研究进展(2000-2010)

本文介绍了我国关于矿物材料定义、分类及矿物材料学内涵的讨论及其发展现状,系统综述了近十年我国功能矿物材料(包括环境、光功能、电功能、声功能、生物医用等矿物材料)、结构矿物材料(包括矿物聚合材料、矿物摩擦材料、矿物复合材料)和纳米矿物材料的研究进展.资料表明:近十年来环境矿物材料依然是我国矿物材料研究最活跃的领域,其中固体废弃物利用研究得到明显加强,电、光、声学功能矿物材料研究相对不足.结构矿物材料方面,矿物聚合材料研究的兴起引人注目.纳米矿物材料则仍以聚合物/层状结构硅酸盐纳米复合材料研究为主.我国矿物材料研究存在的主要问题是研究方向分散、创新性不强、成果推广应用薄弱.笔者指出,今后我国矿物材料研究应更紧密地结合国家经济社会发展的需要和我国矿物资源的特点,大胆创新研究方法和思路,在进一步加强基础研究的同时,更加重视成果的应用与推广.     

粉煤灰基地聚物加固土的强度及抗冻融性能试验研究

粉煤灰基地聚物作为一种低碳胶凝材料,在地基处理中的应用越来越受到关注。但是目前关于碱激发胶凝材料加固土在冻融极端气候条件下的工程特性尚不清楚,有必要进一步开展冻融循环条件下加固土的强度、变形特征及其影响因素研究。通过室内试验研究了原材料硅铝比、碱激发剂模数及碱溶液浓度对粉煤灰基地聚物固化土的强度与抗冻融性能的影响及微观...     

Structure analysis of geopolymers synthesized from clay originated from Serbia

The paper presents chemical and structural analysis of geopolymer materials which are obtained by alkali-activated calcined clay (metakaolin) originated from Serbia under strictly defined conditions. Characterization of the metakaolin and geopolymers molecular structure has been done using X-ray diffraction, scanning electron microscope, Fourier transform infrared spectroscopy and matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry. The paper presents the possibility of obtaining geopolymer structure and differences in chemical and structural characterization of these materials taking into account the concentration of NaOH as a variable parameter. The results of MALDI analysis of metakaolin and synthesized geopolymer structures using various matrix system: 2,4,6 trihydroxyacetophenone (THAP), α-cyano-4-hydroxycinnamic, 2,6 dihydroxyacetophenone and laser desorption/ionization, have shown that THAP matrix is the most appropriate for analysing these aluminosilicate materials.     

硅酸盐体系的化学平衡:(1)物质平衡原理

通过具体应用实例,系统介绍了在硅酸盐体系的化学平衡研究中,依据物质平衡原理,求解“相混合方程”(PME)而进行物相定量分析的“相混合计算”(PMC)方法。应用实例包括矿物原料和结晶岩物相的定量分析,复杂固溶体矿物的端员组分计算,多组分硅酸盐陶瓷的配料比例计算,以及硅酸盐陶瓷制品物相的定量分析。物相定量分析结果是结晶岩和工业岩石原料分类命名的基础,可以为改进矿物原料预处理工艺提供依据,也是研究硅酸盐体系的化学平衡、对材料制备过程进行热力学分析的基础。实际计算中必须合理估计各种分析数据的累积误差。优化计算结果的理论依据主要有矿物晶体化学原理、矿物共生组合规律和次要组分分配的固溶体矿物相优先原则。     

矿渣胶凝材料固化软土的力学性状及机制

利用矿渣胶凝材料固化软土,既可利用工业废渣,又能减少水泥的用量。以矿渣胶凝材料固化黏土、砂土二种软土。发现矿渣胶凝材料加固软土的效果远好于水泥、石灰,其9 %掺量的固化土28 d的无侧限强度达到2.0 MPa以上,普遍高于15 %掺量的水泥固化土,且其28 d固化土的软化系数普遍高于90 %以上,固化黏土后CBR值远高于同掺量的石灰固化土。X衍射结构分析表明,矿渣胶凝材料水化时产生的高强难溶的矿物晶体是其固化软土效果好的主要原因。因此,矿渣胶凝材料是一种性能优异的软土加固材料。