内蒙伊利石型粘土矿制备白炭黑及聚合硫酸铝研究

发布时间：2020-04-14 22:09

【摘要】：粘土矿是重要的无机非金属矿产资源,储量丰富,类型多样。以伊利石为主要矿物的粘土矿是其中的主要类型之一。大多数伊利石型粘土矿组成复杂、纯度低,难以直接利用。伊利石型粘土矿作为白炭黑及聚合硫酸铝产品原料研究匮乏。本文以伊利石型粘土矿为原料,通过对其提纯加工,利用其提纯产物制备白炭黑和聚合硫酸铝,白炭黑可用于油漆涂料填充剂、橡胶补强剂、塑料增粘剂和触变剂、合成润滑脂硅脂的稠化剂等领域,聚合硫酸铝可用于进行污水处理。本文对伊利石型粘土矿的材料化利用既考虑了实验产物的综合与循环利用、也考虑了该型矿产的经济社会效益,开拓了伊利石型粘土矿的利用途径。本文选用内蒙石跎山伊利石型粘土矿为原料,经过煅烧、酸浸、过滤等环节除杂预处理制得硅渣,将硅渣碱溶制得白炭黑;对预处理后的滤液经蒸发、结晶、过滤等过程纯化后再经过聚合、乳化、熟化、过滤等步骤制得聚合硫酸铝。对200目伊利石型粘土矿粉进行煅烧实验发现,加入一定比例量的碳酸钠与其共混高温煅烧比将其直接煅烧时粘土矿物晶体结构中的铝更易浸出。将伊利石型粘土矿粉碱熔煅烧后用H2SO4酸浸除杂。分析了煅烧温度、煅烧时间、碱矿比、酸浸反应温度、酸浸反应时间、硫酸浓度、液固比等7个因素对原料中铝浸出率的影响,通过单因素及正交试验得出了各个因素对其影响顺序以及最佳实验条件是:煅烧温度850℃、煅烧时间90 min、碱矿比2:5、酸浸反应温度90 ℃、酸浸反应时间1.5 h、硫酸浓度30%、液固比8:1,在此条件下,氧化铝浸出率达到85.38%,最佳条件下滤渣中二氧化硅含量为82.7%,氧化铝含量为4.22%。以酸浸滤渣为原料,通过碱溶工艺制备出了性能良好的白炭黑。通过单因素及正交试验对比得到的白炭黑最佳实验条件为:液固比12:1,NaOH溶液浓度12%,反应温度90 ℃,反应时间1.5 h。以酸浸滤液为原料制备了聚合硫酸铝,综合分析了盐基度、反应温度、反应时间等因素对产品以产品浊度去除率等主要参数的影响,得到了其最佳制备条件是:盐基度控制在40%,反应时间为100 min,反应温度为90 ℃。同时探究了温度、pH值、絮凝剂用量对煤泥水絮凝效果的影响,制备出来的产品达到了行业标准,具有广阔的应用前景。
【图文】：

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图 1.1 伊利石的晶体结构示意图Fig. 1.1 The schematic diagram of the crystal structure of Illite日常生活中特别常见的粘土类矿物[11]，是介于云母和高间的一种矿物，由于伊利石相对于白云母而言，它含有也称做为水白云母[12]。伊利石在沉积岩中分布较广，主壳运动较为强烈，并且有充足的热液来源，成为形成伊发现以来，研究起步较晚，，利用程度较浅，发展成果也粘土矿物质量国家标准。根据《非金属矿工业手册》给求，如表 1.1 和表 1.2。近年来，伊利石的研究工作不断提高。除伊利石所含的化学成分标准以外，伊利石根据其相对应的标准，其中有伊利石的白度以及颗粒大小两表 1.1 伊利石型粘土矿质量标准Table 1.1 The quality standard of Illitel2O3K2O SiO2TiO2+Fe2O3白度

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图 1.2 白炭黑微粒表层示意图Fig.1.2 The surface schematic diagram of White carbon black particles黑的应用的增强性能优异，稳定性非常高，高温耐受性较好，分散性及耐磨性缘性能高，广泛使用在橡胶，油墨纸张、塑料、涂料、染料和化妆品行炭黑在橡胶工业的应用硅具有小粒径和高补强性能，它主要用作橡胶领域的增强剂，向轮胎增加抗裂性并减缓裂纹的扩展速率，添加在胎面上的二氧化硅可增加长其使用的寿命，降低滚动阻力，节约燃料并可生产“绿色轮胎”[4作硅橡胶的添加剂，大大增加了其拉伸强度可以使硅橡胶更为通用，各种各样的鞋底，提高鞋底的耐磨性和柔韧性[42]。炭黑在塑料工业的应用在塑料制品中发挥着诸多的作用，可以改善制品的性能，克服塑料制性为其发展提供了多样性。因为白炭黑的表面张力大，透光性高，添
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ317;TQ127.2

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