赣南某低品质钾长石矿的提纯及其在地聚物制备中的应用

发布时间：2020-11-13 21:50

　　 中国的水泥产能截至2016年已达到24亿吨,占据世界总量的60%,其生产过程的碳排放量占全国总量比例已超过11.3%,而在1990年该比例还不足5%。如此大量的温室气体排放给全球气候变化带来严峻考验,此外水泥生产还带来严重的空气污染,危害人类身体健康,因此推进水泥替代材料的发展势在必行且刻不容缓。地聚物材料是一种新型的绿色环保胶凝材料,也被公认为是最具潜力的水泥替代材料,故而加速地聚物材料的研究与推广对促进水泥材料领域的产业升级与低碳发展意义重大。传统地聚物的制备在硅铝原料上选择较窄,多以高活性原料为主,而对广大低活性硅铝原料少有研究,此外传统的激发剂-硅铝原料二元体系制备地聚物工艺还存在诸多不便和问题。为此本文首先对赣南某地低品位钾长石矿进行除杂提纯,而后利用碱掺杂煅烧工艺对提纯的低活性钾长石进行活化处理制备地聚物合成原料,并以此进行了加水一体化地聚物的制备及其制品性能的研究。具体试验内容及结论如下:(1)采用矿物自动分析仪(MLA)对钾长石矿的工艺矿物学性质展开分析,结果表明该矿的有用矿物有钾长石、石英,杂质矿物有云母、电气石、石榴石、高岭石等;矿石中钾长石的含量较低,且含大量的铁杂质,其赋存形式多样,但以电气石和黑云母居多。杂质矿物间性质差异较大,难以同步除去,或需联合多种方式对其进行除杂提纯;根据工艺矿物学分析结果,进行了钾长石矿除杂提纯试验研究,结果表明,采用“高梯度强磁-分级脱泥-反浮选除铁-石英分离”工艺对含K_2O:5.5%,Fe_2O_3:1.12%的赣南某钾长石矿进行提纯,可将精矿钾钠含量提至13.7%,Fe_2O_3含量降低至0.12%,其质量标准符合平板玻璃用一等品等级(JC/T 895-2000)标准;并获得SiO_2含量为99.26%,Fe_2O_3含量为0.08%的石英精矿,其质量标准符合日用陶瓷用优等品质量标准(QB/T 1637-2016)。(2)以钾长石精矿为主要硅铝原料,采用碳酸钠掺杂煅烧工艺对其进行活化处理。试验结果表明,该活化方式可有效破坏钾长石晶体结构,提高其硅铝活性。其最佳活化参数为钾长石与碳酸钠质量比为1:0.8,煅烧温度850℃,煅烧时间60min,且各因素对钾长石活化效果的影响程度为:煅烧温度碳酸钠掺量煅烧时间。XRD、FTIR、SEM、TG-DTA分析表明钾长石-碳酸钠体系在中温环境下随温度的提高,体系中的钾长石和石英晶相不断减少,逐渐转为无定形物质,在850℃下完全分解,并在体系中生成可溶性离子化合物偏硅酸钠和偏铝酸钾。(3)考察了四种养护环境对加水一体化钾长石基地聚物性能的影响,并在最适养护环境下以抗压强度为指标进行正交实验优选出最佳工艺参数。结果表明:在液固比为0.08:1,成型压力为25MPa,烘箱养护温度80℃,养护时间24h的条件下可制得抗压强度高达102MPa的优选地聚物试样。FTIR、SEM分析表明较高的成型压力和较低的液固比可促进地聚合反应,降低试样内部孔隙,提高试样抗压强度。(4)考察了四种辅助原料掺入对钾长石基地聚物强度及热稳定性能的影响。发现适量含活性硅铝组分的材料添加对钾长石基地聚物试样的强度具有较好的促进作用,但当添加量过高时则以引发地聚物试样开裂变形,而非活性辅助材料的添加对钾长石基地聚物试样强度的提高影响较小,这是因为非活性辅助材料在地聚物试样中的添加并未参与地聚合反应,而仅是起到骨料填充作用,但随着骨料增多,试样强度下降严重。XRD、TG-DSC、SEM分析及热稳定性测试结果表明,加水一体化钾长石基地聚物的抗压强度随煅烧温度的升高先增大后降低,25~700℃时地聚物试样主要以无定形态及少量偏硅酸钠及偏铝酸钠存在,900℃有明显过烧现象,试样塌陷变形。其最高耐热温度为700℃左右。
【学位单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ177
【部分图文】：

研性能检测微观分析

试样加工流程图

第二章 钾长石提纯试验研究表 2.5 铁在不同含铁矿物相中的赋存比例/%矿物相 白云母 黑云母 电气石石榴石碳酸锰铁矿针铁矿 其它 总量赋存比例 4.47 22.67 48.19 9.83 6.67 5.39 2.78 100由表 2.5 可知，该矿石铁质杂质的赋存较为复杂，种类丰富，形式多样，其中主要分布在黑云母和电气石当中，其次不同程度地分布于针铁矿、碳酸锰铁矿和白云母等矿物当中。而且这些含铁矿物大多磁性较弱，部分甚至没有磁性，因此可能需要采用多种联合工艺进行除铁。2.3.4 主要含铁矿物的嵌布粒度矿石中主要含铁矿物的嵌布粒度如图 2.2 所示。
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本文编号：2882694