廣西某伊利石粘土礦的特征和開發(fā)利用研究.pdf

1、粘土礦石資源豐富，分布廣泛，且由于其較好的吸附和離子交換等優(yōu)良的物化性能，在很多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用，是一類極具開發(fā)潛力的硅酸鹽礦石。廣西某伊利石粘土礦資源豐富，但因其成分復(fù)雜，目前無法通過物理選礦工藝提高其純度，限制了該礦石的應(yīng)用。論文的目的是根據(jù)礦石性質(zhì)，尋找適合該礦石的應(yīng)用領(lǐng)域，確定礦石加工的技術(shù)方案，拓寬伊利石粘土礦的應(yīng)用領(lǐng)域，提高礦石的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
　　論文在系統(tǒng)研究伊利石粘土礦的工藝礦物學(xué)的基礎(chǔ)上，首先探討了該礦在橡

2、膠中的應(yīng)用。研究了礦石的表面改性工藝和藥劑制度，并填充補(bǔ)強(qiáng)NR/SBR復(fù)合材料，確定了硫化條件和硫化配方，通過紅外光譜分析(FTIR)、掃描電子顯微鏡分析(SEM)和熱分析(TG-DSC)等測試方法對(duì)伊利石粘土礦改性機(jī)理和補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行了研究，對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、拉伸斷面形貌及熱穩(wěn)定性進(jìn)行了分析:其次探討了該伊利石粘土礦在染料廢水中的應(yīng)用，對(duì)伊利石粘土礦粉和球粒脫色吸附模型進(jìn)行了分析。獲得結(jié)論如下:
　　(1)廣西某伊利石粘土礦主要化學(xué)

3、成分為:SiO260.36％、Al2O322.47％、K2O3.10％、Fe2O33.63％，主要由伊利石、石英、蒙脫石及高嶺石組成，含有少量綠泥石。伊利石、蒙脫石、高嶺石和綠泥石呈片狀，定向分布，石英為粒狀，石英大多包裹在片狀結(jié)構(gòu)中，存在大量微孔。由于礦石組成復(fù)雜多變，粘土礦物和石英嵌布粒度細(xì)，很難通過選礦流程達(dá)到單體解離，選礦提純效果不理想，因此根據(jù)礦石的特征，尋找其直接的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　(2)廣西伊利石粘土礦補(bǔ)強(qiáng)NR/SBR

4、膠體系的最佳的改性條件為:R12％，R22％，R31％，主改性劑Z41％，副改性劑Q12％，改性時(shí)間為15min，改性溫度為90℃。合適的硫化配方為:ZnO5.0phr，硬脂酸2.0phr，防老劑1.0phr，促進(jìn)劑c1.2phr，b0.8phr，d1.1phr，填料80phr，硫磺1.0phr，硫化溫度145℃，硫化時(shí)間15min。制備的復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為12.79MPa，撕裂強(qiáng)度29.26MPa，斷裂伸長率582.12％，定伸應(yīng)力

5、3.75MPa，硬度60HA。達(dá)到了充氣輪胎、力車輪胎、農(nóng)業(yè)輪胎墊帶以及軟質(zhì)鞋底鞋跟國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　(3) FTIR分析表明:硫化過程中，S與橡膠中的碳鏈發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)，形成了C-Sx-C鍵;硅烷偶聯(lián)劑包覆在伊利石粘土礦中伊利石、高嶺石、蒙脫石和石英等礦物的表面，填料與橡膠混煉和硫化反應(yīng)時(shí)起到了“橋梁”作用，能促進(jìn)粘土礦中各礦物和橡膠基體的化學(xué)鍵合。因此改性伊利石粘土礦對(duì)復(fù)合材料有較好的補(bǔ)強(qiáng)作用;SEM分析表明:天然橡膠和丁苯

6、橡膠相容性較好，伊利石粘土礦改性后伊利石、蒙脫石等粘土礦物均勻分散在橡膠基體上，鱗片與橡膠結(jié)合緊密，呈定向排列嵌在橡膠基體上，無明顯接觸界面，較大程度上改善了復(fù)合材料的物理機(jī)械性能，礦石粒度小于2μm時(shí)，改性伊利石粘土礦在橡膠基體上分散性更好，補(bǔ)強(qiáng)效果更佳。
　　(4) TG-DSC分析表明:改性伊利石粘土礦填充復(fù)合材料后對(duì)橡膠的熱穩(wěn)定性能有明顯提升。主要是因?yàn)楦男哉惩恋V中粘土礦物（伊利石、蒙脫石、高嶺石等）和復(fù)合材料發(fā)生化學(xué)鍵合

7、，片層結(jié)構(gòu)嵌入橡膠基體后，與橡膠分子交聯(lián)在一起形成了有效的阻隔單元，使得復(fù)合材料熱分解更加緩慢和復(fù)雜，提高了復(fù)合材料的絕熱能力，有效地改善了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能。
　　(5)伊利石粘土礦微孔發(fā)育，吸水性好，對(duì)陽離子染料廢水有很好的脫色效果。200mg粘土礦礦粉對(duì)100mL的5mg/L亞甲基藍(lán)溶液的吸附脫色率就可達(dá)到95％以上。造粒動(dòng)態(tài)吸附效果也較好，伊利石粘土礦球粒能進(jìn)行較長時(shí)間的脫色吸附工作，150g粘土礦球粒吸附5mg/L濃度

8、的亞甲基藍(lán)溶液，8-10d才吸附飽和，預(yù)示在工業(yè)實(shí)際廢水中有一定的應(yīng)用價(jià)值。
　　(6)伊利石粘土礦粉對(duì)亞甲基藍(lán)溶液有較好的脫色吸附效果，吸附主要以物理吸附為主。造粒后伊利石粘土礦球粒表面孔隙多，比表面積大，吸附效果較好。球粒在吸附過程中有三重吸附作用，一是球粒微孔結(jié)構(gòu)對(duì)染料分子的吸附:二是伊利石粘土礦中蒙脫石等粘土礦物的吸附作用:三是伊利石粘土礦內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在的大量空隙對(duì)染料分子的吸附作用。通過模型擬合可知，伊利石粘土礦球粒對(duì)陽