利用钨尾矿制备矿物聚合材料的研究

论文摘要

本文针对江西钨尾矿大量的堆存,对周边环境造成了不良影响,因此通过煅烧高岭土与钨尾矿制备矿物聚合材料,达到对钨尾矿的再利用,同时也可实现矿山的可持续发展。对高岭土的DTA-TG分析,得出了高岭土活性存在的煅烧温度区间为583℃-980℃,制定高岭土煅烧的实验表进行煅烧实验,通过所制备的矿物聚合材料的抗折强度的比较确定出了煅烧高岭土的最佳条件为:煅烧温度为850℃,煅烧时间3h。扫描电镜分析表明偏高岭土仍然保持了部分高岭土的层片状的结构特征,而铝氧八面体的结构产生了无序化,导致了偏高岭土的长程无序特征,从而煅烧后的高岭土具有较高的活性。XRD、IR显示高岭土在煅烧后,其结构内外羟基大量脱除,晶体结构受到破坏,反映高岭土结晶结构特征的峰强度迅速降低或消失,呈现出无定的非晶态结构特征,即具有长程无序特点,呈现热力学介稳状态,在适当激发下具有胶凝性。选取影响矿物聚合材料的主要因素,设计正交实验表,制备矿物聚合材料进行强度对比,得出了制备矿物聚合材料的最佳实验条件为:高岭土占固相含量为25%、硅酸钠占液相含量65%、m（固体）/m（液体）=4.5、养护温度为100℃。通过扫描电镜、XRD及IR分析,对聚合材料的微观结构及其制备过程中发生的变化进行了浅析,矿物聚合材料生成了层叠的片状产物,由于层叠的片状产物纵横交错,层与层之间相互咬合使其具有较好的强度;其固化过程发生了铝硅酸盐聚合反应,产物结构上与沸石类似,成非晶质至半晶质,形成的机体相可能具有与蛋白石类似的微观结构;对其相转变过程进行了浅析并对影响矿物聚合材料的各因素进行了分析。最后,实验结果通过与国标《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999的对比,满足部分国标的要求,可以达到建筑施工的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 尾矿的现状及危害
• 1.2 尾矿的利用现状
• 1.3 矿物聚合材料的国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 矿物聚合材料的性能特点及与其他材料的比较
• 1.4.1 矿物聚合材料的性能特点
• 1.4.2 矿物聚合材料与其他材料的比较
• 1.5 矿物聚合材料的反应机理
• 1.6 矿物聚合材料的应用领域
• 1.7 矿物聚合材料性能的影响因素
• 1.8 本课题的目的意义及研究的主要内容
• 1.8.1 选题的目的和意义
• 1.8.2 研究的主要内容
• 1.9 实验方案
• 第二章 实验原料、仪器设备及分析方法
• 2.1 主要实验原料及药品
• 2.2 主要实验仪器及设备
• 2.3 分析测试方法
• 第三章 高岭土的锻烧活化
• 3.1 高岭土的结构及性能
• 3.2 锻烧高岭土活性的主要影响因素
• 3.3 高岭土的锻烧活化
• 3.3.1 高岭土的DTA－TG分析
• 3.3.2 高岭土的煅烧活化
• 3.3.3 活化高岭土的条件选择
• 3.4 高岭土的锻烧活化机理分析
• 3.4.1 电镜分析
• 3.4.2 XRD分析
• 3.4.3 IR分析
• 3.5 影响高岭土煅烧活性因素分析
• 3.6 小结
• 第四章 矿物聚合材料的制备
• 4.1 矿物聚合材料的性能的影响因素
• 4.2 矿物聚合材料的制备（正交实验）
• 4.2.1 实验设计及流程
• 4.2.2 正交实验直观分析
• 4.2.3 正交实验方差分析
• 4.2.4 正交实验结果验证
• 4.3 聚合材料的结构及机理分析
• 4.3.1 电镜分析
• 4.3.2 XRD分析
• 4.3.3 IR分析
• 4.3.4 DTA－TG分析
• 4.4 与硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的比较
• 4.5 钨尾矿在制备矿物聚合材料中的用量
• 4.6 小结
• 第五章 影响矿物聚合材料性能因素分析
• 5.1 偏高岭土占固相含量对成品性能的影响
• 5.2 硅酸钠占液相含量对成品性能的影响
• 5.3 固液比对成品性能的影响
• 5.4 养护温度对成品性能的影响
• 5.5 小结
• 第六章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 附录：在校期间发表的学术论文
• 致谢
• 参考文献