【摘要】：粘土礦是重要的無機(jī)非金屬礦產(chǎn)資源,儲(chǔ)量豐富,類型多樣。以伊利石為主要礦物的粘土礦是其中的主要類型之一。大多數(shù)伊利石型粘土礦組成復(fù)雜、純度低,難以直接利用。伊利石型粘土礦作為白炭黑及聚合硫酸鋁產(chǎn)品原料研究匱乏。本文以伊利石型粘土礦為原料,通過對(duì)其提純加工,利用其提純產(chǎn)物制備白炭黑和聚合硫酸鋁,白炭黑可用于油漆涂料填充劑、橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑、塑料增粘劑和觸變劑、合成潤(rùn)滑脂硅脂的稠化劑等領(lǐng)域,聚合硫酸鋁可用于進(jìn)行污水處理。本文對(duì)伊利石型粘土礦的材料化利用既考慮了實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的綜合與循環(huán)利用、也考慮了該型礦產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益,開拓了伊利石型粘土礦的利用途徑。本文選用內(nèi)蒙石跎山伊利石型粘土礦為原料,經(jīng)過煅燒、酸浸、過濾等環(huán)節(jié)除雜預(yù)處理制得硅渣,將硅渣堿溶制得白炭黑;對(duì)預(yù)處理后的濾液經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾等過程純化后再經(jīng)過聚合、乳化、熟化、過濾等步驟制得聚合硫酸鋁。對(duì)200目伊利石型粘土礦粉進(jìn)行煅燒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),加入一定比例量的碳酸鈉與其共混高溫煅燒比將其直接煅燒時(shí)粘土礦物晶體結(jié)構(gòu)中的鋁更易浸出。將伊利石型粘土礦粉堿熔煅燒后用H2SO4酸浸除雜。分析了煅燒溫度、煅燒時(shí)間、堿礦比、酸浸反應(yīng)溫度、酸浸反應(yīng)時(shí)間、硫酸濃度、液固比等7個(gè)因素對(duì)原料中鋁浸出率的影響,通過單因素及正交試驗(yàn)得出了各個(gè)因素對(duì)其影響順序以及最佳實(shí)驗(yàn)條件是:煅燒溫度850℃、煅燒時(shí)間90 min、堿礦比2:5、酸浸反應(yīng)溫度90 ℃、酸浸反應(yīng)時(shí)間1.5 h、硫酸濃度30%、液固比8:1,在此條件下,氧化鋁浸出率達(dá)到85.38%,最佳條件下濾渣中二氧化硅含量為82.7%,氧化鋁含量為4.22%。以酸浸濾渣為原料,通過堿溶工藝制備出了性能良好的白炭黑。通過單因素及正交試驗(yàn)對(duì)比得到的白炭黑最佳實(shí)驗(yàn)條件為:液固比12:1,NaOH溶液濃度12%,反應(yīng)溫度90 ℃,反應(yīng)時(shí)間1.5 h。以酸浸濾液為原料制備了聚合硫酸鋁,綜合分析了鹽基度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)產(chǎn)品以產(chǎn)品濁度去除率等主要參數(shù)的影響,得到了其最佳制備條件是:鹽基度控制在40%,反應(yīng)時(shí)間為100 min,反應(yīng)溫度為90 ℃。同時(shí)探究了溫度、pH值、絮凝劑用量對(duì)煤泥水絮凝效果的影響,制備出來的產(chǎn)品達(dá)到了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),具有廣闊的應(yīng)用前景。
【圖文】：

圖 1.1 伊利石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1.1 The schematic diagram of the crystal structure of Illite日常生活中特別常見的粘土類礦物[11]，是介于云母和高間的一種礦物，由于伊利石相對(duì)于白云母而言，它含有也稱做為水白云母[12]。伊利石在沉積巖中分布較廣，主殼運(yùn)動(dòng)較為強(qiáng)烈，并且有充足的熱液來源，成為形成伊發(fā)現(xiàn)以來，研究起步較晚，，利用程度較淺，發(fā)展成果也粘土礦物質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《非金屬礦工業(yè)手冊(cè)》給求，如表 1.1 和表 1.2。近年來，伊利石的研究工作不斷提高。除伊利石所含的化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)以外，伊利石根據(jù)其相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，其中有伊利石的白度以及顆粒大小兩表 1.1 伊利石型粘土礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Table 1.1 The quality standard of Illitel2O3K2O SiO2TiO2+Fe2O3白度

圖 1.2 白炭黑微粒表層示意圖Fig.1.2 The surface schematic diagram of White carbon black particles黑的應(yīng)用的增強(qiáng)性能優(yōu)異，穩(wěn)定性非常高，高溫耐受性較好，分散性及耐磨性緣性能高，廣泛使用在橡膠，油墨紙張、塑料、涂料、染料和化妝品行炭黑在橡膠工業(yè)的應(yīng)用硅具有小粒徑和高補(bǔ)強(qiáng)性能，它主要用作橡膠領(lǐng)域的增強(qiáng)劑，向輪胎增加抗裂性并減緩裂紋的擴(kuò)展速率，添加在胎面上的二氧化硅可增加長(zhǎng)其使用的壽命，降低滾動(dòng)阻力，節(jié)約燃料并可生產(chǎn)“綠色輪胎”[4作硅橡膠的添加劑，大大增加了其拉伸強(qiáng)度可以使硅橡膠更為通用，各種各樣的鞋底，提高鞋底的耐磨性和柔韌性[42]。炭黑在塑料工業(yè)的應(yīng)用在塑料制品中發(fā)揮著諸多的作用，可以改善制品的性能，克服塑料制性為其發(fā)展提供了多樣性。因?yàn)榘滋亢诘谋砻鎻埩Υ�，透光性高，�?
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ317;TQ127.2

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本文編號(hào)：2627761