高嶺土SEM

1、泥土的泥可以組詞

拘泥
泥濘
泥淖
淤泥
泥古
雲泥
泥金
泥丸
泥漿
雪泥
趁水和泥
拖泥帶水
泥古不化
雪泥鴻爪
泥馬渡江
泥牛入海
雲泥之別
鴻爪雪泥

2、中國非金屬礦超細粉碎與精細分級技術現狀及發展

鄭水林1 郭力2

（1.中國礦業大學，北京 100083；中材國際咸陽非金屬礦研究設計院，陝西咸陽 712021）

摘要 進入21 世紀以來，伴隨造紙、塑料、橡膠、塗料、陶瓷等相關工業部門產品產量的迅速增長和產品質量要求的提高，中國內地非金屬礦物超細粉體的產量以年均10%以上的速度增長，2006年各種超細粉體的總產量已超過500×104t。在強勁市場需求的拉動下，非金屬礦物超細粉體加工技術與設備也取得了顯著進步。本文綜述了中國非金屬礦超細粉碎、精細分級技術與設備發展現狀以及最新進展［1～13］。

關鍵詞 非金屬礦；超細粉碎；精細分級。

作者簡介：鄭水林，男，生於1956年，中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院教授，博士生導師，長期從事非金屬礦物選礦和深加工的教學與研究。Email：[email protected]。

郭力，男，生於1955年，高級工程師，現任中材集團西安工程公司總工程師，《中國寶玉石》雜志總編，自1982年以來一直從事非金屬礦選礦和超細深加工技術方面的研究開發工作。

中國工業化超細粉體加工、超細粉碎與精細分級設備的製造始於20世紀70年代末和80年代初。迄今為止，中國超細粉碎技術與設備的發展大體上經過三個階段。從20世紀80年代初至80年代中期以引進國外技術和設備為主，期間國內的超細粉碎技術、設備製造和工藝剛剛起步，許多方面還基本上是空白。20世紀80年代中期至90年代中期是引進國外技術、設備與國內仿製、開發同步進行的時期，中國的超細粉碎設備體系和超細粉碎技術大體上是在這一階段形成和發展起來的，現今主要的超細粉碎設備製造廠商也基本上是在這一時期建立起來的。20 世紀90年代中期以後，進入了自主開發和製造為主、引進為輔的階段，這期間建立的超細粉體加工廠大多採用國產技術和設備。從1996年至今，具有自主知識產權或發明專利的超細粉碎技術和設備的數量較前10年顯著增加，設備的處理能力、單位產品能耗、耐磨性、工藝配套和自動控制等綜合性能顯著提高，與國外先進技術和設備綜合性能的差距逐漸縮小。

一、超細粉碎

目前工業上所用的超細粉碎方法主要是機械力方法。主要設備類型有氣流磨、高速機械沖擊磨、攪拌球磨機、研磨剝片機、砂磨機、振動球磨機、旋轉筒式球磨機、行星式球磨機、塔式磨、旋風自磨機、高壓輥（滾）磨機、高壓水射流磨機、膠體磨等。其中氣流磨、高速機械沖擊磨、旋風自磨機、高壓輥（滾）磨機等為乾式超細粉碎設備，研磨剝片機、砂磨機、高壓水射流磨機、膠體磨等為濕式粉碎機，攪拌球磨機、振動球磨機、旋轉筒式球磨機、行星式球磨機、塔式磨等既可以用於乾式也可以用於濕式超細粉碎。表1所示為上述各類超細粉碎設備的粉碎原理、給料粒度、產品細度及應用范圍。

氣流磨機主要有扁平（圓盤）式、循環管式、流化床逆向對噴式、旋噴式或氣旋式等幾種機型和數十餘種規格（圖1）。這些氣流磨主要用於滑石、石墨、硅灰石等非金屬礦物的超細粉碎加工。

機械沖擊或旋擊式超細粉碎機是國內非金屬礦行業應用較多的超細粉碎設備，廣泛應用於煤系高嶺土、方解石、大理石、白堊、滑石、葉蠟石等中等硬度以下非金屬礦物的超細粉碎加工。圖2所示為用於非金屬礦物填料和顏料超細粉碎的機械沖擊式磨機。

表1 超細粉碎設備類型及其應用

圖1 氣流粉碎機

（a）水平圓盤式氣流磨粉碎機；（b）循環管氣流粉碎機；（c）流化床逆向噴射氣流磨的結構；（d） LHY型氣旋式氣流粉碎機；（e） JFC射（氣）流粉碎機

介質超細研磨機包括攪拌球磨機、振動球磨機、旋轉筒式球磨機、行星式球磨機和研磨剝片機、塔式磨、砂磨機等幾種類型。依攪拌機構的不同，攪拌球磨機有軸棒式、圓盤式、螺旋式及棒盤復合式等幾種機型（圖3）。這種攪拌球磨機已用於高嶺土、重質碳酸鈣、雲母、滑石等的超細研磨。超細振動球磨機有單筒、雙筒式等機型（圖4），已應用於石墨、石英、方解石等非金屬礦的細磨和超細磨。用於超細粉碎的旋轉筒式球磨機的結構特點是磨機的徑長比較大（圖5），使用球或鋼段作研磨介質，在生產中常與分級機構成閉路粉碎作業，這種球磨機—分級機乾式閉路作業廣泛應用於超細重質碳酸鈣的生產。研磨剝片機主要有20 L、80 L、300 L和500 L等幾種機型（圖6），採用多級串聯配置、連續濕法研磨方式，自1994年以來已在煤系高嶺土和重質碳酸鈣的濕法超細粉碎生產線中使用。砂磨機主要有卧式和立式兩種機型（圖7），主要用於顏料、重質碳酸鈣、高嶺土等的超細粉碎和分散。

圖2 機械沖（旋）擊式超細粉碎機

（a） LHJ型機械粉碎機；（b） CM51A型超細粉磨機；（c） JCF1000型沖擊磨

圖3 攪拌球磨機

（a） CYM型連續攪拌磨；（b） LXJM超細攪拌磨機；（c）立式螺旋攪拌磨（塔式磨）

圖4 超細振動球磨機

（a）MZD單筒式振動磨機；（b）MZ型雙筒超細振動磨

圖5 球磨機

圖6 BP 型研磨剝片機（300 L，500 L）

圖7 砂磨機

（a）SEM型卧式砂磨機；（b）FSW-40型卧式棒銷砂磨機

輥磨機和滾輪磨是利用碾（擠）壓作用和摩擦作用使物料粉碎，再配置精細分級設備生產超細填料和顏料的設備，目前的機型主要有VRM型滾輪磨、輥磨機和環輥磨（圖8）。

圖8 滾輪磨和輥磨機

（a） VRM型滾輪磨；（b）輥磨機；（c） HLM內分級離心環輥磨

高壓射流式粉碎機或超細剝片均化機是一種利用高壓（20～60MPa）射流的強大沖擊力和壓力突然降低的穴蝕效應使物料因沖擊和爆裂作用而被粉碎的一類濕法粉碎設備（圖9）。這種設備已在雲母和高嶺土的細粉碎和超細粉碎，以及二氧化鈦顏料的分散解聚等中得到應用。

圖9 CYB 型高壓均漿機

（a）外形圖；（b）工作原理

圖10 JM 系列膠體磨

膠體磨是利用一對固定磨體（定子）和高速旋轉磨體（轉子）的相對運動產生強烈的剪切、摩擦、沖擊等作用力，使被處理的物料通過二磨體之間的間隙，在上述諸力及高頻振動的作用下，被有效地粉碎和分散的設備。國產膠體磨主要有JTM、JM、DJM三種型號，直立式，傍立式和卧式三種機型（圖10）。目前主要用於膠體石墨的加工和塗料顏料的分散。

二、精細分級設備

在非金屬礦物的超細粉碎工藝中，除了超細粉碎作業之外，還須配置精細分級作業。

根據分級介質的不同，精細分級機可分為兩大類：一是以空氣為介質的干法分級機，主要是轉子（渦輪）式氣流分級機；二是以水為介質的濕法分級機，主要有超細水力旋流器、卧式螺旋離心機的沉降式離心機等。表2列出了國產主要精細分級機的性能及應用。

表2 各主要精細分級機的性能及應用

圖11所示為目前國內工業上主要的乾式精細分級機。這些乾式精細分級機基本上都與相應的機械沖擊式超細粉磨機或氣流磨配套使用，其分級粒徑可以在d973～20μm的范圍內進行調節。依分級機規格或尺寸的不同，單機生產能力從數十千克/時到7000 kg/h左右不等。

圖11 主要的乾式精細分級機

（a） QF 5A型微細分級機；（b） FQZ型超細分級機；（c） MSS型精細分級機；（d） ATP單輪分級機；（e） ATP多輪分級機；（f） LHB型渦輪式精細分級機組；（g） FJW500×6超細分級機

濕式分級機主要有兩種類型：一是基於重力沉降原理的水力分級機；二是基於離心力沉降原理的旋流式分級機，這類分級機包括沉降離心機，如卧式螺旋離心分離（級）機、小直徑水力旋流器、LS離旋器、GSDF型超細水力旋分機等機型（圖12），分級粒徑可達到1～5μm。

圖12 主要的濕式精細分級機

（a） LW（WL）型螺旋卸料沉降離心機；（b） D型螺旋卸料沉降離心機；（c）沉降離心分級機；（d）碟片式離心分級機；（e）超細水力旋分機；（f）旋流器組

三、技術進展

（一）非金屬礦超細粉體干法加工技術

1.精細分級技術

自1985年以來，干法分級技術取得了顯著進展。1985年最先進的精細分級機的產品細度d97＜10μm；1992年d97≤6μm；2000年d97≤3.5μm；2002年d97≤2.5μm。生產能力（d97≤10μm，GCC）：1985年500 kg/h；1990年1000 kg/h；1995年2000 kg/h；2000年4000 kg/h；2005年7000 kg/h。

2.機械沖擊式超細粉碎機

高速機械沖擊式粉碎機是主要的干法超細粉碎設備，常與精細分級機構成閉路作業，具有粉碎比大，工藝簡單的特點。但是，早期的高速機械沖擊式超細粉碎機生產能力較小，近年來開發的機械沖擊式超細粉碎機在提高其生產能力方面有較大的進展。如LHJ-260型機械式超細粉碎機［圖2-（a）］，在給料粒度≤30mm，產品細度d97＝10μm時，超細粉碎硬質高嶺石，裝機195 kW，產量850～1400 kg/h；滑石，裝機195 kW，產量1200 kg/h；重晶石，裝機202 kW，產量2000 kg/h；硅灰石，裝機195 kW，產量1300 kg/h；膨潤土，裝機202 kW，產量3000 kg/h。

3.環輥磨和滾輪磨

環輥磨［圖8（b）、圖8（c）］是近兩年在方解石超細粉碎領域廣泛應用的一種中小型超細粉碎設備。其特點是工藝簡單，粉碎比大，單位產品能耗較低。給料粒度20mm，內設分級裝置，產品細度可以在d978～20μm之間調節；單機產量600～1800 t/h；能耗（d97＝10μm）100 kW·h/t。

滾輪磨［圖8（a）］也是近年來干法超細粉碎技術的主要進展之一，這種粉碎設備的特點是單機生產能力大，用方解石生產GCC產量可達5～10 t/h；而且內置分級機，產品細度可以在d976～20μm之間調節。

（二）超細碳酸鈣漿料生產技術

國內造紙工業的迅速發展和現代化造紙技術的應用，使超細碳酸鈣漿料的需求量以每年兩位數以上的速度快速增長，由此推動了超細碳酸鈣漿料生產技術的快速進步。攪拌磨規格：1995年300 L攪拌磨；2000年前後500 L攪拌磨；2003年3000 L立式攪拌磨；2005年3500～5000 L攪拌磨。單機生產能力（d90≤2μm折乾量）：1995年300 kg/h，2000年500 kg/h，2003年1000 kg/h，2005年2000 kg/h；能耗：1995年250 kW·h/t，2000年180 kW·h/t，2003年120 kW·h/t，2005年90 kW·h/t。

超細碳酸鈣漿料加工技術方面的重要進展還體現在產品細度和黏度方面：生產的高品質專用面塗級GCC：漿料固含量75%～78%；黏度＜350MPa·s；最大粒度3～5μm，-2μm含量≥97%，1μm含量≥75%；平均粒徑0.3～0.5μm。

（三）超細煅燒高嶺土原料超細研磨技術

超細研磨是超細煅燒高嶺土生產的關鍵技術之一。中國硬質高嶺岩的超細研磨設備由1995年的BP80研磨剝片機發展到1999年的BP300 研磨剝片機，再到2000年的BP500 研磨剝片機；2001年和2005年CYM3000和CYM5000大型攪拌磨相繼問世。年產萬噸生產線的超細研磨技術進展情況列於表3。

表3 年產萬噸生產線的超細研磨技術進展

（四）高長徑比針狀硅灰石粉體加工技術

高長徑比針狀硅灰石粉體的加工是硅灰石礦物重要的深加工技術之一，近年來山西泰華公司開發的TH1200礦物纖維制粉系統和南方硅灰石礦業公司的ACM-700E型沖擊式粉碎機能夠加工長徑比12以上的高長比超細硅灰石粉體。這兩種設備的粉碎比較大，單位產品能耗較低。

四、結語

進入21世紀以來，伴隨造紙、塑料、橡膠、塗料、陶瓷等相關工業部門產品產量的迅速增長和產品質量要求的提高，中國內地非金屬礦物超細粉體的產量以年均10%以上的速度增長，2006年各種超細粉體的總產量已超過500×104t。在強勁市場需求的拉動下，非金屬礦物超細粉體加工技術與設備也取得了顯著進步。未來的發展趨勢是提高產品細度（降低粉碎極限）、提高單機產量（設備大型化）、降低（單位產品）能耗和磨耗，穩定產品質量；同時發展高效低耗和大處理量的分級技術和設備；並在現有設備和工藝基礎上發展人工智慧技術，根據原料特點和產品細度要求自動優化生產工藝配置和操作參數，達到高效、低耗、穩定產品質量的目的。

參考文獻

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［3］鄭水林，祖占良.非金屬礦物粉碎加工技術現狀.中國非金屬礦工業導刊，2006（增刊）：3-8

［4］張國旺，黃聖生，李自強等.國內外超細攪拌磨機的研究現狀和發展.中國非金屬礦工業導刊，2006（增刊）：119-123

［5］李三華，張甲寶.CYM-5000L立式攪拌磨在非金屬礦超細粉碎中的應用.中國非金屬礦工業導刊，2007（1）：50-51

［6］劉榮貴，張志聰，郭彬仁等.再論新型離心環輥磨研製與應用.中國非金屬礦工業導刊，2006（增刊）：124-126

［7］孫成林，連欽明，王清發.CYM系列超微億豐磨的研製及在非金屬加工中的應用.中國非金屬礦工業導刊，2006（增刊）：131-133

［8］王燕民，潘志東，謝平波等.超細碳酸鈣顆粒的離心分級（英） .硅酸鹽學報，2006，34（8）：927-931

［9］馮建明，閻國東.煤系煅燒高嶺土生產集成新技術.中國非金屬礦工業導刊，2006（增刊）：97-99

［10］張夢顯.中國硅灰石深加工現狀及應用.中國非金屬礦工業導刊，2005（5）：14-16

［11］孫成林，謝文海.超細粉碎機發展的市場空間.中國非金屬礦工業導刊，2007（2）：44-46

The Current Situation and Development of Ultra-fine Grinding and Fine Classification Technology for Non-metallic Minerals in China

Zheng Shuilin1Guo Li2

（1School of Chemical and Environmental Engineering，China University of Mining and Technology（Beijing Compus），Beijing 100083，China；2Xiangyang Research＆Design Institute of Non-metallic Minerals，Xiangyang Shanxi 712021，China）

Abstract：The paper summarizes the current situation and latest developments of ultra-fine grinding and fine classification technology and equipments for non-metallic minerals in China.

Key words：non-metallic mineral，ultra-fine grinding，fine classification.

3、高嶺土成分含量檢測

高嶺抄土成分含量檢測，瓷土成分含量檢測，白泥成分含量白度檢測，黑泥成分含量檢測，高嶺土白檢測 公司目前有的設備：紅外光譜儀,X射線衍射儀,氣相色譜儀,氣相色譜－質譜聯用儀,材料萬能試驗機,沖擊試驗機,疲勞試驗機,全洛氏硬度計,維氏硬度計,布氏硬度計,里氏硬度計,掃描電子顯微鏡(SEM)，X射線能量色散譜儀(EDS)，X射線波長色散譜儀(WDS)，原子力顯微鏡(AFM)， X射線光電子能譜儀(XPS)，透射電子顯微鏡(TEM)，光學顯微鏡(OM) ,高頻電感耦合等離子發射光譜儀（ICP-AES），原子吸收光譜儀（AAS），X射線熒光光譜儀（XRF），碳硫儀，氮氧儀，分光光度計等高精尖設備。

4、高嶺土SEM表徵前樣品怎麼預處理，那種塊兒狀樣品

碾磨成粉末

5、聚氯化鋁生產問題。

、用高嶺土製備聚合氯化鋁研究

以高嶺土為原料制備聚合氯化鋁的工藝進行了研究；對傳統的制備工藝進行了改進，增加了預處理步驟；通過正交試驗來研究預處理比例、焙燒溫度、焙燒時間、酸溶時間、酸溶比例和酸溶溫度這六個主要工藝參數對PAC產品性能的影響；通過混凝試驗對製得的PAC樣品的絮凝性能進行比較，進而確定最佳工藝參數，所得到的結論如下：用高嶺土製備聚合氯化鋁的工藝流程為：預處理-焙燒活化-酸溶-過濾-濃縮-加水聚合-調整反應液pH。增加的預處理環節，顯著提高了Al2O3的浸出率，試驗結果表明，在其他工藝參數都相同的情況下，Al2O3的浸出率提高了16.59％。根據混凝試驗的結果，得到的用高嶺土製備PAC的最佳工藝參數為：預處理比例為2.6g的ml　..............共30頁

2、聚合氯化鋁的膜法制備與其應用

基於中空纖維膜表面具有大量的微米級的微孔這一特點，採用中空纖維膜反應器作為鹼液分布器制備PAC，實現了鹼液微量連續可控地加入到AlCl3溶液中，從而顯著提高了產品中的Alb含量，並且實驗成本低，無污染。採用雙循環迴路，鹼液在膜的管程流動，AlCl3溶液在膜的殼程流動，以內壓法使鹼液加入到AlCl3溶液中，與AlCl3反應制備PAC，並採用Al-Ferron逐時絡合比色法對最終PAC產品的Alb含量進行檢測。考察了鹼化度B、原料液流動路徑、AlCl3溶液流速和濃度、NaOH溶液濃度、鹼原料液鹼性、膜反應器截留分子量和有效長度等對PAC產品中鋁水解聚合形態的影響，觀測了產品的微觀形態，優化了反應條件，並用膜法制備的PAC產品進行了處理染料模擬廢水的應用研究。　..............共56頁

3、一種新型絮凝劑的合成與初步應用研究　

利用焙燒酸溶工藝制備出一種新型高效的無機高分子絮凝劑——聚合氯化鋁鈣。主要研究制備工藝過程中焙燒溫度、反應物配比、酸溶時間、酸用量四種因素對產品的影響，應用實驗對生產工藝進行優化。同時對產品進行了分子式確定與性能研究。以Al2O3和CaCO3為原料用焙燒酸溶制備工藝合成新型高效的絮凝劑——聚合氯化鋁鈣，研究結果表明，提高焙燒溫度，原料配比為(Al2O3)60％，酸溶時間為3h，酸用量為(20克原料)70mL時有利於新型絮凝劑制備合成反應。對合成的聚合氯化鋁鈣進行X-射線衍射分析，確定其分子通式為：[Ca8Al11(OH)nCl49-n　..............共66頁

4、高純聚合氯化鋁的研製與表徵

在分析總結國內外聚合氯化鋁絮凝劑研究發展的基礎上,從多方面多角度研究探討了高純PAC(高濃度、高Al13含量聚合氯化鋁)的化學制備方法,研製出高純PAC並對其形態分布特徵、絮凝效能與其作用機理進行了深入地研究探討,為納米聚合鋁化工生產與其應用提供了前期的技術准備,同時為拓展和補充聚合氯化鋁應用基礎理論研究提供科學基　..............共122頁　

5、新工藝制備高效聚合氯化鋁絮凝劑的研究

以現代化學形態與混凝理論為指導,從基礎應用研究的角度,對利用焙燒工藝制備高效聚合氯化鋁絮凝劑進行了較為系統的探索.　該文根據現代絮凝劑的發展趨勢,結合該項目利用焙燒工藝制備高純鋁酸鈣,進而制備高效聚合氯化鋁絮凝劑的特點,制訂了研究方案,對焙燒工藝、酸溶工藝進行了細致的研究,確定了最佳的試驗條件參數.在此基礎上對聚合氯化鋁的水解形態進行了分析,掌握了水解形態與工藝條件參數的關系.並最終將該聚合鋁應用於水處理過程中,　..............共58頁

6、聚合氯化鋁的焙燒法制備與性能

液相法制備PAC已有成熟的生產工藝,但工藝較復雜,能耗高,雜質含量偏高,尤其是產品濃縮過程中的腐蝕問題很難解決;焙燒法已有少量工業化生產的實例,但對於其基礎研究報道很少,特別是對於熱分解法直接制備固態PAC的影響因素、穩定性、形態轉化規律、凝聚絮凝特徵及其絮凝機理研究甚少,影響了其生產工藝向低能耗、少污染、高質量方向的發展。因而,研製新工藝生產高效無機高分子絮凝劑PAC,使產品質量提高從而增強混凝能力有著重要的意義。確定了焙燒法制備PAC的最佳合成工藝條件,對焙燒法所得產品的形態結構及其形態轉化規律、穩定性、混凝效果及.....................共48頁

7、高嶺土製備聚合氯化鋁的研究

某地高嶺土含鐵多、自然白度低,不適於製造高檔陶瓷。但其原礦中Al_2O_3含量高達38.06%,可作為制備聚合氯化鋁的廉價原料。本文對此高嶺土製備聚合氯化鋁的工藝和應用進行了研究。制備包括活化、溶出以及聚合三個過程。應用包括PAC處理模擬廢水和實際廢水的研究。在實驗室研究的基礎上開展了擴大試驗以及產品的工業試用。取得主要結果如下:　活化過程:採用了化學分析法、SEM和TG-DSC分別分析了高嶺土原礦的化學成分、物相、形貌以及熱行為,同時採用XRD研究了不同焙燒溫度下高嶺土物相的變化。結果表明:在700-.....................共65頁

8、聚合氯化鋁鐵的焙燒法制備與其性能

以結晶氯化鋁和結晶氯化鐵為原料,通過正交試驗的方法對焙燒法制備聚合氯化鋁鐵進行了初步的研究。實驗中通過對所得產品的質量、形態分布、穩定性以及絮凝效果著重進行了研究,得出如下結論:　1、採用焙燒法,以結晶氯化鋁和結晶氯化鐵為原料制備聚合氯化鋁鐵,以濁度去除率為檢測指標,通過正交試驗分析得出最佳條件為:原料配比(nAl/nFe)為5:5,焙燒溫度260℃,焙燒時間25　min,熟化時間4h,絮凝劑用量(以Al2O3+Fe2O3.....................共60頁

9、利用赤泥制備聚合氯化鋁鐵研究

在常壓下用鹽酸直接酸浸赤泥,改變酸浸條件,調節pH值,制備出了聚合度不同的聚合氯化鋁鐵產品。考察了鹽酸的濃度、鹽酸中氯化氫與氧化鐵和氧化鋁的摩爾比、酸浸時間、酸浸溫度對赤泥中氧化鋁、氧化鐵浸出率的影響,以及pH對產品鹽基度的影響。通過掃描電鏡、X射線、紅外對產品進行檢測分析。並分別以高嶺土廢水和染料廢水為處理對象對產品的凈水性能進行研究,考察絮凝劑的用量、鹽基度、廢水pH值、廢水濃度、溫度等對混凝效果的影響。研究得出,浸出最佳工藝條件為:鹽酸濃度為6mol/L,鹽酸中氯化氫與氧化鐵和.....................共55頁

10、粉煤灰制備聚氯化鋁PAC的研究　

聚氯化鋁(PAC)作為一種無機高分子混凝劑已廣泛應用於水質凈化和污水處理。我國粉煤灰資源非常豐富,但利用率低。由於粉煤灰中含有一定比例的Al元素,因此是制備聚氯化鋁的廉價原料。對熱電廠粉煤灰試樣的礦物組成分析,該粉煤灰中出現了石英、莫來石、赤鐵礦的特徵峰,反映出該粉煤灰中Al_2O_3、SiO_2、Fe_2O_3的含量較高。而多元素化學分析測定出該粉煤灰中含有58.64%的SiO_2、21.32%的Al_2O_3和7.20%的Fe_2O_3,礦物組成分析與多元素化學分析結果相吻合。在焙燒溫度800℃和焙燒時間90min條件下,SEM圖片分析可知:未經活化的.....................共59頁

11、鋼廠廢物高爐瓦斯灰綜合利用

根據高爐瓦斯灰的特點,以其為主要原料研製具有優良絮凝性能的無機高分子絮凝劑——聚合氯化鋁鐵(PAFC),其研究結果不僅對鋼廠廢物高爐瓦斯灰的綜合利用具有一定的指導意義,為高爐瓦斯灰的綜合利用探索了一條新途徑,而且達到了以廢治廢的目的,取得良好的經濟效益、社會效益和環境效益。針對高爐瓦斯灰中鐵、鋁的含量不同,通過大量的實驗確定了高爐瓦斯灰中鐵、鋁的最佳溶出條件。在此基礎上,根據鐵、鋁的不同水解特性,控制發生水解聚合反應的條件,合成了具有優良絮凝性能的復合型無機高分子絮凝劑——聚合氯化鋁鐵

6、粉煤灰中的玻璃體

高溫下，許多熔融的液體急劇冷卻所形成的固體，其原子不能達到晶體所需的有序程度，被稱之為非晶態，粉煤灰中的玻璃相就是非晶態之中的一種特殊類型，它的無序結構可以有 3 種因素而產生 ( 錢覺時，2002) : ①熔體的急劇淬火; ②網架的同晶替換; ③陽離子改性。在這3 種情況中，第一種往往缺乏充足的結晶時間，而後兩種則屬於聚合的兩種不同類型。Henry 等 ( 2004) 認為，玻璃體即無定性部分相對於具有同樣化學組成的晶體有更大的能量，因此不管在酸性還是鹼性條件下，玻璃體都是支配反應行為的部分，這是因為玻璃體相對晶體鍵角、鍵距的改變等結構的缺陷，使其化學鍵更容易斷裂。

粉煤灰中的玻璃體主要來源於高溫條件下粉煤中礦物的分解和熔融，不同礦物之間的反應也可以形成玻璃體。礦物在煤粉燃燒過程中對玻璃體的貢獻不盡相同，煤中黏土礦物通常是粉煤灰玻璃體的主要來源。根據 Spears ( 2000) 的研究，粉煤灰中的玻璃相和空心微珠主要得益於煤中的伊利石礦物。錢覺時 ( 2002) 給出了具有比較理想組成的高嶺土質黏土 ( Al2O3·2SiO2·2H2O) 與碳酸鹽之間的化學反應式，所生成的產物有鋁硅玻璃體、莫來石、二氧化碳和水，即:

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

式中所給出的鋁硅玻璃體組成僅是根據鋁含量按照電中性原則來推算玻璃體結構中的陽離子改性劑量，如果硅酸鹽的鏈斷裂而發生解聚，將有更多改性劑離子參與反應，那麼玻璃體的結構更為復雜，這種情況下很難給出類似上述的化學反應式。

粉煤灰中的玻璃體含量通常都在 50% 以上，在 XRD 曲線上明顯可以看出 「鼓包」的存在，對粉煤灰中玻璃體含量的精確測定一般採用強酸 ( 如鹽酸或氫氟酸) 溶解法，通過計算酸溶解前後粉煤灰的質量變化就可以知道粉煤灰中的玻璃體含量。粉煤灰中的活性物質主要來自玻璃體，其含量越高，活性越大。XRD 分析表明，准格爾電廠高鋁粉煤灰的玻璃體含量為 55. 2% ，其成因主要來自爐前煤中高嶺石礦物在高溫下的熔融。

Hemmings 等 ( 1988) 在研究粉煤灰顆粒時發現，粉煤灰中玻璃體的化學組成與改性劑含量 ( K2O + Na2O + CaO + MgO) 有明顯關系，他們將顆粒密度在 0. 8 ～ 2. 0 g / cm3，薄壁狀的有較少改性劑構成的粉煤灰玻璃體稱為Ⅰ型玻璃體; 相應將密度 >2. 5 g/cm3，有相對較多改性劑構成的粉煤灰玻璃體稱為Ⅱ型玻璃體。Berry 等 ( 1988) 採用鹽酸來溶解粉煤灰中的玻璃體 ( 非晶質鋁硅酸鹽) ，然後對其進行分析，更為明確地將粉煤灰中Ⅰ型玻璃體和Ⅱ型玻璃體定義如下:

Ⅰ型玻璃體: 一種鋁硅酸鹽玻璃體，有比較低的改性劑含量 ( CaO + MgO + K2O +Na2O≈8% ) ，通常出現在低密度粉煤灰顆粒中，呈中空狀球體;

Ⅱ型玻璃體: 一種鋁硅酸鈣玻璃體，有較高的改性劑含量 ( CaO + MgO + K2O + Na2O≈27%) ，主要出現在高密度、小尺寸粉煤灰顆粒中，呈實心球體。

Ⅰ型玻璃體和Ⅱ型玻璃體，在 SiO2-Al2O3-CaO 三元系統圖中分別大致屬於 F 類和 C類粉煤灰的范疇。由於這種劃分方法存在概念外延上的不封閉，即密度在小於 0. 8 g/cm3和密度在 2. 0 ～2. 5 g/cm3之間，或者改性劑含量在小於 8%、8% ～27% 和大於 27% 的玻璃體劃分問題，從而造成了實際應用上的困難。為了操作上的方便，我們在對准格爾電廠粉煤灰玻璃體劃分時，將改性劑含量做了如下界定:

Ⅰ型玻璃體: 改性劑含量 ( CaO + MgO + K2O + Na2O) < 15%

Ⅱ型玻璃體: 改性劑含量 ( CaO + MgO + K2O + Na2O) ≥15%

通過統計計算，准格爾電廠粉煤灰以Ⅰ型玻璃體占絕對優勢，為 83. 6%，Ⅱ型玻璃體僅占 16. 4% ( 表 4. 8) 。這是因為准格爾電廠粉煤灰屬低鈣粉煤灰 ( CaO <10%) ，CaO含量僅有4. 22%，而且 MgO、K2O 和 Na2O 的含量均在 1% 以下，CaO、MgO、K2O、Na2O四種成分之和僅為 5. 56%。

表 4. 8 准格爾電廠粉煤灰中玻璃體類型及含量

圖 4. 8 給出准格爾電廠粉煤灰中這兩種玻璃體的部分 FESEM-EDX 分析結果，可以看出，Ⅰ型玻璃體外表比較光滑，Ⅱ型玻璃體外表有的比較光滑，有的粘附有較多的微粒。另外，粉煤灰中的玻璃體並非都呈球狀，也有許多呈現出不規則的粒狀。

高鋁粉煤灰特性及其在合成莫來石和堇青石中的應用

圖 4. 8 准格爾電廠粉煤灰中的玻璃體類型 ( 附有 EDX 能譜點的顆粒)

7、高嶺土-有機插層復合物的發展歷程

高嶺石是插層材料的重要主體相，高嶺石層的剛性特徵使其在插層反應過程中能基本保持不變形，有利於層間有機分子的自組裝和分子識別，有機分子在高嶺石層間限制性環境中有序排列並具有各向異性。高嶺石層與有機分子之間以分子水平相互作用，使復合物具有獨特的物理、化學和機械性能。高嶺土-有機插層復合物在催化劑、吸附劑、先進陶瓷材料等方面具有廣闊的應用前景。插層反應也為納米材料的研究和制備提供了新的途徑。

高嶺土-有機插層復合物的發展大體上可劃分為3個階段：1961～1987年為強極性有機小分子插層復合物制備階段；1988～1997年為多種有機分子制備與表徵階段；1998年至今為應用研究與理論發展階段。

第一階段開始於1961年，和田光史把高嶺土樣品在濃醋酸鉀溶液中浸泡或與醋酸鉀一起研磨，復合物層間距膨脹到14Å。同年，威斯發現了尿素對高嶺石群也起著相同的作用，並且查明高嶺石與氨基甲醛、肼之間也有相同作用［9］。1968年，Olejnik［10］制備出了高嶺土-二甲基亞碸（Kao-DMSO）插層復合物。初期階段，研究這些插層物的目的是為了區分高嶺石與其他粘土礦物種類。這一階段，研究進展緩慢，制備的高嶺土有機插層復合物的種類較少，表徵手段一般為X射線衍射，到1987年，已制備出Kao-Urea、Kao-DMSO、高嶺土-甲醯胺（Kao-FA）、高嶺土-乙酸鉀（Kao-KAc）、高嶺土-肼（Kao-HY），埃洛石-甲醯胺（Hal-FA）、埃洛石-乙酸鉀（Hal-KAc）、埃洛石-肼（Hal-HY）、高嶺土-氧化吡啶（Kao-PNO）等插層復合物［11～12］。該階段以強極性有機小分子插入高嶺土層間形成復合物為特徵，偶爾以極性小分子作挾帶劑制備出如Kao-PNO等復合物。

第二階段以Sugahara等［13］於1988年首次報道制備出高嶺土-聚合物插層體高嶺土-聚丙烯腈（Kao-PAN）為標志，使插層聚合制備高嶺土-聚合物納米復合材料成為現實。從此，許多學者開始注意並研究高嶺土-有機插層復合物。此階段主要以制備和表徵為特徵，表徵方法有X射線衍射（XRD）、紅外光譜（IR）、拉曼光譜（Raman）、魔角旋轉核磁共振譜（MAS NMR）、熱分析（TA）、比表面積測定（BET）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）以及有機物含量CHN分析等。該階段制備出許多新的插層復合物，如高嶺土-脂肪酸鹽（Kao-FatA）［14］、高嶺土-聚丙烯醯胺（Kao-PAM）［15］、高嶺土-乙二醇（Kao-EG）［16］、高嶺土-聚乙二醇（Kao-PEG）［17］等復合物。Frost及他的合作者對高嶺土-插層復合物進行了大量研究，特別是用拉曼光譜對插層復合物進行表徵並研究有機分子在高嶺土層間的排列形式［18～20］。

第三階段以1998年Komori等［21］確認高嶺土-甲醇（Kao-MeOH）為一種通用的預插層體為劃分標志。Kao-MeOH的通用性促進了大量新的插層復合物的合成。能直接插層於高嶺土層間的有機物僅有極少數強極性有機小分子，其他有機分子的插層是用所謂「置換插層」的方法，即先用強極性有機小分子插層，然後再用其他有機分子置換插在高嶺土層間的強極性有機小分子，從而達到插層目的。常用的預插層體，或稱為前驅物（體）的有Kao-NMF、Kao-DMSO、高嶺土-乙酸銨（Kao-AmAc）等，用這些預插層體可以制備出高嶺土-聚丙烯醯胺（Kao-PAAm）［22］、高嶺土/1-甲基-2-吡硌烷酮（Kao-NMP）［23］、高嶺土/聚丙氨酸（Kao-β-Alanine）［24］等。但是，仍然有許多有機物用上述這些預插層體不能進行置換，而用Kao-ME卻能夠制備出相應的插層復合物，如高嶺土-聚乙烯基吡硌烷酮（Kao-PVP）［25］、高嶺土-烷基胺（Kao-CnN）［26］、高嶺土-硝基苯胺（Kao-NA）［27］、高嶺土-尼龍6（Kao-Nylon6）［28］等。Kao-MeOH的通用性還表現在可作為納米反應器用於制備納米金屬/高嶺土復合物，如納米Pd/高嶺土復合物［29］、納米Ag/高嶺土復合物［30］。該階段以制備出大量新的高嶺土有機插層復合物為基本特徵外，理論研究和應用開發也是其顯著特點。復合物的反應機理、結構特徵及特殊性能研究等均有了較大的進展，分別探討了插層復合物的結構及穩定性、水在插層中的作用、插層反應的影響因素等。插層及插層-脫嵌技術用於高嶺土的表面修飾改性、高嶺土剝片、大幅度提高高嶺土的比表面積以及反應活性等應用性研究，為今後實現工業化生產建立了理論基礎。

高嶺土有機插層復合物的研究歷史較短，但發展很快。雖然大量的制備與研究開始於第三階段，僅有不到十年的短暫歷程；但到目前為止，已制備出多種插層納米復合物，其特殊的性能引起許多化學家、材料學家的興趣，在不久的將來理論和應用研究方面必將有新的發展和突破。

8、求翻譯一下這段話，謝啦。The structure and mechanical performa

The structure and mechanical performance of red mud metakaolin based geopolymers with varying red mud contents (0–40 wt% red mud in
赤泥的結構和機械性能基於偏高嶺土地質聚合物具有不同紅泥內容(0-40 wt %紅泥
red mud metakaolin raw material mixture) were investigated by X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy,
紅泥偏高嶺土原料混合物)進行了x射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外(FTIR)光譜,
Scanning Electron Microscopy (SEM) and compressive strength measurements to understand structure–performance relationships in this system.
掃描電子顯微鏡(SEM)和抗壓強度測量理解這個系統結構性能關系。
Systematic addition of red mud into geopolymer system resulted in constant loss of intensity and increased broadening of the main features in
系統添加紅泥到地質聚合物系統導致常數失去強度和增加的主要功能的拓展
XRD and FTIR spectra. The compressive strength was at maximum (51.5 MPa) for metakaolin based geopolymer while increasing red mud
XRD和FTIR光譜。抗壓強度是最大(51.5 MPa)基於偏高嶺土地質聚合物,同時增加紅泥
incorporation in this system resulted in a nearly monotonous decreasing trend in the compressive strength. Iron species originating from red mud
公司在這個系統導致近抗壓強度單調遞減趨勢。鐵物種來自紅泥
were found to be the main factor controlling the evolution of structural characteristics and mechanical performance. The main role of iron species
被發現的主要因素控制的進化結構特性和機械性能。鐵物種的主要角色
in the system was to prevent dissolution of raw materials in the geopolymer matrix to a great extent. This was supported by diffraction,
在系統是防止原材料的解散地質聚合物矩陣在很大程度上。這是由衍射,
spectroscopy and microscopy results and was correlated with the decreasing trend in compressive strength with increasing red mud content.
光譜和顯微鏡檢查結果,並與抗壓強度的下降趨勢隨著赤泥的內容。
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9、高嶺土-有機插層復合物的表徵

高嶺土有機插層復合物的表徵包括插層效果、復合物的成分及結構、復合物的譜學特徵、復合物的物化性質等多方面的內容，詳細精確的表徵是探討反應機理和查明復合物的性質及確定用途的基礎研究工作。

一、插層效果

插層效果可用層間距、插層率兩個參數來表徵。層間距的變化說明有機分子是否插入高嶺土層間，插層率則表徵插層反應進行的程度。

高嶺石的層間距（basal spacing）為0.716nm，其層間域（interlayer spacing）為0.292nm［32］。有機分子插入高嶺石層間域後，引起層間域膨脹，其層間域也相應增大，XRD的d001值可以直接反映出這種變化。插層後，高嶺石的0.716nm衍射峰強度變弱，而代之以出現新的衍射峰。因此，層間距的變化是評價插層是否進行的最直接手段，但不能反映插層作用進行的程度。

插層率（intercalation ratio）可用來評價插層反應程度，用高嶺石插層前後的d001值強度變化比值（RI）來表示：

RI＝Ic/（Ic+Ik）

公式中Ic表示插層後復合物中新出現的膨脹高嶺石d001值衍射峰強度，Ik表示插層後殘余的未膨脹的高嶺石的d001值衍射峰強度。

插層後，膨脹高嶺石越多，相應的殘余未膨脹的高嶺石則越少，0.716nm的衍射峰強度則減弱得越多。用插層率可以反映復合物中膨脹高嶺石所佔份額，即反映了插層反應進行的程度。

二、譜學特徵

紅外光譜（IR）、拉曼光譜（Raman）和魔角旋轉核磁共振譜（MAS NMR）分析是表徵高嶺石-有機插層復合物常用的研究方法。應用紅外光譜和拉曼光譜技術可以表徵高嶺石表面羥基團的振動譜帶及在插層前後的變化。核磁共振技術研究插層過程的化學位移，能反應原子所處的化學環境和直接表徵鍵的強度以及插層有機分子定向［33～40］。根據譜學特徵可推斷有機分子在高嶺石層間的排列方式。因此，譜學技術可有效地表徵插層機理和層間分子的定向性。

高嶺石在IR和Raman光譜上，有5個振動帶：v1（3699cm-1）、v2（3665cm-1）、v3（3642cm-1）、v4（3682cm-1）、v5（3620cm-1）。其中v4為只具有Raman活性而IR為非活性。v5帶為內羥基的伸縮振動，強度最大。其他4帶為內表面羥基的伸縮振動。其中，v1、v4為不同對稱性氫鍵的同相（in-phase）伸縮振動，v2、v3為與v1、v4相對應的異相（out-of-phase）伸縮振動。插層作用對內羥基v5帶影響小，對內表面羥基影響大，使v1、v2、v3、v4的強度減弱，峰的分布面積減小。插層作用導致高嶺石部分譜帶消失和新的譜帶形成，插層前後譜帶特徵變化越大，插層效果越好。v1+v4值的變化具有代表性，插層前後強度值（面積）的變化可用來衡量插層程度［41］。

核磁共振技術有1H、2H、13C、29Si、27AlNMR等分析，用於研究這些原子所處的化學環境及插層前後的變化，從而推斷有機分子在高嶺石層間的鍵合強度及定向排列方式。王林江［42］等用1H核磁共振技術（1HNMR）研究高嶺石-甲醯胺插層機理，區分出高嶺石結構中內表面羥基和內羥基質子的吸收峰，表徵了插層作用對質子化學位移的影響和高嶺石的結構變化。

三、吸附、插層與接枝

如何區分高嶺石層間插入和表面吸附的插層劑分子是表徵技術中的一個難點。表面吸附和層間插入的插層劑分子由於和高嶺石結合程度及所處環境不同，表現出不同的物化性質。通過緩慢加熱使兩者在不同的時間釋放出來，即准等溫分析是一種較為有效的方法。

接枝作用是一種特殊的插層取代作用，是插層主體和客體分子形成共價鍵的過程，一般在高溫或高壓下，通過Al—OH基與烴基形成共價鍵（Al—O—C）。接枝復合物與插層復合物的區別對同一插層劑來說，直接表現在層間距的不同，接枝產物的層間距比取代反應形成的插層復合物小，但接枝產物的結合鍵強，穩定性好。用直接插層劑對高嶺石進行預處理使層間膨脹，能促進接枝作用發生。甲醇插層高嶺石後，其插層復合物僅能存在於甲醇溶液保護的環境中，當風干後，層間距由1.08nm縮小到0.82nm或0.86nm，JamesJ.Tunney等［43］通過XRD、FTIR、TG以及13CNMR分析認為是發生了共價鍵的接枝反應，其產物（Kao-OMe）示意圖見圖2-1。

圖2-1 接枝產物Kao-OMe8.2nm結構示意圖

（據Tunney等［43］）

四、化學組成分析

有機化合物CHN含量分析，結合熱失重分析，可以大致確定吸附的有機物含量和插層的有機物含量。根據插層有機物的含量可以計算出插層復合物的化學分子式。計算結果可以佐證由XRD和譜學特徵推斷的分子排列方式以及理論化學分子式。

五、插層復合物的性質

高嶺石有機插層後形成的復合物有許多不同於高嶺石或有機分子的物化性質，包括形貌特徵、比表面積、穩定性、反應活性等。這些特殊性質使得插層復合物在很多領域得到應用或有潛在的應用價值。

1）形貌特徵。掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）是表徵插層後高嶺土形態的有效方式。高嶺石在插層前後形貌有較大的變化，目前有關這方面的照片資料很少，一般情況下，高嶺石的晶片稜角明顯，層片紋理清晰。經插層後，由於有機物常吸附包裹在高嶺石的表面，使得高嶺石片層紋理模糊，稜角鈍化。

2）比表面積。比表面積常用BET法測定。有機分子的插層使高嶺石層間距增大，比表面積增加。復合物的比表面積在一定程度上反應高嶺石晶層膨脹程度，比表面積大，插層效果好。

3）穩定性。高嶺土-有機插層復合物的穩定性包括在空氣中的穩定性、抵抗水淋濾作用的能力和抗熱分解能力三方面。將處理後的復合體，用XRD測定層間距的變化來評價復合物的穩定性。不穩定的復合物經處理後層間距恢復到高嶺石的0.716nm。還可用熱重-差熱分析（TG-DTA）和差示掃描量熱（DSC）分析評價復合物的熱穩定性。插層復合物中，目前只有Kao-DMSO、Kao-KAc比較穩定，可穩定存在很長時間，Kao-DMSO在常溫下能存在長達幾年的時間［44］。而肼、甲醇插層復合物只能存在於溶液保護條件下，室溫下風干就會發生脫嵌。

Rnman和IR光譜也能反映插層復合物的穩定性，羥基伸縮振動帶插層後向低頻方向漂移，其漂移距離與形成的氫鍵強度呈正相關，漂移距離越大，形成的復合物越穩定。同理，羥基變形振動帶向高頻漂移，漂移越多，高嶺土有機復合物的穩定性越好。

4）其他性質。高嶺石有機插層之後，具有許多特殊性能。高嶺石用α-巰基苯並噻唑插層制備的復合物（Kao-MBT），對Pb2+的吸附能力由高嶺石的1.30μmol·g-1提高到4.17μmol·g-1，可應用於環境保護［45］。高嶺土-對硝基苯胺表現出二次非線性光學特徵，能在光學材料方面得到應用。