高岭土SEM

1、泥土的泥可以组词

拘泥
泥泞
泥淖
淤泥
泥古
云泥
泥金
泥丸
泥浆
雪泥
趁水和泥
拖泥带水
泥古不化
雪泥鸿爪
泥马渡江
泥牛入海
云泥之别
鸿爪雪泥

2、中国非金属矿超细粉碎与精细分级技术现状及发展

郑水林1 郭力2

（1.中国矿业大学，北京 100083；中材国际咸阳非金属矿研究设计院，陕西咸阳 712021）

摘要 进入21 世纪以来，伴随造纸、塑料、橡胶、涂料、陶瓷等相关工业部门产品产量的迅速增长和产品质量要求的提高，中国内地非金属矿物超细粉体的产量以年均10%以上的速度增长，2006年各种超细粉体的总产量已超过500×104t。在强劲市场需求的拉动下，非金属矿物超细粉体加工技术与设备也取得了显著进步。本文综述了中国非金属矿超细粉碎、精细分级技术与设备发展现状以及最新进展［1～13］。

关键词 非金属矿；超细粉碎；精细分级。

作者简介：郑水林，男，生于1956年，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院教授，博士生导师，长期从事非金属矿物选矿和深加工的教学与研究。Email：[email protected]。

郭力，男，生于1955年，高级工程师，现任中材集团西安工程公司总工程师，《中国宝玉石》杂志总编，自1982年以来一直从事非金属矿选矿和超细深加工技术方面的研究开发工作。

中国工业化超细粉体加工、超细粉碎与精细分级设备的制造始于20世纪70年代末和80年代初。迄今为止，中国超细粉碎技术与设备的发展大体上经过三个阶段。从20世纪80年代初至80年代中期以引进国外技术和设备为主，期间国内的超细粉碎技术、设备制造和工艺刚刚起步，许多方面还基本上是空白。20世纪80年代中期至90年代中期是引进国外技术、设备与国内仿制、开发同步进行的时期，中国的超细粉碎设备体系和超细粉碎技术大体上是在这一阶段形成和发展起来的，现今主要的超细粉碎设备制造厂商也基本上是在这一时期建立起来的。20 世纪90年代中期以后，进入了自主开发和制造为主、引进为辅的阶段，这期间建立的超细粉体加工厂大多采用国产技术和设备。从1996年至今，具有自主知识产权或发明专利的超细粉碎技术和设备的数量较前10年显著增加，设备的处理能力、单位产品能耗、耐磨性、工艺配套和自动控制等综合性能显著提高，与国外先进技术和设备综合性能的差距逐渐缩小。

一、超细粉碎

目前工业上所用的超细粉碎方法主要是机械力方法。主要设备类型有气流磨、高速机械冲击磨、搅拌球磨机、研磨剥片机、砂磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机、行星式球磨机、塔式磨、旋风自磨机、高压辊（滚）磨机、高压水射流磨机、胶体磨等。其中气流磨、高速机械冲击磨、旋风自磨机、高压辊（滚）磨机等为干式超细粉碎设备，研磨剥片机、砂磨机、高压水射流磨机、胶体磨等为湿式粉碎机，搅拌球磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机、行星式球磨机、塔式磨等既可以用于干式也可以用于湿式超细粉碎。表1所示为上述各类超细粉碎设备的粉碎原理、给料粒度、产品细度及应用范围。

气流磨机主要有扁平（圆盘）式、循环管式、流化床逆向对喷式、旋喷式或气旋式等几种机型和数十余种规格（图1）。这些气流磨主要用于滑石、石墨、硅灰石等非金属矿物的超细粉碎加工。

机械冲击或旋击式超细粉碎机是国内非金属矿行业应用较多的超细粉碎设备，广泛应用于煤系高岭土、方解石、大理石、白垩、滑石、叶蜡石等中等硬度以下非金属矿物的超细粉碎加工。图2所示为用于非金属矿物填料和颜料超细粉碎的机械冲击式磨机。

表1 超细粉碎设备类型及其应用

图1 气流粉碎机

（a）水平圆盘式气流磨粉碎机；（b）循环管气流粉碎机；（c）流化床逆向喷射气流磨的结构；（d） LHY型气旋式气流粉碎机；（e） JFC射（气）流粉碎机

介质超细研磨机包括搅拌球磨机、振动球磨机、旋转筒式球磨机、行星式球磨机和研磨剥片机、塔式磨、砂磨机等几种类型。依搅拌机构的不同，搅拌球磨机有轴棒式、圆盘式、螺旋式及棒盘复合式等几种机型（图3）。这种搅拌球磨机已用于高岭土、重质碳酸钙、云母、滑石等的超细研磨。超细振动球磨机有单筒、双筒式等机型（图4），已应用于石墨、石英、方解石等非金属矿的细磨和超细磨。用于超细粉碎的旋转筒式球磨机的结构特点是磨机的径长比较大（图5），使用球或钢段作研磨介质，在生产中常与分级机构成闭路粉碎作业，这种球磨机—分级机干式闭路作业广泛应用于超细重质碳酸钙的生产。研磨剥片机主要有20 L、80 L、300 L和500 L等几种机型（图6），采用多级串联配置、连续湿法研磨方式，自1994年以来已在煤系高岭土和重质碳酸钙的湿法超细粉碎生产线中使用。砂磨机主要有卧式和立式两种机型（图7），主要用于颜料、重质碳酸钙、高岭土等的超细粉碎和分散。

图2 机械冲（旋）击式超细粉碎机

（a） LHJ型机械粉碎机；（b） CM51A型超细粉磨机；（c） JCF1000型冲击磨

图3 搅拌球磨机

（a） CYM型连续搅拌磨；（b） LXJM超细搅拌磨机；（c）立式螺旋搅拌磨（塔式磨）

图4 超细振动球磨机

（a）MZD单筒式振动磨机；（b）MZ型双筒超细振动磨

图5 球磨机

图6 BP 型研磨剥片机（300 L，500 L）

图7 砂磨机

（a）SEM型卧式砂磨机；（b）FSW-40型卧式棒销砂磨机

辊磨机和滚轮磨是利用碾（挤）压作用和摩擦作用使物料粉碎，再配置精细分级设备生产超细填料和颜料的设备，目前的机型主要有VRM型滚轮磨、辊磨机和环辊磨（图8）。

图8 滚轮磨和辊磨机

（a） VRM型滚轮磨；（b）辊磨机；（c） HLM内分级离心环辊磨

高压射流式粉碎机或超细剥片均化机是一种利用高压（20～60MPa）射流的强大冲击力和压力突然降低的穴蚀效应使物料因冲击和爆裂作用而被粉碎的一类湿法粉碎设备（图9）。这种设备已在云母和高岭土的细粉碎和超细粉碎，以及二氧化钛颜料的分散解聚等中得到应用。

图9 CYB 型高压均浆机

（a）外形图；（b）工作原理

图10 JM 系列胶体磨

胶体磨是利用一对固定磨体（定子）和高速旋转磨体（转子）的相对运动产生强烈的剪切、摩擦、冲击等作用力，使被处理的物料通过二磨体之间的间隙，在上述诸力及高频振动的作用下，被有效地粉碎和分散的设备。国产胶体磨主要有JTM、JM、DJM三种型号，直立式，傍立式和卧式三种机型（图10）。目前主要用于胶体石墨的加工和涂料颜料的分散。

二、精细分级设备

在非金属矿物的超细粉碎工艺中，除了超细粉碎作业之外，还须配置精细分级作业。

根据分级介质的不同，精细分级机可分为两大类：一是以空气为介质的干法分级机，主要是转子（涡轮）式气流分级机；二是以水为介质的湿法分级机，主要有超细水力旋流器、卧式螺旋离心机的沉降式离心机等。表2列出了国产主要精细分级机的性能及应用。

表2 各主要精细分级机的性能及应用

图11所示为目前国内工业上主要的干式精细分级机。这些干式精细分级机基本上都与相应的机械冲击式超细粉磨机或气流磨配套使用，其分级粒径可以在d973～20μm的范围内进行调节。依分级机规格或尺寸的不同，单机生产能力从数十千克/时到7000 kg/h左右不等。

图11 主要的干式精细分级机

（a） QF 5A型微细分级机；（b） FQZ型超细分级机；（c） MSS型精细分级机；（d） ATP单轮分级机；（e） ATP多轮分级机；（f） LHB型涡轮式精细分级机组；（g） FJW500×6超细分级机

湿式分级机主要有两种类型：一是基于重力沉降原理的水力分级机；二是基于离心力沉降原理的旋流式分级机，这类分级机包括沉降离心机，如卧式螺旋离心分离（级）机、小直径水力旋流器、LS离旋器、GSDF型超细水力旋分机等机型（图12），分级粒径可达到1～5μm。

图12 主要的湿式精细分级机

（a） LW（WL）型螺旋卸料沉降离心机；（b） D型螺旋卸料沉降离心机；（c）沉降离心分级机；（d）碟片式离心分级机；（e）超细水力旋分机；（f）旋流器组

三、技术进展

（一）非金属矿超细粉体干法加工技术

1.精细分级技术

自1985年以来，干法分级技术取得了显著进展。1985年最先进的精细分级机的产品细度d97＜10μm；1992年d97≤6μm；2000年d97≤3.5μm；2002年d97≤2.5μm。生产能力（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.机械冲击式超细粉碎机

高速机械冲击式粉碎机是主要的干法超细粉碎设备，常与精细分级机构成闭路作业，具有粉碎比大，工艺简单的特点。但是，早期的高速机械冲击式超细粉碎机生产能力较小，近年来开发的机械冲击式超细粉碎机在提高其生产能力方面有较大的进展。如LHJ-260型机械式超细粉碎机［图2-（a）］，在给料粒度≤30mm，产品细度d97＝10μm时，超细粉碎硬质高岭石，装机195 kW，产量850～1400 kg/h；滑石，装机195 kW，产量1200 kg/h；重晶石，装机202 kW，产量2000 kg/h；硅灰石，装机195 kW，产量1300 kg/h；膨润土，装机202 kW，产量3000 kg/h。

3.环辊磨和滚轮磨

环辊磨［图8（b）、图8（c）］是近两年在方解石超细粉碎领域广泛应用的一种中小型超细粉碎设备。其特点是工艺简单，粉碎比大，单位产品能耗较低。给料粒度20mm，内设分级装置，产品细度可以在d978～20μm之间调节；单机产量600～1800 t/h；能耗（d97＝10μm）100 kW·h/t。

滚轮磨［图8（a）］也是近年来干法超细粉碎技术的主要进展之一，这种粉碎设备的特点是单机生产能力大，用方解石生产GCC产量可达5～10 t/h；而且内置分级机，产品细度可以在d976～20μm之间调节。

（二）超细碳酸钙浆料生产技术

国内造纸工业的迅速发展和现代化造纸技术的应用，使超细碳酸钙浆料的需求量以每年两位数以上的速度快速增长，由此推动了超细碳酸钙浆料生产技术的快速进步。搅拌磨规格：1995年300 L搅拌磨；2000年前后500 L搅拌磨；2003年3000 L立式搅拌磨；2005年3500～5000 L搅拌磨。单机生产能力（d90≤2μm折干量）：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。

超细碳酸钙浆料加工技术方面的重要进展还体现在产品细度和黏度方面：生产的高品质专用面涂级GCC：浆料固含量75%～78%；黏度＜350MPa·s；最大粒度3～5μm，-2μm含量≥97%，1μm含量≥75%；平均粒径0.3～0.5μm。

（三）超细煅烧高岭土原料超细研磨技术

超细研磨是超细煅烧高岭土生产的关键技术之一。中国硬质高岭岩的超细研磨设备由1995年的BP80研磨剥片机发展到1999年的BP300 研磨剥片机，再到2000年的BP500 研磨剥片机；2001年和2005年CYM3000和CYM5000大型搅拌磨相继问世。年产万吨生产线的超细研磨技术进展情况列于表3。

表3 年产万吨生产线的超细研磨技术进展

（四）高长径比针状硅灰石粉体加工技术

高长径比针状硅灰石粉体的加工是硅灰石矿物重要的深加工技术之一，近年来山西泰华公司开发的TH1200矿物纤维制粉系统和南方硅灰石矿业公司的ACM-700E型冲击式粉碎机能够加工长径比12以上的高长比超细硅灰石粉体。这两种设备的粉碎比较大，单位产品能耗较低。

四、结语

进入21世纪以来，伴随造纸、塑料、橡胶、涂料、陶瓷等相关工业部门产品产量的迅速增长和产品质量要求的提高，中国内地非金属矿物超细粉体的产量以年均10%以上的速度增长，2006年各种超细粉体的总产量已超过500×104t。在强劲市场需求的拉动下，非金属矿物超细粉体加工技术与设备也取得了显著进步。未来的发展趋势是提高产品细度（降低粉碎极限）、提高单机产量（设备大型化）、降低（单位产品）能耗和磨耗，稳定产品质量；同时发展高效低耗和大处理量的分级技术和设备；并在现有设备和工艺基础上发展人工智能技术，根据原料特点和产品细度要求自动优化生产工艺配置和操作参数，达到高效、低耗、稳定产品质量的目的。

参考文献

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［4］张国旺，黄圣生，李自强等.国内外超细搅拌磨机的研究现状和发展.中国非金属矿工业导刊，2006（增刊）：119-123

［5］李三华，张甲宝.CYM-5000L立式搅拌磨在非金属矿超细粉碎中的应用.中国非金属矿工业导刊，2007（1）：50-51

［6］刘荣贵，张志聪，郭彬仁等.再论新型离心环辊磨研制与应用.中国非金属矿工业导刊，2006（增刊）：124-126

［7］孙成林，连钦明，王清发.CYM系列超微亿丰磨的研制及在非金属加工中的应用.中国非金属矿工业导刊，2006（增刊）：131-133

［8］王燕民，潘志东，谢平波等.超细碳酸钙颗粒的离心分级（英） .硅酸盐学报，2006，34（8）：927-931

［9］冯建明，阎国东.煤系煅烧高岭土生产集成新技术.中国非金属矿工业导刊，2006（增刊）：97-99

［10］张梦显.中国硅灰石深加工现状及应用.中国非金属矿工业导刊，2005（5）：14-16

［11］孙成林，谢文海.超细粉碎机发展的市场空间.中国非金属矿工业导刊，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、高岭土成分含量检测

高岭抄土成分含量检测，瓷土成分含量检测，白泥成分含量白度检测，黑泥成分含量检测，高岭土白检测 公司目前有的设备：红外光谱仪,X射线衍射仪,气相色谱仪,气相色谱－质谱联用仪,材料万能试验机,冲击试验机,疲劳试验机,全洛氏硬度计,维氏硬度计,布氏硬度计,里氏硬度计,扫描电子显微镜(SEM)，X射线能量色散谱仪(EDS)，X射线波长色散谱仪(WDS)，原子力显微镜(AFM)， X射线光电子能谱仪(XPS)，透射电子显微镜(TEM)，光学显微镜(OM) ,高频电感耦合等离子发射光谱仪（ICP-AES），原子吸收光谱仪（AAS），X射线荧光光谱仪（XRF），碳硫仪，氮氧仪，分光光度计等高精尖设备。

4、高岭土SEM表征前样品怎么预处理，那种块儿状样品

碾磨成粉末

5、聚氯化铝生产问题。

、用高岭土制备聚合氯化铝研究

以高岭土为原料制备聚合氯化铝的工艺进行了研究；对传统的制备工艺进行了改进，增加了预处理步骤；通过正交试验来研究预处理比例、焙烧温度、焙烧时间、酸溶时间、酸溶比例和酸溶温度这六个主要工艺参数对PAC产品性能的影响；通过混凝试验对制得的PAC样品的絮凝性能进行比较，进而确定最佳工艺参数，所得到的结论如下：用高岭土制备聚合氯化铝的工艺流程为：预处理-焙烧活化-酸溶-过滤-浓缩-加水聚合-调整反应液pH。增加的预处理环节，显著提高了Al2O3的浸出率，试验结果表明，在其他工艺参数都相同的情况下，Al2O3的浸出率提高了16.59％。根据混凝试验的结果，得到的用高岭土制备PAC的最佳工艺参数为：预处理比例为2.6g的ml　..............共30页

2、聚合氯化铝的膜法制备与其应用

基于中空纤维膜表面具有大量的微米级的微孔这一特点，采用中空纤维膜反应器作为碱液分布器制备PAC，实现了碱液微量连续可控地加入到AlCl3溶液中，从而显著提高了产品中的Alb含量，并且实验成本低，无污染。采用双循环回路，碱液在膜的管程流动，AlCl3溶液在膜的壳程流动，以内压法使碱液加入到AlCl3溶液中，与AlCl3反应制备PAC，并采用Al-Ferron逐时络合比色法对最终PAC产品的Alb含量进行检测。考察了碱化度B、原料液流动路径、AlCl3溶液流速和浓度、NaOH溶液浓度、碱原料液碱性、膜反应器截留分子量和有效长度等对PAC产品中铝水解聚合形态的影响，观测了产品的微观形态，优化了反应条件，并用膜法制备的PAC产品进行了处理染料模拟废水的应用研究。　..............共56页

3、一种新型絮凝剂的合成与初步应用研究　

利用焙烧酸溶工艺制备出一种新型高效的无机高分子絮凝剂——聚合氯化铝钙。主要研究制备工艺过程中焙烧温度、反应物配比、酸溶时间、酸用量四种因素对产品的影响，应用实验对生产工艺进行优化。同时对产品进行了分子式确定与性能研究。以Al2O3和CaCO3为原料用焙烧酸溶制备工艺合成新型高效的絮凝剂——聚合氯化铝钙，研究结果表明，提高焙烧温度，原料配比为(Al2O3)60％，酸溶时间为3h，酸用量为(20克原料)70mL时有利于新型絮凝剂制备合成反应。对合成的聚合氯化铝钙进行X-射线衍射分析，确定其分子通式为：[Ca8Al11(OH)nCl49-n　..............共66页

4、高纯聚合氯化铝的研制与表征

在分析总结国内外聚合氯化铝絮凝剂研究发展的基础上,从多方面多角度研究探讨了高纯PAC(高浓度、高Al13含量聚合氯化铝)的化学制备方法,研制出高纯PAC并对其形态分布特征、絮凝效能与其作用机理进行了深入地研究探讨,为纳米聚合铝化工生产与其应用提供了前期的技术准备,同时为拓展和补充聚合氯化铝应用基础理论研究提供科学基　..............共122页　

5、新工艺制备高效聚合氯化铝絮凝剂的研究

以现代化学形态与混凝理论为指导,从基础应用研究的角度,对利用焙烧工艺制备高效聚合氯化铝絮凝剂进行了较为系统的探索.　该文根据现代絮凝剂的发展趋势,结合该项目利用焙烧工艺制备高纯铝酸钙,进而制备高效聚合氯化铝絮凝剂的特点,制订了研究方案,对焙烧工艺、酸溶工艺进行了细致的研究,确定了最佳的试验条件参数.在此基础上对聚合氯化铝的水解形态进行了分析,掌握了水解形态与工艺条件参数的关系.并最终将该聚合铝应用于水处理过程中,　..............共58页

6、聚合氯化铝的焙烧法制备与性能

液相法制备PAC已有成熟的生产工艺,但工艺较复杂,能耗高,杂质含量偏高,尤其是产品浓缩过程中的腐蚀问题很难解决;焙烧法已有少量工业化生产的实例,但对于其基础研究报道很少,特别是对于热分解法直接制备固态PAC的影响因素、稳定性、形态转化规律、凝聚絮凝特征及其絮凝机理研究甚少,影响了其生产工艺向低能耗、少污染、高质量方向的发展。因而,研制新工艺生产高效无机高分子絮凝剂PAC,使产品质量提高从而增强混凝能力有着重要的意义。确定了焙烧法制备PAC的最佳合成工艺条件,对焙烧法所得产品的形态结构及其形态转化规律、稳定性、混凝效果及.....................共48页

7、高岭土制备聚合氯化铝的研究

某地高岭土含铁多、自然白度低,不适于制造高档陶瓷。但其原矿中Al_2O_3含量高达38.06%,可作为制备聚合氯化铝的廉价原料。本文对此高岭土制备聚合氯化铝的工艺和应用进行了研究。制备包括活化、溶出以及聚合三个过程。应用包括PAC处理模拟废水和实际废水的研究。在实验室研究的基础上开展了扩大试验以及产品的工业试用。取得主要结果如下:　活化过程:采用了化学分析法、SEM和TG-DSC分别分析了高岭土原矿的化学成分、物相、形貌以及热行为,同时采用XRD研究了不同焙烧温度下高岭土物相的变化。结果表明:在700-.....................共65页

8、聚合氯化铝铁的焙烧法制备与其性能

以结晶氯化铝和结晶氯化铁为原料,通过正交试验的方法对焙烧法制备聚合氯化铝铁进行了初步的研究。实验中通过对所得产品的质量、形态分布、稳定性以及絮凝效果着重进行了研究,得出如下结论:　1、采用焙烧法,以结晶氯化铝和结晶氯化铁为原料制备聚合氯化铝铁,以浊度去除率为检测指标,通过正交试验分析得出最佳条件为:原料配比(nAl/nFe)为5:5,焙烧温度260℃,焙烧时间25　min,熟化时间4h,絮凝剂用量(以Al2O3+Fe2O3.....................共60页

9、利用赤泥制备聚合氯化铝铁研究

在常压下用盐酸直接酸浸赤泥,改变酸浸条件,调节pH值,制备出了聚合度不同的聚合氯化铝铁产品。考察了盐酸的浓度、盐酸中氯化氢与氧化铁和氧化铝的摩尔比、酸浸时间、酸浸温度对赤泥中氧化铝、氧化铁浸出率的影响,以及pH对产品盐基度的影响。通过扫描电镜、X射线、红外对产品进行检测分析。并分别以高岭土废水和染料废水为处理对象对产品的净水性能进行研究,考察絮凝剂的用量、盐基度、废水pH值、废水浓度、温度等对混凝效果的影响。研究得出,浸出最佳工艺条件为:盐酸浓度为6mol/L,盐酸中氯化氢与氧化铁和.....................共55页

10、粉煤灰制备聚氯化铝PAC的研究　

聚氯化铝(PAC)作为一种无机高分子混凝剂已广泛应用于水质净化和污水处理。我国粉煤灰资源非常丰富,但利用率低。由于粉煤灰中含有一定比例的Al元素,因此是制备聚氯化铝的廉价原料。对热电厂粉煤灰试样的矿物组成分析,该粉煤灰中出现了石英、莫来石、赤铁矿的特征峰,反映出该粉煤灰中Al_2O_3、SiO_2、Fe_2O_3的含量较高。而多元素化学分析测定出该粉煤灰中含有58.64%的SiO_2、21.32%的Al_2O_3和7.20%的Fe_2O_3,矿物组成分析与多元素化学分析结果相吻合。在焙烧温度800℃和焙烧时间90min条件下,SEM图片分析可知:未经活化的.....................共59页

11、钢厂废物高炉瓦斯灰综合利用

根据高炉瓦斯灰的特点,以其为主要原料研制具有优良絮凝性能的无机高分子絮凝剂——聚合氯化铝铁(PAFC),其研究结果不仅对钢厂废物高炉瓦斯灰的综合利用具有一定的指导意义,为高炉瓦斯灰的综合利用探索了一条新途径,而且达到了以废治废的目的,取得良好的经济效益、社会效益和环境效益。针对高炉瓦斯灰中铁、铝的含量不同,通过大量的实验确定了高炉瓦斯灰中铁、铝的最佳溶出条件。在此基础上,根据铁、铝的不同水解特性,控制发生水解聚合反应的条件,合成了具有优良絮凝性能的复合型无机高分子絮凝剂——聚合氯化铝铁

6、粉煤灰中的玻璃体

高温下，许多熔融的液体急剧冷却所形成的固体，其原子不能达到晶体所需的有序程度，被称之为非晶态，粉煤灰中的玻璃相就是非晶态之中的一种特殊类型，它的无序结构可以有 3 种因素而产生 ( 钱觉时，2002) : ①熔体的急剧淬火; ②网架的同晶替换; ③阳离子改性。在这3 种情况中，第一种往往缺乏充足的结晶时间，而后两种则属于聚合的两种不同类型。Henry 等 ( 2004) 认为，玻璃体即无定性部分相对于具有同样化学组成的晶体有更大的能量，因此不管在酸性还是碱性条件下，玻璃体都是支配反应行为的部分，这是因为玻璃体相对晶体键角、键距的改变等结构的缺陷，使其化学键更容易断裂。

粉煤灰中的玻璃体主要来源于高温条件下粉煤中矿物的分解和熔融，不同矿物之间的反应也可以形成玻璃体。矿物在煤粉燃烧过程中对玻璃体的贡献不尽相同，煤中黏土矿物通常是粉煤灰玻璃体的主要来源。根据 Spears ( 2000) 的研究，粉煤灰中的玻璃相和空心微珠主要得益于煤中的伊利石矿物。钱觉时 ( 2002) 给出了具有比较理想组成的高岭土质黏土 ( Al2O3·2SiO2·2H2O) 与碳酸盐之间的化学反应式，所生成的产物有铝硅玻璃体、莫来石、二氧化碳和水，即:

高铝粉煤灰特性及其在合成莫来石和堇青石中的应用

式中所给出的铝硅玻璃体组成仅是根据铝含量按照电中性原则来推算玻璃体结构中的阳离子改性剂量，如果硅酸盐的链断裂而发生解聚，将有更多改性剂离子参与反应，那么玻璃体的结构更为复杂，这种情况下很难给出类似上述的化学反应式。

粉煤灰中的玻璃体含量通常都在 50% 以上，在 XRD 曲线上明显可以看出 “鼓包”的存在，对粉煤灰中玻璃体含量的精确测定一般采用强酸 ( 如盐酸或氢氟酸) 溶解法，通过计算酸溶解前后粉煤灰的质量变化就可以知道粉煤灰中的玻璃体含量。粉煤灰中的活性物质主要来自玻璃体，其含量越高，活性越大。XRD 分析表明，准格尔电厂高铝粉煤灰的玻璃体含量为 55. 2% ，其成因主要来自炉前煤中高岭石矿物在高温下的熔融。

Hemmings 等 ( 1988) 在研究粉煤灰颗粒时发现，粉煤灰中玻璃体的化学组成与改性剂含量 ( K2O + Na2O + CaO + MgO) 有明显关系，他们将颗粒密度在 0. 8 ～ 2. 0 g / cm3，薄壁状的有较少改性剂构成的粉煤灰玻璃体称为Ⅰ型玻璃体; 相应将密度 >2. 5 g/cm3，有相对较多改性剂构成的粉煤灰玻璃体称为Ⅱ型玻璃体。Berry 等 ( 1988) 采用盐酸来溶解粉煤灰中的玻璃体 ( 非晶质铝硅酸盐) ，然后对其进行分析，更为明确地将粉煤灰中Ⅰ型玻璃体和Ⅱ型玻璃体定义如下:

Ⅰ型玻璃体: 一种铝硅酸盐玻璃体，有比较低的改性剂含量 ( CaO + MgO + K2O +Na2O≈8% ) ，通常出现在低密度粉煤灰颗粒中，呈中空状球体;

Ⅱ型玻璃体: 一种铝硅酸钙玻璃体，有较高的改性剂含量 ( CaO + MgO + K2O + Na2O≈27%) ，主要出现在高密度、小尺寸粉煤灰颗粒中，呈实心球体。

Ⅰ型玻璃体和Ⅱ型玻璃体，在 SiO2-Al2O3-CaO 三元系统图中分别大致属于 F 类和 C类粉煤灰的范畴。由于这种划分方法存在概念外延上的不封闭，即密度在小于 0. 8 g/cm3和密度在 2. 0 ～2. 5 g/cm3之间，或者改性剂含量在小于 8%、8% ～27% 和大于 27% 的玻璃体划分问题，从而造成了实际应用上的困难。为了操作上的方便，我们在对准格尔电厂粉煤灰玻璃体划分时，将改性剂含量做了如下界定:

Ⅰ型玻璃体: 改性剂含量 ( CaO + MgO + K2O + Na2O) < 15%

Ⅱ型玻璃体: 改性剂含量 ( CaO + MgO + K2O + Na2O) ≥15%

通过统计计算，准格尔电厂粉煤灰以Ⅰ型玻璃体占绝对优势，为 83. 6%，Ⅱ型玻璃体仅占 16. 4% ( 表 4. 8) 。这是因为准格尔电厂粉煤灰属低钙粉煤灰 ( CaO <10%) ，CaO含量仅有4. 22%，而且 MgO、K2O 和 Na2O 的含量均在 1% 以下，CaO、MgO、K2O、Na2O四种成分之和仅为 5. 56%。

表 4. 8 准格尔电厂粉煤灰中玻璃体类型及含量

图 4. 8 给出准格尔电厂粉煤灰中这两种玻璃体的部分 FESEM-EDX 分析结果，可以看出，Ⅰ型玻璃体外表比较光滑，Ⅱ型玻璃体外表有的比较光滑，有的粘附有较多的微粒。另外，粉煤灰中的玻璃体并非都呈球状，也有许多呈现出不规则的粒状。

高铝粉煤灰特性及其在合成莫来石和堇青石中的应用

图 4. 8 准格尔电厂粉煤灰中的玻璃体类型 ( 附有 EDX 能谱点的颗粒)

7、高岭土-有机插层复合物的发展历程

高岭石是插层材料的重要主体相，高岭石层的刚性特征使其在插层反应过程中能基本保持不变形，有利于层间有机分子的自组装和分子识别，有机分子在高岭石层间限制性环境中有序排列并具有各向异性。高岭石层与有机分子之间以分子水平相互作用，使复合物具有独特的物理、化学和机械性能。高岭土-有机插层复合物在催化剂、吸附剂、先进陶瓷材料等方面具有广阔的应用前景。插层反应也为纳米材料的研究和制备提供了新的途径。

高岭土-有机插层复合物的发展大体上可划分为3个阶段：1961～1987年为强极性有机小分子插层复合物制备阶段；1988～1997年为多种有机分子制备与表征阶段；1998年至今为应用研究与理论发展阶段。

第一阶段开始于1961年，和田光史把高岭土样品在浓醋酸钾溶液中浸泡或与醋酸钾一起研磨，复合物层间距膨胀到14Å。同年，威斯发现了尿素对高岭石群也起着相同的作用，并且查明高岭石与氨基甲醛、肼之间也有相同作用［9］。1968年，Olejnik［10］制备出了高岭土-二甲基亚砜（Kao-DMSO）插层复合物。初期阶段，研究这些插层物的目的是为了区分高岭石与其他粘土矿物种类。这一阶段，研究进展缓慢，制备的高岭土有机插层复合物的种类较少，表征手段一般为X射线衍射，到1987年，已制备出Kao-Urea、Kao-DMSO、高岭土-甲酰胺（Kao-FA）、高岭土-乙酸钾（Kao-KAc）、高岭土-肼（Kao-HY），埃洛石-甲酰胺（Hal-FA）、埃洛石-乙酸钾（Hal-KAc）、埃洛石-肼（Hal-HY）、高岭土-氧化吡啶（Kao-PNO）等插层复合物［11～12］。该阶段以强极性有机小分子插入高岭土层间形成复合物为特征，偶尔以极性小分子作挟带剂制备出如Kao-PNO等复合物。

第二阶段以Sugahara等［13］于1988年首次报道制备出高岭土-聚合物插层体高岭土-聚丙烯腈（Kao-PAN）为标志，使插层聚合制备高岭土-聚合物纳米复合材料成为现实。从此，许多学者开始注意并研究高岭土-有机插层复合物。此阶段主要以制备和表征为特征，表征方法有X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、拉曼光谱（Raman）、魔角旋转核磁共振谱（MAS NMR）、热分析（TA）、比表面积测定（BET）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及有机物含量CHN分析等。该阶段制备出许多新的插层复合物，如高岭土-脂肪酸盐（Kao-FatA）［14］、高岭土-聚丙烯酰胺（Kao-PAM）［15］、高岭土-乙二醇（Kao-EG）［16］、高岭土-聚乙二醇（Kao-PEG）［17］等复合物。Frost及他的合作者对高岭土-插层复合物进行了大量研究，特别是用拉曼光谱对插层复合物进行表征并研究有机分子在高岭土层间的排列形式［18～20］。

第三阶段以1998年Komori等［21］确认高岭土-甲醇（Kao-MeOH）为一种通用的预插层体为划分标志。Kao-MeOH的通用性促进了大量新的插层复合物的合成。能直接插层于高岭土层间的有机物仅有极少数强极性有机小分子，其他有机分子的插层是用所谓“置换插层”的方法，即先用强极性有机小分子插层，然后再用其他有机分子置换插在高岭土层间的强极性有机小分子，从而达到插层目的。常用的预插层体，或称为前驱物（体）的有Kao-NMF、Kao-DMSO、高岭土-乙酸铵（Kao-AmAc）等，用这些预插层体可以制备出高岭土-聚丙烯酰胺（Kao-PAAm）［22］、高岭土/1-甲基-2-吡硌烷酮（Kao-NMP）［23］、高岭土/聚丙氨酸（Kao-β-Alanine）［24］等。但是，仍然有许多有机物用上述这些预插层体不能进行置换，而用Kao-ME却能够制备出相应的插层复合物，如高岭土-聚乙烯基吡硌烷酮（Kao-PVP）［25］、高岭土-烷基胺（Kao-CnN）［26］、高岭土-硝基苯胺（Kao-NA）［27］、高岭土-尼龙6（Kao-Nylon6）［28］等。Kao-MeOH的通用性还表现在可作为纳米反应器用于制备纳米金属/高岭土复合物，如纳米Pd/高岭土复合物［29］、纳米Ag/高岭土复合物［30］。该阶段以制备出大量新的高岭土有机插层复合物为基本特征外，理论研究和应用开发也是其显著特点。复合物的反应机理、结构特征及特殊性能研究等均有了较大的进展，分别探讨了插层复合物的结构及稳定性、水在插层中的作用、插层反应的影响因素等。插层及插层-脱嵌技术用于高岭土的表面修饰改性、高岭土剥片、大幅度提高高岭土的比表面积以及反应活性等应用性研究，为今后实现工业化生产建立了理论基础。

高岭土有机插层复合物的研究历史较短，但发展很快。虽然大量的制备与研究开始于第三阶段，仅有不到十年的短暂历程；但到目前为止，已制备出多种插层纳米复合物，其特殊的性能引起许多化学家、材料学家的兴趣，在不久的将来理论和应用研究方面必将有新的发展和突破。

8、求翻译一下这段话，谢啦。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
赤泥的结构和机械性能基于偏高岭土地质聚合物具有不同红泥内容(0-40 wt %红泥
red mud metakaolin raw material mixture) were investigated by X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy,
红泥偏高岭土原料混合物)进行了x射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱,
Scanning Electron Microscopy (SEM) and compressive strength measurements to understand structure–performance relationships in this system.
扫描电子显微镜(SEM)和抗压强度测量理解这个系统结构性能关系。
Systematic addition of red mud into geopolymer system resulted in constant loss of intensity and increased broadening of the main features in
系统添加红泥到地质聚合物系统导致常数失去强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光谱。抗压强度是最大(51.5 MPa)基于偏高岭土地质聚合物,同时增加红泥
incorporation in this system resulted in a nearly monotonous decreasing trend in the compressive strength. Iron species originating from red mud
公司在这个系统导致近抗压强度单调递减趋势。铁物种来自红泥
were found to be the main factor controlling the evolution of structural characteristics and mechanical performance. The main role of iron species
被发现的主要因素控制的进化结构特性和机械性能。铁物种的主要角色
in the system was to prevent dissolution of raw materials in the geopolymer matrix to a great extent. This was supported by diffraction,
在系统是防止原材料的解散地质聚合物矩阵在很大程度上。这是由衍射,
spectroscopy and microscopy results and was correlated with the decreasing trend in compressive strength with increasing red mud content.
光谱和显微镜检查结果,并与抗压强度的下降趋势随着赤泥的内容。
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9、高岭土-有机插层复合物的表征

高岭土有机插层复合物的表征包括插层效果、复合物的成分及结构、复合物的谱学特征、复合物的物化性质等多方面的内容，详细精确的表征是探讨反应机理和查明复合物的性质及确定用途的基础研究工作。

一、插层效果

插层效果可用层间距、插层率两个参数来表征。层间距的变化说明有机分子是否插入高岭土层间，插层率则表征插层反应进行的程度。

高岭石的层间距（basal spacing）为0.716nm，其层间域（interlayer spacing）为0.292nm［32］。有机分子插入高岭石层间域后，引起层间域膨胀，其层间域也相应增大，XRD的d001值可以直接反映出这种变化。插层后，高岭石的0.716nm衍射峰强度变弱，而代之以出现新的衍射峰。因此，层间距的变化是评价插层是否进行的最直接手段，但不能反映插层作用进行的程度。

插层率（intercalation ratio）可用来评价插层反应程度，用高岭石插层前后的d001值强度变化比值（RI）来表示：

RI＝Ic/（Ic+Ik）

公式中Ic表示插层后复合物中新出现的膨胀高岭石d001值衍射峰强度，Ik表示插层后残余的未膨胀的高岭石的d001值衍射峰强度。

插层后，膨胀高岭石越多，相应的残余未膨胀的高岭石则越少，0.716nm的衍射峰强度则减弱得越多。用插层率可以反映复合物中膨胀高岭石所占份额，即反映了插层反应进行的程度。

二、谱学特征

红外光谱（IR）、拉曼光谱（Raman）和魔角旋转核磁共振谱（MAS NMR）分析是表征高岭石-有机插层复合物常用的研究方法。应用红外光谱和拉曼光谱技术可以表征高岭石表面羟基团的振动谱带及在插层前后的变化。核磁共振技术研究插层过程的化学位移，能反应原子所处的化学环境和直接表征键的强度以及插层有机分子定向［33～40］。根据谱学特征可推断有机分子在高岭石层间的排列方式。因此，谱学技术可有效地表征插层机理和层间分子的定向性。

高岭石在IR和Raman光谱上，有5个振动带：v1（3699cm-1）、v2（3665cm-1）、v3（3642cm-1）、v4（3682cm-1）、v5（3620cm-1）。其中v4为只具有Raman活性而IR为非活性。v5带为内羟基的伸缩振动，强度最大。其他4带为内表面羟基的伸缩振动。其中，v1、v4为不同对称性氢键的同相（in-phase）伸缩振动，v2、v3为与v1、v4相对应的异相（out-of-phase）伸缩振动。插层作用对内羟基v5带影响小，对内表面羟基影响大，使v1、v2、v3、v4的强度减弱，峰的分布面积减小。插层作用导致高岭石部分谱带消失和新的谱带形成，插层前后谱带特征变化越大，插层效果越好。v1+v4值的变化具有代表性，插层前后强度值（面积）的变化可用来衡量插层程度［41］。

核磁共振技术有1H、2H、13C、29Si、27AlNMR等分析，用于研究这些原子所处的化学环境及插层前后的变化，从而推断有机分子在高岭石层间的键合强度及定向排列方式。王林江［42］等用1H核磁共振技术（1HNMR）研究高岭石-甲酰胺插层机理，区分出高岭石结构中内表面羟基和内羟基质子的吸收峰，表征了插层作用对质子化学位移的影响和高岭石的结构变化。

三、吸附、插层与接枝

如何区分高岭石层间插入和表面吸附的插层剂分子是表征技术中的一个难点。表面吸附和层间插入的插层剂分子由于和高岭石结合程度及所处环境不同，表现出不同的物化性质。通过缓慢加热使两者在不同的时间释放出来，即准等温分析是一种较为有效的方法。

接枝作用是一种特殊的插层取代作用，是插层主体和客体分子形成共价键的过程，一般在高温或高压下，通过Al—OH基与烃基形成共价键（Al—O—C）。接枝复合物与插层复合物的区别对同一插层剂来说，直接表现在层间距的不同，接枝产物的层间距比取代反应形成的插层复合物小，但接枝产物的结合键强，稳定性好。用直接插层剂对高岭石进行预处理使层间膨胀，能促进接枝作用发生。甲醇插层高岭石后，其插层复合物仅能存在于甲醇溶液保护的环境中，当风干后，层间距由1.08nm缩小到0.82nm或0.86nm，JamesJ.Tunney等［43］通过XRD、FTIR、TG以及13CNMR分析认为是发生了共价键的接枝反应，其产物（Kao-OMe）示意图见图2-1。

图2-1 接枝产物Kao-OMe8.2nm结构示意图

（据Tunney等［43］）

四、化学组成分析

有机化合物CHN含量分析，结合热失重分析，可以大致确定吸附的有机物含量和插层的有机物含量。根据插层有机物的含量可以计算出插层复合物的化学分子式。计算结果可以佐证由XRD和谱学特征推断的分子排列方式以及理论化学分子式。

五、插层复合物的性质

高岭石有机插层后形成的复合物有许多不同于高岭石或有机分子的物化性质，包括形貌特征、比表面积、稳定性、反应活性等。这些特殊性质使得插层复合物在很多领域得到应用或有潜在的应用价值。

1）形貌特征。扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）是表征插层后高岭土形态的有效方式。高岭石在插层前后形貌有较大的变化，目前有关这方面的照片资料很少，一般情况下，高岭石的晶片棱角明显，层片纹理清晰。经插层后，由于有机物常吸附包裹在高岭石的表面，使得高岭石片层纹理模糊，棱角钝化。

2）比表面积。比表面积常用BET法测定。有机分子的插层使高岭石层间距增大，比表面积增加。复合物的比表面积在一定程度上反应高岭石晶层膨胀程度，比表面积大，插层效果好。

3）稳定性。高岭土-有机插层复合物的稳定性包括在空气中的稳定性、抵抗水淋滤作用的能力和抗热分解能力三方面。将处理后的复合体，用XRD测定层间距的变化来评价复合物的稳定性。不稳定的复合物经处理后层间距恢复到高岭石的0.716nm。还可用热重-差热分析（TG-DTA）和差示扫描量热（DSC）分析评价复合物的热稳定性。插层复合物中，目前只有Kao-DMSO、Kao-KAc比较稳定，可稳定存在很长时间，Kao-DMSO在常温下能存在长达几年的时间［44］。而肼、甲醇插层复合物只能存在于溶液保护条件下，室温下风干就会发生脱嵌。

Rnman和IR光谱也能反映插层复合物的稳定性，羟基伸缩振动带插层后向低频方向漂移，其漂移距离与形成的氢键强度呈正相关，漂移距离越大，形成的复合物越稳定。同理，羟基变形振动带向高频漂移，漂移越多，高岭土有机复合物的稳定性越好。

4）其他性质。高岭石有机插层之后，具有许多特殊性能。高岭石用α-巯基苯并噻唑插层制备的复合物（Kao-MBT），对Pb2+的吸附能力由高岭石的1.30μmol·g-1提高到4.17μmol·g-1，可应用于环境保护［45］。高岭土-对硝基苯胺表现出二次非线性光学特征，能在光学材料方面得到应用。