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    利用钾长石尾矿制备矿物聚合材料的实验研究

    马鸿文 凌发科 杨静 王刚

    马鸿文, 凌发科, 杨静, 王刚, 2002. 利用钾长石尾矿制备矿物聚合材料的实验研究. 地球科学, 27(5): 576-583.
    引用本文: 马鸿文, 凌发科, 杨静, 王刚, 2002. 利用钾长石尾矿制备矿物聚合材料的实验研究. 地球科学, 27(5): 576-583.
    MA Hong-wen, LING Fa-ke, YANG Jing, WANG Gang, 2002. Preparation of Mineral Polymer from Potassium Feldspar Wastes: An Experimental Study. Earth Science, 27(5): 576-583.
    Citation: MA Hong-wen, LING Fa-ke, YANG Jing, WANG Gang, 2002. Preparation of Mineral Polymer from Potassium Feldspar Wastes: An Experimental Study. Earth Science, 27(5): 576-583.

    利用钾长石尾矿制备矿物聚合材料的实验研究

    基金项目: 

    教育部博士学科点基金项目 1999049114

    详细信息
      作者简介:

      马鸿文(1952-), 男, 教授, 博士生导师, 1986年毕业于中国地质大学(北京)研究生院, 获岩石学专业理学博士学位, 现主要从事岩石学、矿物学、材料学专业教学和科研工作

    • 中图分类号: X705;P578.94;P619.23

    Preparation of Mineral Polymer from Potassium Feldspar Wastes: An Experimental Study

    • 摘要: 以福建沙县田口钾长石尾矿粉体为主要原料, 以煅烧高岭石作配料, 硅酸钠作结构模板剂, 氢氧化钠作激活剂, 进行了制备矿物聚合材料的实验研究.实验样品静置固化7~ 2 8d, 其抗压强度高达19.4~ 2 4.9MPa, 耐酸性、耐碱性指标均优于相似建材的国家标准.在配料组成中, 控制高岭石用量为2 0 %, 适当提高硅酸钠的用量和固/液比, 有利于提高制品的力学性能.实验表明, 材料抗压强度随固化时间的延长而呈抛物线式发展.矿物聚合材料的形成过程为: 铝硅酸盐固体组分的溶解络合、分散迁移、浓缩聚合、脱水硬化.由铝硅酸盐凝胶相固化而成的基体相, 其化学组成与沸石相近, 微观结构极可能与蛋白石类似, 物理形态上呈三维网状结构, 将未溶解的晶质颗粒胶结为坚硬块体, 是矿物聚合材料获得良好力学性能的结构基础.

       

    • 图  1  实验样品G336b微观结构的SEM照片

      plg.斜长石; qtz.石英; mtx.基体相

      Fig.  1.  SEM photograph showing textural interfaces between crystal particles and matrix phase of sample G336b

      图  2  拟合计算的材料抗压强度与实测强度的对比

      Fig.  2.  Comparison of compressive strengths with those determined by the expriments

      图  3  优化工艺条件下材料抗压强度对配料组成和固化时间关系

      Fig.  3.  Correlation between compressive strengths and initial proportion of the components and solidifying time at the optimal technical condition

      图  4  不同固化时间的样品的X射线粉末衍射

      由下到上, 样品分别固化0, 3, 7, 14, 28 d

      Fig.  4.  XRD patterns for mineral polymers with different times of solidification

      图  5  不同固化时间的样品的红外光谱吸收

      由下到上, 样品分别固化3, 7, 14, 28 d

      Fig.  5.  Infrared spectra for mineral polymers with different times of solidification

      表  1  钾长石尾矿的化学分析结果

      Table  1.   Chemical analysis of potassium feldspar mine waste

      表  3  矿物聚合材料样品G336b的化学成分分析结果

      Table  3.   Chemical component analysis of the geopolymer, sample G336b

      表  2  代表性矿物聚合材料样品的实验结果

      Table  2.   Experimental results of representative geopolymer specimens

      表  4  材料强度随固化时间变化的实验结果

      Table  4.   Experiment results showing the variation of geopolymer's strength with solidifying time

      表  5  样品G672b耐酸碱性的实验结果

      Table  5.   Experimental results of chemical stabilities of sample G672b in 5%HCl and 1 mol/L NaOH solutions

      表  6  钾长石尾矿滤液中Si和Al的含量

      Table  6.   Leached Si and Al concentrations of the mine waste in 10 mol/L NaOH and KOH solutions

      表  7  材料抗压强度对配料组成和固化时间的回归分析结果

      Table  7.   Regression coefficients of compressive strength as a function of component molar fractions and solidifying time

    • [1] 马鸿文, 杨静, 任玉峰, 等. 矿物聚合材料: 研究现状与发展前景[J]. 地学前缘, 2002, 9(3)(印刷中).

      MA H W, YANG J, REN Y F, et al. Mineral polymer: current developments and prospects[J]. Earth Science Frontiers, 2002, 9(3)(in press).
      [2] 马鸿文. 工业矿物与岩石[M]. 北京: 地质出版社, 2002. 480.

      MA H W. Industrial minerals and rocks[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2002. 480.
      [3] Van Jaarsveld J G S, Van Deventer J S J, Lorenzen L. The potential use of geopolymeric materials to immobolise toxic metals: PartⅠ. Theory and applications[J]. Miner Eng, 1997, 10: 659-669. doi: 10.1016/S0892-6875(97)00046-0
      [4] Van Jaarsveld J G S, Van Deventer J S J, Lorenzen L. Factors affecting the immobilisation of metals in geopolymerized fly ash[J]. Met Mater Trans B, 1998, 29: 283-291. doi: 10.1007/s11663-998-0032-z
      [5] Van Jaarsveld J G S, Van Deventer J S J. The potential use of geopolymeric materials to immobolise toxic metals: PartⅡ. Materials and leaching characteristics[J]. Miner Eng, 1999, 12: 75-91. doi: 10.1016/S0892-6875(98)00121-6
      [6] Van Jaarsveld J G S, Van Deventer J S J. Effect of the alkali metal activator on the properties of fly ash-based geopolymers[J]. Ind Eng Chem Res, 1999, 38: 3932-3941. doi: 10.1021/ie980804b
      [7] Van Jaarsveld J G S, Lukey G C, Van Deventer J S J, et al. The stabilization of mine tailings by reactive geopolymerization[J]. Publ Australas Inst Min Metal, 2000, 5: 363-371.
      [8] 徐景春, 马鸿文, 杨静, 等. 利用钾长石尾矿制备β硅灰石微晶玻璃的实验研究[J]. 硅酸盐学报, 2002(印刷中).

      XU J C, MA HW, YANG J, et al. Preparation of β-wollastonite glass-ceramics from potash feldspar tailings[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2002(in press).
      [9] 马鸿文. 结晶岩热力学概论[M]. 修订二版. 北京: 高等教育出版社, 2001. 297.

      MA H W. Introduction to thermodynamics in crystalline petrology[M]. Rev 2nd ed. Beijing: Higher Education Press, 2001. 297.
      [10] 马鸿文. 结晶岩热力学软件[M]. 北京: 地质出版社, 1999. 340.

      MA H W. Software of thermodynamics in crystalline petrology[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1999. 340.
      [11] Xu H, Van Deventer J S J. The geopolymerization of alumino-silicate minerals[J]. Int J Miner Process, 2000, 59: 247-266. doi: 10.1016/S0301-7516(99)00074-5
      [12] Xu H, Van Deventer J S J, Luckey G C. Effect of alkali metals on the preferential geopolymerization of stilbite/ kaolinite mixtures[J]. Ind Eng Chem Res, 2001, 40: 3749-3756. doi: 10.1021/ie010042b
      [13] Babushkin V I, Matveyev G M, Mchedlov-Petrossyan O P. Thermodynamics of silicates[M]. Berlin: Springer-Verlag, 1985. 276-281.
      [14] McCormick A V, Bell A T, Radke C J. Influence of alkali-metal cations on silicon exchange and silicon-29 spin relaxation in alkaline silicate solutions[J]. J Phys Chem, 1989, 93(5): 1737-1741. doi: 10.1021/j100342a014
      [15] Van Jaarsveld J G S, Van Deventer J S J. The effect of metal contaminants on the formation and properties of waste-based geopolymers[J]. Cement and Concrete Res, 1999, 29: 1189-1200. doi: 10.1016/S0008-8846(99)00032-0
      [16] 法默V C[英]. 应育浦, 汪寿松, 李春庚, 等译. 矿物的红外光谱[M]. 北京: 科学出版社, 1982.

      Farmer V C. The infrared spectra of minerals[M]. Translated by YING Y P, WANG S S, LI C G, et al. Beijing: Science Press, 1982.
      [17] Flanigan E M, Khatami H, Szymansky H A. Molecular sieve zeolite[A]. Advances in chemistry series, Vol. 101 [C]. Washington D C: American Chemistry Society, 1971. 201-209.
      [18] Darragh P J, Gaskin A J, Sanders J V. Opals[J]. Scientific American, 1976, 234: 84-95. doi: 10.1038/scientificamerican0476-84
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    出版历程
    • 收稿日期:  2002-07-21
    • 刊出日期:  2002-09-25

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