宜昌煤矸石粉体表面改性红外光谱分析和机理研究.pdfVIP

宜昌煤矸石粉体表面改性红外光谱分析与机理研究 刘新海，李一波，郭敏，郝小非 摘要：本研究是在大量实验室试验和半工业试验研究基础上，应用多学科的相关理论及现代测试分析技术对宜昌煤矸 石超细粉碎、表面改性工艺进行试验研究，通过红外吸收光谱分析，证明了表面改性产品结合物的存在。 关键词：煤矸石，表面改性，红外吸收光谱分析，帝J备机理 1 前言 宜昌煤矸石赋存于二叠纪下统马鞍组，矿物的成份单一，主要为高岭石，矿物含量达90％以上，宜昌煤矸 石为灰色、灰白色、浅灰黑色，块状，泥质结构，较坚硬，具胶状感，贝壳状断口，矿块遇水或经敲击会破碎成不 规则片块。该地区煤矸石分布很广，近千平方公里内都有矿层出露，层位较稳定，标志明显，矿层一般在lm左 右，最厚达7—8m，矿体呈透镜状、藕节状和似层状，矿体明显受二叠纪与石炭纪之间的侵蚀的地形的控制。矿 床规模比较大，储量在5000万吨以上，易于开采。 2 煤矸石物化性能 2．1 样品化学多项分析 试验样品为宜昌煤矸石，宜昌煤矸石的主要成分是高岭土，具有典型的1：1型二八面体层状硅酸盐矿物， 表1。 表1 煤矸石原矿／煅烧鲫磨产品化学多项分析结果 成分 Si02 A1203 如O， 弱02 K20 Na20 烧失 原矿样／wt％ 44．75 37．82 O．68 0．85 0．05 0．05 14．32 煅烧样／wt％ 53．45 44．43 O．81 1．oo 0．04 0．04 0．50 浏试单位：中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所测试中心 分析结果表明，原矿Si02与．AI：0，的物质摩尔1锄 比约为2，且Fe、Ti、K、Na等杂质含量较低，说明 1咖 高岭石含量高，接近矿物理论含量。 2．2样品x．一射线衍射分析 雹 原矿x一射线衍射分析结果见图l。煅烧样 要叫 x～射线衍射分析结果见图2。 置嘲 从煤矸石原矿的x一射线衍射粉晶图谱看， 善 结晶完好的煤矸石衍射峰数目多，峰形狭窄，尖锐 墨枷 对称。随结晶度下降，某些衍射峰合并，出现宽而 誊 锄 平缓的丘状峰。结晶完好的煤矸石可见d—val． ue=7．1494、d—value=3．5729两条峰。进一步说 明了高岭石含量高，结晶有序，和化学多项分析结 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 果一致。 翻‰AngIe犀嘲 煅烧样品X一射线衍射分析图谱显示，煅烧 图1原矿X--射线衍射图谱 153 煤矸石的曲线形态与未煅烧煤矸石的曲线形态有明显差异，高岭土衍射峰消失，新物相莫来石(撑)和方英石 (半)产生，说明此时处于一种无序的非晶质相。， (固》它g墨墨Q蠡-歪 圉2 煅烧产品】【一射线衍射图谱 3 煤矸石表面改性 煤矸石由于其特殊的成因条件，常含有一些有机质，致使矿石成灰色或黑色，这是影响煤矸石自然白度的 主要原因。通过煅烧，可以释放有机质，提高产品白度；影响煤矸石自然白度的其它原因是矿石中铁、钛等染色 物质的赋存，在煅烧过程中添加助剂，改变煅烧反应气氛，使铁、钛等染色物质挥发或转变为新的无色相物质。 试验样品的制备按图3工艺流程。 图3 表面改性煤矸石制备工艺流程示意图 4 表面改性产品红外吸收光谱分析 测试仪器为NICOLET 条件为KBr压片法，分辨率为4em一10