高鋁粉煤灰制備莫來石晶須的實驗研究

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1、卷(Volume)30,期(Number)2,總(Tota1)120礦物巖石頁(Pages)33—37,2010,6,(Jun,2Olo)JMINERALPETROL高鋁粉煤灰制備莫來石晶須的實驗研究姜曉謙,李金洪,童玲欣,周文彩,劉麗麗(中國地質(zhì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,北京100083)【摘要】以高鋁粉煤灰、NH4A1(SO)2·12H2O和NaH2PO4·2H2O等為原料,設(shè)計配方研究溫度對莫來石晶須生長的影響。運用X射線粉末衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)等手段,對莫來石及晶須形成過程進

2、行表征,結(jié)果表明:當(dāng)A1O。/SiOz摩爾比為0.32,燒結(jié)溫度1400C,保溫時間6h,可獲得直徑為0.2mm~0.5mm,長徑比為17~30的莫來石晶須?!娟P(guān)鍵詞】高鋁粉煤灰;莫來石;晶須中圖分類號:O784文獻標識碼:A文章編號:10Ol~6872(2010)02—0033—05莫來石晶須(3A1O?!?SiO)由于具有耐高上煅燒高嶺土,合成了長度為10m~20/am,直徑溫、抗氧化、熱膨脹系數(shù)小、高溫強度高以及抗熱震為1/am~2/am的莫來石晶須;Katsuki等在性能好等優(yōu)點,成為一種優(yōu)異

3、的陶瓷基復(fù)合材料補1600℃以上煅燒高嶺土,合成了長徑比小于8.5強劑_1]。莫來石的結(jié)構(gòu)呈鏈狀,其晶體自然生長形的莫來石晶須;Katsuki等[6在l400℃~1600℃狀為沿C軸延伸的長柱狀、針狀,因而可通過控制合分解瓷土發(fā)現(xiàn)在氧化鋁顆粒表面生長的莫來石晶成條件來獲得莫來石晶須]。須,其長度為50/am~200/am,直徑為1/am~3“1TI。莫來石晶須的制備方法通常有AlO。一SiO。凝Peng,etal_7在天然黃玉中添加了質(zhì)量分數(shù)為膠煅燒法、Al。o。與SiO。粉末燒結(jié)法、礦物分解法、0.

4、5的A1F。,經(jīng)高溫下熱分解制備出平均長度為氧化物摻雜法、原位生長法等]。近幾年,制取莫來100mm的莫來石晶須。Kim等通過煅燒高嶺石晶須取得了較大的進展如:Perera【4在1650。C以土、NHAl(SO)·12H0等混合料在1400℃合收稿日期:2009—11—22;改回日期:2010—05—14基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(4O6O2O08);教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃資助(NCET一08—0828)作者簡介:姜曉謙,女,23歲,本科生,材料科學(xué)與工程專業(yè),研究方向:礦物材料.通訊作

5、者:李金洪,男,教授.E—mail:jinhong@eugb.edu.cn礦物巖石成直徑為0.5mill,長徑比大于l7的莫來石晶須。長的影響都需要有進一步的實驗來明確。Park等_g]通過煅燒含A1。o。23.29的粉煤灰,可在1300oC合成直徑為0.6mm~1.8mill,長徑比1實驗部分大于3O的莫來石晶須。這些研究表明復(fù)合材料可以獲得長徑比更大的晶須。1.1原料及配料組成我國粉煤灰每年排放量約為1.8億t_1,近年實驗用高鋁粉煤灰(BF一1)取自北京石景山電來在水泥、混凝土、建筑材料、陶瓷、

6、道路基地建設(shè)、廠,其化學(xué)組成如表1所示。首先將粉煤灰在600礦物填料等領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用¨1,但大部℃煅燒2h除去殘余碳。實驗用其他原料硫酸鋁銨分仍作堆存處理口,其高效資源化利用問題越來越(NHAl(SO)·12HO)、磷酸二氫鈉(NaHPO受到關(guān)注。前期研究側(cè)重于利用添加劑降低高鋁粉·2Hzo)和二氧化硅(SiO)購自北京化學(xué)試劑廠,煤灰合成莫來石的溫度,實驗表明VO可降低高均為分析純。實驗設(shè)計的質(zhì)量配比及鋁硅摩爾比見鋁粉煤灰合成莫來石的溫度并提高其性能l_1。;添加表2。NaO,YO。對高鋁

7、粉煤灰合成莫來石有明顯改1.2晶須制備善L】。然以高鋁粉煤灰為原料合成小尺寸、均將除碳后的粉煤灰、NHA1(SO)·12H。O,勻、高純度莫來石晶須的可行性,及其溫度對晶須生NaHzPO·2HzO和SiO按設(shè)計的配方放入配有表1高鋁粉煤灰的化學(xué)組成.(B)/Chemicalcompositionsoftheflyash(inpercentage)墮l皇!l壘!!l!!I皇ll!l蘭l!I!ll!!l!二I!l!!!l!!!BF一148.1339.031.662.941.O53.30.210.690.7

8、70.0170.630.210.0741.5599.33表2原料質(zhì)量配比2結(jié)果與討論Table2Compositionoftherawmaterials編號fH41A21($O4fN.a(chǎn)2HH2P()O/4fA12OIars)2.1溫度對物相的影響M一1109.20.558.390.22從未煅燒的配料試樣M一1~M一4的XRD圖(圖M2109.20.474.270.321)可以看出4個試樣中莫來石含量較少,a石英是M一3109.20.432.10.42M

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