煅烧制度及激发剂对偏高岭土活性的影响

我国是一个水泥大国,在未来相当长的时期内,水泥及水泥基材料仍然是最主要的建筑材料之一。但是,水泥工业也是能源和资源消耗的大户,同时对生态环境也造成了严重的威胁。因此,必须研究如何拓宽水泥中混合材的范围,增加水泥中混合材的掺入量,以解决水泥工业面临的上述问题。高岭土(Al2O3 2SiO2 2H2O)是一种用途广泛的矿物原料,矿物结构呈层状,经高温脱水处理后,其层状结构会发生较大的改变,形成偏高岭土。偏高岭土中原子排列不规则,呈现热力学介稳状态,具有较高的火山灰活性。多年来,围绕着如何提高偏高岭土活性的问题,进行了大量的研究,其中热活化是最重要的手段之一。高岭土热活化的质量主要取决于3个因素:煅烧温度、升温速度和冷却速度。以往的研究工作大多局限于煅烧温度,关于升温速度和冷却速度的影响研究很少。由此,提出了主要研究煅烧温度、升温速度与冷却速度、煅烧时间等对偏高岭土活性的影响以及窑灰、石灰等激发剂对偏高岭土活性的激发作用。通过该课题的研究,为拓宽水泥中混合材的使用范围,减少水泥中熟料用量,改善水泥的强度等性能提供依据,同时也可为水泥企业解决窑灰的利用问题提供理论依据等。

将高岭土细粉放入匣钵中,在马弗炉内按照指定的煅烧温度和下述升温速度、冷却速度煅烧。

升温速度控制方法：

(1)慢速升温:样品从室温逐渐升到煅烧温度(大约3h);

(2)中速升温:样品在60min内从室温升到煅烧温度;

(3)快速升温:样品10min内从室温升到煅烧温度;

(4)急剧升温:先将炉升温超过煅烧温度约30󰀂,再把样品放入炉中保温煅烧。

为了了解升温速度和冷却速度对偏高岭土活性的影响,进行了不同升温速度和冷却速度下高岭土脱水的试验。将煅烧后制得的偏高岭土以10%的掺入量加入硅酸盐水泥中,按照标准稠度需水量,采用2cm∀2cm∀2cm小试体净浆成型,测试了水泥在不同水化龄期的抗压强度。经不同升温速度和冷却速度煅烧所得偏高岭土的火山灰活性不同。掺加未煅烧高岭土的B2试样活性最差;经急烧急冷制得的偏高岭土掺入水泥中后,水泥的早期强度下降最低,后期强度最高,且超过硅酸盐水泥B1试样,说明其活性最高;而掺加慢烧慢冷偏高岭土的B10试样,早期强度和后期强度都最低,说明其火山灰活性最低。

在煅烧温度、升温速度、冷却速度和其它条件一定的情况下,恒温煅烧时间也会对偏高岭土活性产生一定的影响。

可以看出,煅烧时间对偏高岭土的活性有一定的影响,但影响不是很大。在60min的范围内,随着恒温煅烧时间的延长,水泥的早期强度和后期强度先有所提高,然后略降低。在30min时达到最大。继续延长恒温煅烧时间,水泥各龄期的强度反而降低,这说明煅烧30min制得的偏高岭土活性最高。随着煅烧时间的继续延长,虽然可以使高岭土中的OH-全部脱去,但由于此时的偏高岭土已经发生重结晶现象而失去部分或全部活性,因而水泥强度降低。说明高岭土的煅烧有一个适宜的煅烧时间,实验为30min。但联系到实际,最终选择与煅30min的C3试样相差不多的C1试样,即选择恒温煅烧时间为2min进行以下实验。

煅烧时间和粉磨细度对偏高岭土的活性有一定的影响。随煅烧时间的延长,偏高岭土的活性先升高而后降低;随粉磨细度的增加,偏高岭土的活性有所增加,但变化不是很大。综合考虑能耗等因素,最终确定高岭土的煅烧时间为2min,粉磨时间为30s。

激发剂的加入有利于偏高岭土活性的提高。实验中偏高岭土活化的最佳激发剂为窑灰,其掺入量以10%为宜。

随着塑料加工技术的发展，市场对低成本、高品质的DIOA增塑剂的需求在不断增大。DIOA生产中新型高效、环保、价廉的催化剂的开发是关键。无机酸和有机酸催化剂副反应多、污染严重、不能重复回收使用，将逐渐被固体酸类和负载型钛酸酯类催化剂所替代。固体酸类和负载型钛酸酯类催化剂具有催化活性高，环境污染小，能够重复使用等优势，但较高的价格制约了其在生产企业中的广泛使用。因此，需要开发新的催化剂品种，或者提高现有催化剂的催化活性和稳定性，通过提高重复使用次数来降低生产成本。

 

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