鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料研究.pdf

1、鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料是一種新研制的礦物鍵合材料。該材料是以偏高嶺土與磷酸鹽溶液為原料在常溫下制備而成，具有原料來(lái)源廣，制備簡(jiǎn)單，材料強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。 本文研究了磷酸鹽A溶液濃度及加入量、高嶺土種類及細(xì)度、以及養(yǎng)護(hù)環(huán)境等因素對(duì)鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合反應(yīng)的影響。 研究結(jié)果表明，在常溫條件下，當(dāng)磷酸鹽溶液濃度在29％～52％范圍內(nèi)，在相同的濃度時(shí)，反應(yīng)所得鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料終凝時(shí)間隨著磷酸鹽溶液加入比例的減少而縮短。當(dāng)

2、磷酸鹽溶液與偏高嶺土質(zhì)量比在1.14～1.72范圍內(nèi)，在相同的質(zhì)量比時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物終凝時(shí)間在濃度為29％～52％范圍內(nèi)隨著濃度的降低而縮短。 鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料強(qiáng)度主要取決于反應(yīng)中磷氧基團(tuán)與高嶺石中Al2O3的摩爾比Np(PO43-)/Nmk(Al2O3以及水分的含量。對(duì)于偏高嶺土Zb來(lái)說(shuō)，常溫下在滿足成型要求的前提下，當(dāng)水分與高嶺土質(zhì)量比不大于0.73，且Np(PO43-)/Nmk(Al2O3)比值在1.50～1.74這一范圍

3、內(nèi)時(shí)，鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料強(qiáng)度較高，最高強(qiáng)度可達(dá)到38MPa。 偏高嶺土細(xì)度對(duì)鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料的終凝時(shí)間以及強(qiáng)度都有顯著影響，偏高嶺土的粒徑越小，反應(yīng)所得鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料的終凝時(shí)間越短。常溫下當(dāng)偏高嶺土Zb的80μm篩余為4.2％，比表面積為550m2/kg時(shí)，反應(yīng)所得鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料達(dá)到較高強(qiáng)度。 養(yǎng)護(hù)溫度以及濕度對(duì)鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合反應(yīng)有顯著的影響，在溫度相同的條件下，干燥環(huán)境更有利鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料強(qiáng)度

4、的提高。而在濕度相近的條件下，當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度升高至60℃，鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料強(qiáng)度明顯增大，此后養(yǎng)護(hù)溫度增至100℃，強(qiáng)度降低。 不同養(yǎng)護(hù)條件下鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料最高強(qiáng)度對(duì)應(yīng)Np(PO43-)/Nmk(Al2O3)比值并不相同。隨著溫度的升高以及濕度的降低，養(yǎng)護(hù)方法中鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料最高強(qiáng)度對(duì)應(yīng)Np(PO43-)/Nmk(Al2O3)有增大的趨勢(shì)。對(duì)于偏高嶺土Zb來(lái)說(shuō)，常溫下該比值為1.30，60℃干燥環(huán)境下該比值可達(dá)到1.7

5、4。 鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料在微觀上保留了高嶺土的片狀結(jié)構(gòu)。 結(jié)晶程度較差的高嶺石，煅燒所得的熱變高嶺石參與鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合反應(yīng)時(shí)反應(yīng)速度雖快，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)或溫度的提高其反應(yīng)樣品容易出現(xiàn)裂紋，不宜直接用于制備鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合材料。 結(jié)晶完好的高嶺石，煅燒所得熱變高嶺石參與鋁硅磷質(zhì)礦物鍵合反應(yīng)時(shí)反應(yīng)速度較慢，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)及溫度的適當(dāng)提高其反應(yīng)產(chǎn)物可獲得較高強(qiáng)度。在同樣的養(yǎng)護(hù)溫度下，用磷酸鹽A溶液與之反應(yīng)比用磷