鋁土礦選礦尾礦制備聚合物填料的研究.pdf

1、鋁土礦選礦尾礦是我國(guó)特有的有色金屬尾礦，鋁工業(yè)的發(fā)展遺留下來(lái)大量的尾礦，它的存在已成為制約礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展、占用農(nóng)田、林地、危及礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境的主要因素。尾礦除含少量金屬雜質(zhì)外，主要礦物相結(jié)構(gòu)與目前塑料填料市場(chǎng)所用的鋁硅酸鹽礦物結(jié)構(gòu)類(lèi)似，在塑料填料市場(chǎng)有著廣闊的應(yīng)用前景。 尾礦主要化學(xué)成分為三氧化二鋁(Al2O3)和二氧化硅(SiO2)，質(zhì)量百分比達(dá)70％；礦物相以一水硬鋁石和高嶺石為主，質(zhì)量百分比達(dá)50％。該尾礦在選礦時(shí)已進(jìn)

2、行了磨礦，粒度較細(xì)(d90≤65μm)，易超細(xì)加工，本研究利用鋁土礦選礦廠尾礦庫(kù)里的礦漿作原料，烘干后，分別用干法和濕法兩種方式對(duì)干粉進(jìn)行超細(xì)加工，獲得優(yōu)化的粉磨工藝。粉磨后的粉體粒度均勻、d90≤10μm、呈類(lèi)球狀、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性好、有一定的阻燃能力，符合塑料填料的基本要求。 研究工作中采用鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、硅油及季銨鹽表面活性劑，對(duì)超細(xì)尾礦粉體進(jìn)行表面處理，證明不同表面活性劑存在一個(gè)最佳用量范圍，根據(jù)尾礦粉體

3、特性，通過(guò)分析與比較，選用硅烷偶聯(lián)劑(KH)鈦酸酯偶聯(lián)劑(NDZ)對(duì)粉體進(jìn)行復(fù)合改性，效果顯著，改性后粉體的活化指數(shù)為90％；潤(rùn)濕角為130°；吸油量為14ml/100g；粉體的分散性得到改善，比表面積由10.9m2/g增加至11.7m2/g。這些結(jié)果表明，表面處理改變了尾礦粉體的表面極性，其表面由親水性變?yōu)槭杷?，改性后的尾礦粉體以低聚態(tài)粒子形式存在，粉體的分散性得到改善；用紅外光譜對(duì)改性尾礦粉體進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)改性填料在2959.71

4、cm-1存在偶聯(lián)劑特征峰，說(shuō)明尾礦粉體表面存在偶聯(lián)劑化學(xué)鍵；掃描電鏡(SEM)的形貌觀察及能譜(EDAX)分析發(fā)現(xiàn)，尾礦中不同礦物表面結(jié)合改性劑具有選擇性，一水硬鋁石以NDZ為主，高嶺石以KH為主。 選用處理較好的改性尾礦粉體，共混聚氯乙烯(PVC)基料，造粒、熔融擠出、制備PVC復(fù)合材料。對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行物理、力學(xué)、熱性能研究，結(jié)果表明，填料發(fā)揮了其成分復(fù)雜的多組分效應(yīng)，填充PVC復(fù)合材料的剛性和耐熱性比純PVC基體有所提高，在

5、填料為40份時(shí)，流動(dòng)加工性好；并且偶聯(lián)劑有增塑、潤(rùn)滑作用，改性尾礦粉體能夠均勻分散在PVC基體中，填充的PVC的力學(xué)性能好，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為7.8kJ/m2、拉伸強(qiáng)度為33.8MPa、斷裂伸長(zhǎng)率為17％、維卡軟化溫度為86.1℃。掃描電鏡(SEM)的斷面形貌觀察發(fā)現(xiàn)，改性尾礦粉體填料具有成核作用，加入后不改變PVC基體的晶型，界面結(jié)合牢固，填料在PVC基體中相容性、潤(rùn)濕性好。PVC制品性能指標(biāo)達(dá)到企業(yè)提供的標(biāo)準(zhǔn)，性能滿足應(yīng)用要求。本