铝土矿选矿尾矿制备聚合物填料的研究

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1、硕士学位论文摘要摘要铝土矿选矿尾矿是我国特有的有色金属尾矿，铝工业的发展遗留下来大量的尾矿，它的存在已成为制约矿业可持续发展、占用农田、林地、危及矿区及周边生态环境的主要因素。尾矿除含少量金属杂质外，主要矿物相结构与目前塑料填料市场所用的铝硅酸盐矿物结构类似，在塑料填料市场有着广阔的应用前景。尾矿主要化学成分为三氧化二铝(A1203)和二氧化硅(Si02)，质量百分比达70％；矿物相以一水硬铝石和高岭石为主，质量百分比达50％。该尾矿在选矿时已进行了磨矿，粒度较细(d90_<659m)，易超细加工，本研究利用铝土矿选矿厂尾矿库里的矿浆作原料，烘干后

2、，分别用干法和湿法两种方式对干粉进行超细加工，获得优化的粉磨工艺。粉磨后的粉体粒度均匀、d90<109m、呈类球状、化学性质稳定、热稳定性好、有一定的阻燃能力，符合塑料填料的基本要求。研究工作中采用钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硅油及季铵盐表面活性剂，对超细尾矿粉体进行表面处理，证明不同表面活性剂存在一个最佳用量范围，根据尾矿粉体特性，通过分析与比较，选用硅烷偶联剂(Iea4)钛酸酯偶联剂(NDZ)对粉体进行复合改性，效果显著，改性后粉体的活化指数为90％；润湿角为1300；吸油量为14ml／1009；粉体的分散性得到改善，比表面积由10．9m2／g增

3、加至11．7m2／g。这些结果表明，表面处理改变了尾矿粉体的表面极性，其表面由亲水性变为疏水性，改性后的尾矿粉体以低聚态粒子形式存在，粉体的分散性得到改善；用红外光谱对改性尾矿粉体进行分析，发现改性填料在2959．71cmJ存在偶联剂特征峰，说明尾矿粉体表面存在偶联剂化学键；扫描电镜(SEM)的形貌观察及能谱(EDAX)分析发现，尾矿中不同矿物表面结合改性剂具有选择性，一水硬铝石以NDZ为主，高岭石以KH为主。选用处理较好的改性尾矿粉体，共混聚氯乙烯(PVC)基料，造粒、熔融挤出、制备PVC复合材料。对复合材料进行物理、力学、热性能研究，结果表明，

4、填料发挥了其成分复杂的多组分效应，填充PVC复合材料的刚性和耐热性比纯PVC基体有所提高，在填料为40份时，流动加工性好；并且偶联剂有增塑、润滑作用，改性尾矿粉体能够均匀分散在PVC基体中，填充的PVC的力学性能好，悬臂梁缺口冲击硕士学位论文摘要强度为7．8kJ／m2、拉伸强度为33．8MPa、断裂伸长率为17％、维卡软化温度为86．10C。扫描电镜(SEM)I拘断面形貌观察发现，改性尾矿粉体填料具有成核作用，加入后不改变PVC基体的晶型，界面结合牢固，填料在PVC基体中相容性、润湿性好。PVC制品性能指标达到企业提供的标准，性能满足应用要求。本研

5、究工作为提高铝土矿选矿尾矿的附加值，新材料的开发和环境治理提供新的思路，具有重要的意义。关键词：铝土矿选矿尾矿，超细加工，复合改性，填料，塑料制品lI硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTBauxitetailinglSakindoflndustrialsolidwaste，whichresultsfromthedevelopmentofAlindustry．Itrestrictsthesustainabledevelopmentofmining，occupysfarmlandandpollutesenvironment．Tailingcon

6、tainsafewmetalimpurities．Itsmainmineralstructureisthesameaslayeredaluminoussilicatemineralwhichisusedasplasticfiller．Ithasabroadmarketprospect．Themainchemicalcomponentsoftailingarealuminumoxide(A1203)andsiliconoxide(SiOz)，ofwhichthecontentisashighas70％．Themainmineralphaseoftai

7、lingincludesdiasporeandkaolinwhichtakeupasmuchas50％．Tailingiseasyforultra-fineprocessingbecauseofitssmallsize(d90S65岬)．Themainstudymakesuseoforepulpasrawmaterial．Itisadoptedbothwetanddryultra·fineprocessinginordertoobtainexcellentgrindingtechnology．Thesizeoftailingpowderishomo

8、geneous(d90<10I．tm)；itsmorphologyisnear-spherical．Ithasstable