蛭石热膨胀过程

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1、第6卷第5期过程工程学报Vol.6No.52006年10月TheChineseJournalofProcessEngineeringOct.2006高膨胀率高质量蛭石粉体研制⎯II.蛭石热膨胀过程1,2122胡光锁，李政一，朱永平，张伟刚(1.北京工商大学化学与环境工程学院，北京100037；2.中国科学院过程研究所多相反应开放实验室，北京100080)摘要：在对新疆尉犁蛭石膨胀机理研究的基础上，研究了在不同温度和加热速率条件下该蛭石的体积膨胀率，试图得到影响蛭石膨胀的主要膨胀工艺参数，开发新型节能膨胀技术.研究发现，新疆尉犁蛭石的单片体积膨胀率和集合膨胀率均随温度升高

2、而增加，但当温度超过600℃后，体积膨胀率增加缓慢.单片体积膨胀率存在很大的离散性，说明新疆尉犁蛭石不是单一的金云母−蛭石层间矿物，而是由一系列水化程度不同的金云母组成的次生变质矿.在引起蛭石膨胀的150∼300℃温度区间内出现3个吸热峰，它们分别是由与不同阳离子结合的层间水的脱除引起的.加热速率影响热膨胀过程，快速加热有利于制备高膨胀率的蛭石粉体.制备的高膨胀率蛭石的层孔直径大约为100nm，粉体的室温热导率为0.113∼0.115W/(m⋅K)，是一种性能优良的隔热材料.关键词：蛭石；膨胀；热谱分析；层孔材料+中图分类号：TD877.9文献标识码：A文章编号：100

3、9−606X(2006)05−0763−05[4][10]1前言为主，国外也曾有相似的报道.高温X射线衍射原[2]位分析表明，新疆尉犁蛭石具有多种间层结构，其差矿物蛭石(Vermiculite)系指一组含水的云母(通常是别甚至可以通过肉眼观察加以区分，如墨绿色、深黄色黑云母或金云母)经热水溶液蚀变作用和风化产生，为和黄色蛭石等，它们不但具有不同的间层结构，密度差[1−3]含镁、铁质硅酸盐的次生变质矿物.由于蛭石层间含别也较大，更重要的是具有不同间层结构的蛭石在受热有可交换阳离子及其结合水，受热超过150℃时，即沿膨胀时达到的最大膨胀率可以相差几到十几倍.着与解理面成直角

4、的方向迅速膨胀，并呈挠曲状.蛭石[2]在前期关于新疆尉犁蛭石热膨胀机理研究的基属化学成分复杂的三八面体和二八面体铝硅酸盐，化学础上，本工作主要研究影响膨胀率的工艺参数及受热过式为(Mg,Ca)0.7(Mg,Fe,Al)6.0[(Al,Si)8.0O20](OH4⋅H2O)，折程中蛭石中吸附水分、层间阳离子结合水和结构水(羟合氧化物含量(%):SiO237∼42,Al2O39∼17,Fe2O35∼18,基)的脱除行为及其对膨胀过程的影响.按单片膨胀率MgO11∼23,H2O5∼11,Ca,Na,K含量不定.因水化作用和集合膨胀率分类对蛭石进行膨胀研究，并且以不同的程度不同

5、，即使同地出产的蛭石，其化学成分也难相同，加热速率研究蛭石的热谱，此类工作目前尚属首次.特别是层间可交换阳离子的种类和浓度随着区域地质[4−7]条件的差异有很大变化.2实验蛭石在焙烧脱水过程中具有特殊的膨胀性能，体积膨胀甚至能达到20倍以上.膨胀蛭石具有体轻、隔热、2.1原料耐冻、抗菌、防火、吸水、吸音等性能，成为一种有用新疆尉犁产一级蛭石，呈片状，解理完全，片径的矿物材料，已经较大规模地用作保温、隔热和耐热材10∼40mm.料.高膨胀率蛭石微粉对于某些放射性和重金属元素、2.2热膨胀设备大分子有机质有很强的吸附功能，可以用于处理含有害ZK-50可控硅程序升温箱式电阻炉

6、，敞口瓷坩埚.[8,9]金属的废水和造纸工业污水等.蛭石在我国产地分2.3分析仪器布广、储量丰，是一种优势矿产资源，其中尤以新疆尉热谱−失重分析：德国NETZSCH公司产NETZSCH犁蛭石矿储量最大且品质优良.国内很多研究人员从矿STA449型TG−DTA−DSC联用仪，气氛为空气，流量物学的角度对新疆尉犁蛭石进行了细致的研究，发现是60mL/min，TG灵敏度0.1μg，样品质量范围0~500mg，由金云母−纯蛭石构成的间层矿物，其中以金云母−蛭石实验温度室温~1200℃，加热速率10和30℃/min.按1:1规则间层矿物和金云母−水云母分晶层间层矿物JEOLJSM

7、-6700F场发射扫描电子显微镜分析：二收稿日期：2005−12−14，修回日期：2006−03−06作者简介：胡光锁(1979−)，男，浙江省慈溪市人，硕士研究生，主要从事新型环保材料研究；李政一，通讯联系人，E-mail:lzy5595@sohu.com.764过程工程学报第6卷次电子像分辨率1.0nm(15kV),2.2nm(1kV)，背散射电样通过排水银法可以求得密度ρ.体积膨胀率VER=子像分辨率3.0nm(15kV,宽度8mm)，放大倍数25∼(ρ−ρ0)/ρ0(ρ0为未经加热的蛭石的密度)即为蛭石的集合650000，加速电压