湖南高岭土的资源类型及低质高岭土的开发利用研究

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1、硕士学位论文第一章绪论资源问题、环境问题是当今世界的主要问题。随着近代生产和科学技术的发展，许多金属材料、有机材料的性能不能满足新的要求，人们又重新将注意力转向无机非金属材料。并且，非金属矿物及其相关材料的开发和应用，不仅可以替代原有金属材料及有机材料并超越其性能，而且是解决资源问题的新的途径，另一方面也为解决环境问题找到新的出路。近数十年，非金属矿物材料发展十分迅速。到目前为止，非金属矿物及其相关材料的开发应用己扩展渗透到国民经济的各个领域，在经济发展过程占有越来越重要的地位。高岭土作为一种非金属矿产，因具有很多优良

2、的物理性能、化学性能，而获得了广泛的的应用，现已涉及到陶瓷、电子、造纸、橡胶、塑料、搪瓷、石油化工、涂料、油墨、光学玻璃、玻璃纤维、化纤、砂轮、建筑材料、化肥、农药杀虫剂载体及耐火材料等行业，发挥着重要的作用。1．1论文的选题来源、研究背景及意义1．1．1选题来源本论文选题，是在“湘中煤矸石的高值开发利用研究”、“湖南省辰溪县长田湾一仙人湾高岭土矿普查”项目和《湖南煤矸石资源环境评价与开发利用研究》专著的基础上及查阅大量文献的前提下，并结合已有实验条件完成的。1．1．2研究背景近年来，随着环境矿物材料的发展，出现了利用

3、天然矿物治理污染物的方法，该方法是建立在充分利用自然规律的基础之上的，体现了天然自净化作用的特色，更为有利的是，采用的原料很多来源于天然矿物或矿山废弃物，使得以废治废、污染控制与废弃物资源化并行，具有“零排放”兼有“零废料”的环保意义⋯。并且，天然矿物处理方法具有处理设备简、成本低、效果好且不出现二次污染等优势，既可扩大矿物资源的综合利用，又可大幅度降低环境污染治理成本，能产生明显的经济效益和社会效益。～个时期以来的应用研究发现，粘土矿物具有环境修复(如大气、水污染治理等)、环境净化(如杀菌、消毒、分离等)和环境替代(

4、如替代环境负荷大的材料等)等功能。特别是近几年，粘土矿物在环保方面的应用越来越广泛，在污水处理、大气吸附、过滤脱色等方面的应用水平不断提高．世界上许多国家，特别是发达国家对非金属矿物在环保上的应用非常硕士学何论文第一章绪论重视，如高岭上、膨润土、沸石、硅藻土、海泡石、凹凸棒石等，在空气、污水、废水、抗菌等的处理中已获得成功的应用u⋯．就目前的研究现状来看，天然矿物在净水剂中的应用，主要是通过絮凝、吸附和离子交换作用来实现的．由于絮凝法具有成本低、使用方便、效果较好，广泛用于废水处理，是最常用的废水处理方法。絮凝剂的品种

5、不下三百种，按化学成份可分为无机、有机两大类，另外介于无机、有机之间的混合型、复合型也有一定的研究与发展“”“1。由于有机净水剂存在成本高、毒性大等缺点，所以无机絮凝净水剂目前被广泛应用、用量晟大．无机类的品种较少，主要是无机低分子量的铝和铁盐(如硫酸铝、三氯化铝、硫酸铁、三氯化铁等，复盐如硫酸铝钾、硫酸铝铵)和无机高分子化合物(如聚硫氯化铁铝、聚合氯化铝、聚硅酸铝铁、聚磷硫酸铁、聚硅酸氯化铁等)。无机低分子絮凝剂的优点是较经济、用法简单，但用量大，絮凝效果比高分子絮凝剂的絮凝效果低。无机低分子絮凝剂在水处理过程中存在

6、较大的问题，而逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。无机高分子絮凝剂是在60年代后期才在世界上发展起来的。其絮凝效果好价格相应较低，因而已逐步成为主流药剂的趋势。目前日本、俄罗斯、西欧生产此类药剂已达到工业化和规模化、流程控制自动化，且产品质量稳定，无机聚合类絮凝剂的生产己占絮凝剂总产量的30～60％。我国在无机絮凝剂方面的研究在60年代几乎与日本同时起步。近期，研制和应用聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂成为热点“5‘”3。同时，国内外用于开发净水剂的天然粘土矿物主要为高岭土(包括煤系高岭土、煤矸石)、膨润土、蛭石、凹凸棒石，

7、其中用高岭土为原料已经成功制各了氯化铝、聚合氯化铝、聚硫氯化铝、聚合氯化铝铁、聚硅酸铝铁等无机高分子絮凝净水剂，取得了很好的效果，其浊度去除率均在80％以上，有的甚至达到99％：沸石分子筛是一类具有奇妙孔洞结构的无机微孔材料，按照硅铝比的不同，可分为低硅(A型)、中硅(x、Y型)、高硅(ZS卅5型)和全硅型，由于其独特的晶体结构，使其具有良好的离子交换性、吸附性、催化性等众多优异性能，因而广泛应用于洗涤剂工业、石油化工、精细化工、环境保护以及发展新功能材料等诸多领域，在国民经济中占有重要的地位“。”3。其中，近年来，通

8、道孔径为4．12A的4A分子筛在我国石油、化工、冶金、电子技术、医疗卫生等部门有着广泛的应用，尤其在合成洗涤剂领域，随着人们环保意识的逐渐增强，易导致水体产生富营养化污染的传统洗涤助剂三聚磷酸钠(Na。P。O，。)正逐步被限用或禁用，4A分子筛作为传统洗涤助剂三聚磷酸钠的替代品日益受到人们重视，需求量不断增加。国内外已大量使用4A