高铝粉煤灰制备莫来石晶须的实验研究

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1、卷(Volume)30，期(Number)2，总(Tota1)120矿物岩石页(Pages)33—37，2010，6，(Jun，2Olo)JMINERALPETROL高铝粉煤灰制备莫来石晶须的实验研究姜晓谦，李金洪，童玲欣，周文彩，刘丽丽(中国地质大学材料科学与工程学院，北京100083)【摘要】以高铝粉煤灰、NH4A1(SO)2·12H2O和NaH2PO4·2H2O等为原料，设计配方研究温度对莫来石晶须生长的影响。运用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段，对莫来石及晶须形成过程进

2、行表征，结果表明：当A1O。／SiOz摩尔比为0．32，烧结温度1400C，保温时间6h，可获得直径为0．2mm～0．5mm，长径比为17~30的莫来石晶须。【关键词】高铝粉煤灰；莫来石；晶须中图分类号：O784文献标识码：A文章编号：10Ol～6872(2010)02—0033—05莫来石晶须(3A1O。·2SiO)由于具有耐高上煅烧高岭土，合成了长度为10m～20／am，直径温、抗氧化、热膨胀系数小、高温强度高以及抗热震为1／am～2／am的莫来石晶须；Katsuki等在性能好等优点，成为一种优异

3、的陶瓷基复合材料补1600℃以上煅烧高岭土，合成了长径比小于8．5强剂_1]。莫来石的结构呈链状，其晶体自然生长形的莫来石晶须；Katsuki等[6在l400℃～1600℃状为沿C轴延伸的长柱状、针状，因而可通过控制合分解瓷土发现在氧化铝颗粒表面生长的莫来石晶成条件来获得莫来石晶须]。须，其长度为50／am~200／am，直径为1／am~3“1TI。莫来石晶须的制备方法通常有AlO。一SiO。凝Peng，etal_7在天然黄玉中添加了质量分数为胶煅烧法、Al。o。与SiO。粉末烧结法、矿物分解法、0．

4、5的A1F。，经高温下热分解制备出平均长度为氧化物掺杂法、原位生长法等]。近几年，制取莫来100mm的莫来石晶须。Kim等通过煅烧高岭石晶须取得了较大的进展如：Perera【4在1650。C以土、NHAl(SO)·12H0等混合料在1400℃合收稿日期：2009—11—22；改回日期：2010—05—14基金项目：国家自然科学基金资助项目(4O6O2O08)；教育部新世纪优秀人才支持计划资助(NCET一08—0828)作者简介：姜晓谦，女，23岁，本科生，材料科学与工程专业，研究方向：矿物材料．通讯作

5、者：李金洪，男，教授．E—mail：jinhong@eugb．edu．cn矿物岩石成直径为0．5mill，长径比大于l7的莫来石晶须。长的影响都需要有进一步的实验来明确。Park等_g]通过煅烧含A1。o。23．29的粉煤灰，可在1300oC合成直径为0．6mm～1．8mill，长径比1实验部分大于3O的莫来石晶须。这些研究表明复合材料可以获得长径比更大的晶须。1．1原料及配料组成我国粉煤灰每年排放量约为1．8亿t_1，近年实验用高铝粉煤灰(BF一1)取自北京石景山电来在水泥、混凝土、建筑材料、陶瓷、

6、道路基地建设、厂，其化学组成如表1所示。首先将粉煤灰在600矿物填料等领域得到了较为广泛的应用¨1，但大部℃煅烧2h除去残余碳。实验用其他原料硫酸铝铵分仍作堆存处理口，其高效资源化利用问题越来越(NHAl(SO)·12HO)、磷酸二氢钠(NaHPO受到关注。前期研究侧重于利用添加剂降低高铝粉·2Hzo)和二氧化硅(SiO)购自北京化学试剂厂，煤灰合成莫来石的温度，实验表明VO可降低高均为分析纯。实验设计的质量配比及铝硅摩尔比见铝粉煤灰合成莫来石的温度并提高其性能l_1。；添加表2。NaO，YO。对高铝

7、粉煤灰合成莫来石有明显改1．2晶须制备善L】。然以高铝粉煤灰为原料合成小尺寸、均将除碳后的粉煤灰、NHA1(SO)·12H。O，匀、高纯度莫来石晶须的可行性，及其温度对晶须生NaHzPO·2HzO和SiO按设计的配方放入配有表1高铝粉煤灰的化学组成．(B)／Chemicalcompositionsoftheflyash(inpercentage)堕l皇!l垒!!l!!I皇ll!l兰l!I!ll!!l!二I!l!!!l!!!BF一148．1339．031．662．941．O53．30．210．690．7

8、70．0170．630．210．0741．5599．33表2原料质量配比2结果与讨论Table2Compositionoftherawmaterials编号fH41A21($O4fN．a2HH2P()O／4fA12OIars)2．1温度对物相的影响M一1109．20．558．390．22从未煅烧的配料试样M一1～M一4的XRD图(图M2109．20．474．270．321)可以看出4个试样中莫来石含量较少，a石英是M一3109．20．432．10．42M