利用自燃煤矸石制备矿物聚合材料的研究

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1、桂林工学院硕士学位论文摘要矿物聚合材料是以铝硅酸盐或工业固体废物为主要原料，以高岭石作配料，硅酸钠作结构模板剂，氢氧化钠作激活剂而制成的一类新型无机非金属材料。它具有耐高温、耐酸碱、耐硫酸盐、耐冻融、低膨胀率、低收缩率、强度高、耐久性好等优点。煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物之一，到目前为止我国煤矸石的综合利用率不到50％，煤矸石的大量排放不仅占用大量耕地，而且污染环境。因此本文以煤矸石为主要原料制备矿物聚合材料，为煤矸石的综合利用开辟一条新的途径。进行了利用未经热处理的辽宁南票自燃煤矸石直接制各矿物聚合材料的研究，结果表明，直接制备出的矿物聚合物材料疏松、多孔、强度

2、较低，同时在固化过程中体积膨胀较大又有难闻的气味。分析了导致上述结果的原因。通过单因素试验，研究了自燃煤矸石煅烧温度、高岭土煅烧温度、高岭土掺量、碱掺量、水玻璃掺量、水含量、固化温度、固化时间以及放置时间对矿物聚合材料抗压强度的影响。实验结果表明，自燃煤矸石的煅烧温度为800℃时材料的抗压强度达到最大；高岭土的煅烧温度为750℃时，矿物聚合材料的抗压强度最大；当煅烧高岭土的掺量占固相量的10％时材料的抗压强度最大：随着水玻璃溶液的增加，材料的强度先增加后降低；随着氢氧化钠含量的增加材料的抗压强度先增加后降低：随着水灰比的增加，材料的抗压强度下降；随着固化温度的升高，材料的抗

3、压强度增大；当材料的固化温度为60℃，随着固化时间的延长材料的抗压强度先增加后降低：随着放置时间的延长，材料的抗压强度不断提高。通过正交实验，得到利用辽宁南票自燃煤矸石制备矿物聚合材料的优化工艺条件，并制备出7d强度高达60．6MPa的煤矸石矿物聚合材料，处于国内领先水平。对矿物聚合材料进行了XRD、DTA、IR和SEM分析，结果表明，矿物聚合材料基体相具有类似沸石无定形硅铝网络结构，化学组成是非晶质至半晶质的铝硅酸盐聚合物，外观呈现为絮凝状。分析了矿物聚合材料固化反应机理。对矿物聚合材料的耐高温、耐冻融、耐硫酸盐和耐酸碱性等进行了研究，研究结果表明，该材料具有优良的耐高温

4、、耐冻融、耐硫酸盐和耐酸碱性。关键词：煤矸石矿物聚合材料铝硅酸盐矿物聚合反应桂林工学院硕士学位论文AbstractGeopolymerisanewcategoryofinorganicnonmetalmaterial，whichismanufacturedmainlyfromvariousaluminosilicatemineralsorindustrialsolidwastes．withmetakaolinasingredient，liquidsodiumsilicateasstructuraltemplateandsodiumhydroxidesolutionasact

5、ivator．Ithasthecharactersofhiglltemperatureresistance，resistancetoalkaliandacid，resistancetosulfuricacidsalt，freeze—thawresistance，1091shrinkage。lowexpansionratio，highcompressivestrengthandsoon．Coalgangueconstitutesthelargestindustrialsolidrejectionschargedinourcountry．Fromnowon．themultipu

6、rposeuseratioofcoalgangueinourcountryislessthall50％．Ahugeamountofcoalganguesnotonlyoccupiesalargenurnheroffieldsbutalsopollutestheenvironment．Inthispaper,coalgangueisusedasmainingredienttopreparegeopolymersinordertoopenupanewwaytothemultipurposeuseofcoalgangues．Mineralpolymerpreparedfromno

7、tthemlaltreatedself-burnedcoalganguefromNanpiao．LiaoningProvinceislooseandhasalotofpores．It’scompressivestrengthislowandspacevolumeexpandsduringtheprocessofthehardeningwithanawfulodor．ThereasonscausingthoseresultsareanalysizedThecalcinedternperatureofself-burn