摘 要

本试验采用疏水絮凝工艺对不同高温处理时间的滑石进行絮凝，用浊度仪测量滑石悬浮液絮凝后的浊度变化，探究了滑石表面疏水性和疏水絮凝之间的关系。实验首先研究了煤油浓度搅拌速度和搅拌时间对滑石的影响，得出滑石疏水絮凝最佳条件。在此基础上用960°C高温处理可以破坏滑石表面疏水结构，改变滑石在体系中的接触角。高温处理的时间越长滑石表面的接触角越小。建立合理的动力学模型分析不同接触角的滑石絮凝浊度变化。结果表明滑石的接触角越大絮凝的程度和强度就越强，当滑石的润湿接触角为50°以下时，滑石的疏水絮凝作用变得十分微弱。

关键词：滑石；疏水絮凝；高温煅烧；表面润湿性

Abstract

In this experiment, hydrophobic flocculation is used to Flocculate calcined talc. The turbidity of the talc suspension was measured by turbidity meter, and the relationship between the hydrophobicity and hydrophobic flocculation of talc was explored. The effect of kerosene concentration stirring rate and stirring time on flocculation of talc was studied. The optimum conditions of talc hydrophobic flocculation were obtained. On this basis, treatment with 960 ° C high temperature can destroy the surface of the talc hydrophobic structure to change the contact angle of talc in the system. The longer the high temperature calcination time is, the smaller the contact angle of the talc surface becomes. A reasonable kinetic model was established to analyze the flocculation turbidity of talc of different contact angles. The results show that the higher the contact angle of talc is, the stronger the degree and intensity of flocculation will be, and the hydrophobic flocculation of talc becomes very weak when the wetting contact angle of talc is below 50 °.

Key words: Talc; Hydrophobic flocculation; High temperature calcination; Surface wettability.

目录

第一章 绪论 1

1.1层状硅酸盐矿物简介 1

1.1.1层状硅酸盐矿物的结构 1

1.1.2层状硅酸盐矿物的特点及面临的问题 2

1.2疏水絮凝简介 4

1.2.1疏水絮凝的研究现状 4

1.2.2亲水性和疏水性矿物疏水絮凝情况 5

1.3研究目的及意义 6

1.4研究内容和技术方案 6

第二章 实验原料、仪器和研究方法 7

2.1实验原料 7

2.1.1滑石的XRD分析 7

2.1.2滑石的SEM分析 7

2.1.3滑石的粒度分析 8

2.2实验试剂 8

2.3实验仪器和设备 9

2.4研究方法 9

2.4.1滑石疏水絮凝动力学试验 10

2.4.2高温处理滑石 11

2.5测试方法 11

2.5.1X射线衍射(XRD) 11

2.5.2粒度分析 11

2.5.3描电子显微镜(SEM) 11

2.5.4接触角测定 11

2.5.5傅里叶变换红外光谱(FT-IR) 12

第三章 滑石絮凝动力学的研究 13

3.1 煤油浓度对滑石絮凝效果的影响 13

3.2 搅拌器转速对滑石絮凝的影响 15

3.3搅拌时间对滑石絮凝的影响 17

第四章 滑石表面润湿性和和疏水絮凝之间的关系 20

4.1滑石高温处理 20

4.2高温处理滑石絮凝实验 21

第五章 结论 24

参考文献 25

致谢 27

第一章 绪论

1.1层状硅酸盐矿物简介

粘上矿物大体上可以分为晶质粘土矿物和非晶质粘土矿物两个部分。晶质粘土矿物主要是层状硅酸盐矿物，粘土矿物研究主要是层状构造硅酸盐矿物的研究。

1.1.1层状硅酸盐矿物的结构

层状硅酸盐的结构主要由硅氧四面体和铝(镁)氧八面体^[[1]]构成。

硅氧四面体是层状硅酸盐矿物最稳定的基本结构单元，在层状硅酸盐矿物中联结成层，硅氧四面体底面三个氧分别与相邻的三个硅氧四面体共用，层中硅氧四面体向四周无限延伸形成一个平面，层中硅氧四面体未共用的氧离子均朝向一个方向，硅氧四面体层平面呈六方网格状，硅氧四面体层结构如图1.1所示。

图1.1 硅氧四面体层结构

铝氧八面体是由两层氧离子或者氢氧离子堆积而成，阳离子位于其中呈八面体配位，主要配位离子为Al³ 、Mg² 等，当配位离子为Al³ 时，八面体阳离子配位离子位置只有三分之二被充填，被称为二八面体，当配位离子为Mg² 时，八面体的阳离子配位位置全被充填，称为三八面体。八面体上的每个氧离子都与相邻的三个八面体共用，无限延伸形成八面体层。

层状结构硅酸盐的基本结构由四面体层和八面体层构成，按照四面体层和八面体层结合的配比不同，可以把层状硅酸盐矿物分为1：1型层和2：1型层两种基本类型。1：1型层是指由一个四面体层和一个八面体层结合形成层状硅酸盐结构的基本构造，如图1.2所示。2:1型层即由两个四面体层和一个八面体层结合形成层状硅酸盐的基本构造如图1.3所示。在两种基本结构层的层间结合方式一样，均为四面体顶面未共用氧构成八面体的一部分，替代了羟基。层状硅酸盐由这些基本层状结构堆叠而成。1:1层型的代表矿物为高岭土，除了高岭土—蛇纹石族的层状硅酸盐矿物之外，其余基本均为2:1层型硅酸盐矿物。根据层状硅酸盐矿物中配位离子及取代离子的种类和数量不同，层状硅酸盐被分为许多不同的族，包括叶腊石—滑石族、高岭石—蛇纹石族等，不同族的矿物具有较大的性质差异。

图1.2 1:1型层状硅酸盐