苏州高岭石的热变过程研究

运用X射线衍射、红外光谱及固体高分辨核磁共振等手段，研究了苏州高岭石560～1600℃热变产物，结果显示：①高岭石．偏高岭石．莫来石的转变系列存在结构上的连续性，其转变经历了脱羟阶段（约400～600℃），偏高岭石阶段（600～800℃），相分离阶段（800～1100℃），莫来石阶段（1100～1600℃）；②莫来石形成过程没有出现AlO3的大量分凝，但存在SiO2分凝；③偏高岭石．莫来石转变过程的中间相为Al-Si尖晶石和准莫来石；④引起1000℃放热反应的主要因素是SiO2的大量分凝，其次是准莫来石等过渡相的形成。     

高岭石热转变产物^29Si、^27Al魔角旋转核磁共振研究

运用魔角旋转核磁共振结合红外光谱及X射线衍射等手段，研究了苏州高岭石的560－1600℃热转变产物，主要获得以下结论：（1）高岭石－偏高岭石－莫来石的转变系列的确存在结构上的连续性。其转变经历了几个阶段；脱羟阶段（400－600℃），偏高岭石阶段（600－800℃），相分离阶段（800－1100℃），莫来石阶段（1100－1600℃）。（2）莫来石形成过程没有出现Al2O3的大量分凝，但存在SiO2的分凝。（3）偏高岭石－莫来石转变过程的中间相为Al-Si尖晶石和准莫来石。（4）引起1000℃放热反应的主要因素是准莫来石的形成。     

高岭石热转变产物~(29)Si、~(27)Al魔角旋转核磁共振研究

运用魔角旋转核磁共振结合红外光谱及X射线衍射等手段 ,研究了苏州高岭石 5 60～ 160 0℃热转变产物 ,主要获得以下结论 :①高岭石 偏高岭石 莫来石的转变系列的确存在结构上的连续性。其转变经历了几个阶段 :脱羟阶段 ( 4 0 0～ 60 0℃ ) ,偏高岭石阶段 ( 60 0～ 80 0℃ ) ,相分离阶段 ( 80 0～ 110 0℃ ) ,莫来石阶段( 110 0～ 160 0℃ )。②莫来石形成过程没有出现Al2 O3的大量分凝 ,但存在SiO2 的分凝。③偏高岭石 莫来石转变过程的中间相为Al Si尖晶石和准莫来石。④引起 10 0 0℃放热反应的主要因素是准莫来石的形成。     

煅烧温度对高岭石相转变过程及Si、Al活性的影响

通过对吉林通化煤系高岭石和美国Georgia高岭石在200～1300℃热处理产物的MASNMR谱和XRD,IR,DTA等的研究,主要获得如下结论：①煅烧高岭石的相转变经历了四个阶段——脱羟阶段（约550℃）,偏高岭石阶段（550～850℃）,SiO2分凝（850～1100℃）及Al2O3分凝阶段（950～1100℃）,莫来石、方英石形成阶段（1100℃以上）;②偏高岭石-莫来石的相转变过程中存在SiO2和Al2O3的分凝,其中SiO2的分凝温度是850℃,而Al2O3的分凝温度是950℃;③1100℃开始,由偏高岭石分凝形成的非晶质SiO2一部分和Al2O3-γ发生反应生成了莫来石,一部分结晶为方英石;④煅烧高岭石Si、Al活性总体上随着煅烧温度的增高逐渐增强,其中Al的活性在900℃时达到最高,Si在1100℃时达到最高,当温度超过这两个临界点时,Si、Al活性将迅速下降。     

煤系高岭石/醋酸钾插层复合物热相变研究

高岭石插层复合物作为新型矿物材料现已被广泛应用。然而,插层复合物热稳定性较难控制使其在聚合物中的应用一直受到限制。本文应用热分析、X射线衍射、质谱及发射红外光谱等表征技术对煤系高岭石/醋酸钾插层复合物受热分解产物及微结构变化进行了研究。结果表明,煤系高岭石/醋酸钾插层复合物热相变主要经历以下几个阶段:插层水脱嵌(约350℃),插层剂醋酸钾脱嵌(约400℃),脱羟基(约450℃),偏高岭石形成(450~550℃),KHCO3出现(约600℃),KHCO3热分解形成K2CO3和KAl Si O4出现(约700℃),热解产品K2Al2Si O4出现(约800℃),K4Al2Si2O3出现(900~1000℃),大量K3Al O3形成阶段(1100℃及以上)。此外,还发现通过控制插层率和加热温度,可实现高岭石插层复合物的可控分解、新物相合成与转变,从而有利于新材料的合成。     

叶蜡石高温相转变的实验研究

通过差热分析、X射线衍射分析、红外光谱分析和魔角旋转核磁共振等测试手段,研究了日本广岛胜光山叶蜡石在20~1 300 ℃下煅烧的相转变过程。结果表明,叶蜡石的高温相转变经历了4 个阶段:叶蜡石阶段(室温~662 ℃),偏叶蜡石阶段(662~1 100 ℃),不定形SiO2 与莫来石形成阶段(1 100~1 200 ℃)和莫来石与方石英共存阶段(1 300 ℃~)。叶蜡石在662 ℃时失去结构水转变为偏叶蜡石。偏叶蜡石从1 100 ℃开始转变为莫来石,同时伴随有不定形SiO2 生成。1 300 ℃时,不定形SiO2 进一步结晶形成方石英。     

偏岭石及煅烧高岭石的红外光谱研究

通过对偏岭石和相应煅烧高岭石的红外光谱测定,发现偏岭石同煅烧高岭石在结构上有很大的差异。在偏岭石中不存在非晶态SiO_2相,其中Si—O_4四面体同Al—O_6八面体是相互聚合的:煅烧高岭石(600～995℃)中则不同,其中Si大部分是以独立的非晶态SiO_2相存在,而同其中的Al_2O_3相分离。偏岭石同煅烧高岭石的关系是:对偏岭石进行一定温度的煅烧,它可以转变成像煅烧高岭石一样的结构状态。     

高岭石—莫来石反应系列：^27Al和^29SiMAS NMR研究

根据艰我国八个不同成因和特征的高岭土样品在４５０－１４５０℃热处理产物的ＭＡＳ ＮＭＲ谱和ＸＲＤ，ＩＲ，ＤＴＡ等研究结果，结合有关资料讨论了高岭石－莫来石反应序列的几个重要问题：１．高岭石的结构，尤其是五配位铝；２．９８０℃放热峰后的高温相是γ－Ａｌ２Ｏ３而不是Ａｌ－Ｓｉ尖晶石；３．对于莫来石化过程，认为初始莫来石８５０－９５０℃变高岭石形成，二次莫来石由分凝的ＳｉＯ２和γ－Ａｌ２Ｏ３在１２００－     

叶蜡石加热相变及其演化特征

通过对叶蜡石20～1 300℃热处理产物进行系统的差热分析、X射线衍射分析和红外光谱分析等的研究,发现叶蜡石加热相变过程具有明显的阶段性.根据主要物相及其变化和组合特征,可以将叶蜡石的加热相变过程分为4个阶段,即叶蜡石阶段(室温～660℃)、偏叶蜡石阶段(660～1 100℃)、不定形SiO2 与莫来石形成阶段(1 100～1 200℃)、莫来石与方石英共存阶段(≥1 300℃).     

煤矸石粘土工业利用的X射线研究

本文利用X射线衍射分析方法对徐州某煤矿的煤矸了进行实验,阐明煤矸石工业利用途径。实验表明:该煤矸石的矿物组分比较简单,主要有高岭石、石英;化学成分以SiO_2(57·26%)、Al_2O_3(20.22%)为主,经高温衍射实验,高岭石的分解温度为560—600℃;莫来石生成的温度为1000—1300℃。经X射线衍射定量,高岭石含量为40%左右,莫来石含量33%左右。     

高铝粉煤灰合成莫来石的SEM和XRD研究

以Al2O3含量为52.72%的高铝粉煤灰和工业氧化铝为原料,在1300～1500℃保温2～4h合成了平均含量超过70%的M50、M60和M70莫来石。用SEM和XRD研究了合成莫来石的显微结构和物相组成。结果表明,未经盐酸处理的粉煤灰比用盐酸处理过的粉煤灰合成的莫来石的晶体和长径比大;随粉煤灰中Al2O3含量的增高,合成的莫来石的晶体尺寸和长径比变小,合成莫来石的温度需相应提高至1500℃;恒温时间长短对合成莫来石的影响远小于烧结温度的影响,高温下缩短恒温时间比低温下延长恒温时间有利于莫来石的生成。以高铝粉煤灰为原料合成M50和M60莫来石较为适宜,Al2O3与SiO2的质量比应控制在1.5～2.0。     

机械研磨对平鲁煤系高岭石热行为的影响

对煤系高岭石进行0-2h的研磨之后，再在900℃、1000℃、1400℃的温度条件下分别对其加热1h，然后利用X射线衍射（XRD）、差热分析（DTA）、红外光谱（IR）等手段，研究机械研磨对于煤系高岭石晶体结构的破坏作用以及对其热行为的影响。结果显示，煤系高岭石被研磨1h之后，高岭石的晶体结构几乎全部跨塌。把研磨1h的煤系高岭石加热到1000℃（加热1h），便能形成结晶良好的莫来石。     

利用高铝粉煤灰合成莫来石的实验研究

利用粉煤灰合成莫来石具有良好的工业发展前景,但由于普通粉煤灰中Al2O3含量较低使得合成莫来石时必须添加大量工业氧化铝,从而增加了合成成本.利用高铝粉煤灰直接制备M50莫来石以及高铝粉煤灰与少量工业氧化铝混合合成M60和M70莫来石,其物理性能可以达到我国<烧结莫来石>标准(YB/T5267-2005),这大大降低了合成成本.研究表明,用未处理过的高铝粉煤灰直接制备低牌号莫来石(M50)适宜的烧结温度为1400 ℃,用处理过的高铝粉煤灰或合成高牌号莫来石(M60、M70)适宜的烧结温度为1500 ℃;恒温时间对合成莫来石的影响远小于烧结温度,高温下缩短恒温时间比低温下延长恒温时间有利于莫来石的生成.     

煤系地层中高岭石的形态-成因类型

大量的透射电子显微镜(TEM)观察表明:煤系地层中的主要粘士矿物——高岭石有独特的形貌特征。这些特征反映物源、沉积环境以及成岩后生作用的特点。本文将矿物形态与成煤各阶段的地质环境相联系,把煤系地层中高岭石划分为碎屑状高岭石、胶凝状高岭石、玻屑状高岭石、鳞片状高岭石四种形态-成因类型。它们相应的成因类型为沉积成因、胶体成因、火山灰蚀变成因、成岩变质成因。认识和研究高岭石矿物的形态与成因,在煤田地质学领域中有理论和实用意义。     

准格尔电厂高铝粉煤灰直接制备M50莫来石的实验研究

利用粉煤灰制备莫来石是粉煤灰高附加值资源化利用研究的一个重要方面,但由于普通粉煤灰中A12O3含量较低,使得制备过程中必须添加大量工业氧化铝,从而增加了合成成本.采用正交实验的方法,利用准格尔电厂高铝粉煤灰直接制备M50莫来石,并用阿基米德法测定莫来石样品的物理性能.经过XRD和SEM对制备的莫来石样品进行物相组成和显微结构研究,结果表明:利用高铝粉煤灰直接制备M50莫来石的物理性能可以满足<烧结莫来石>标准的质量要求.烧结样品其物相组成主要是莫来石和少量的玻璃相.影响烧结合成莫来石的主要因素是烧结温度,其次是恒温时间和试样的成型压力,高温下缩短恒温时间比低温下延长恒温时间有利于莫来石的形成,利用高铝粉煤灰直接制备MS0莫来石适宜的烧结温度为1400℃～1500℃,恒温时间以2h～3h为宜.     

广西合浦新屋面高岭石矿物学特征及其形成途径

在野外实地考察的基础上,结合X射线衍射、扫描电镜(SEM)、化学成分分析等测试技术,对广西合浦新屋面高岭土矿床的风化物进行了研究。X射线衍射分析表明,黏土矿物主要为高岭石、伊利石、石英、正长石及斜长石。高岭石结晶度在0.489～1.210之间,随着深度的逐渐减小,高岭石逐渐增多,长石逐渐减少,高岭石的结晶程度则呈现变好的趋势,反映出花岗岩中原生矿物高岭土化程度逐渐加强。SEM结果表明,随着风化程度的加强,高岭石发育越来越好,晶形越来越完整。化学成分分析显示w(Al2O3)和w(K2O)互为消长关系,且随着深度的增大,Al2O3逐渐减少,K2O逐渐增多。该区长石蚀变为高岭土,可以经由绢云母中间阶段再转变形成高岭石和直接转变形成高岭石这两个途径。     

基于等转化法及多元非线性拟合的高岭石非等温脱羟基动力学分析

采用Netzsch STA409PC同步热分析仪研究了苏州高岭石(KW125)在30℃~1 200℃间的热分解过程。采用"Netzsch Thermokinetics software"软件对其脱羟基机理进行了非等温动力学研究。基于等转化法评价了反应活化能及反应进程的依存关系。基于多元非线性拟合确定了最可能反应机理及动力学参数。研究结果表明:苏州高岭石在30℃~1200℃温度范围的热分解为脱羟基与相转变等两个阶段。其脱羟基(30℃~800℃)过程中活化能呈现三个变化:197.68 kJ/mol±12.95 kJ/mol→181.04kJ/mol±18.98kJ/mol→269.7kJ/mol±14.64kJ/mol。脱羟基反应遵循三步连续反应模型t:f,f;(D3-Fn-Fn),一个三维扩散(D3)反应,然后是两个n序列(Fn)反应。第一步,f(α)=3(1-α)^2/3/(2(1-(1-α)^1/3),E1=185.27 kJ/mol,logA=10.83s^-1;第二步,f(α)=(1-α)^n,n=1.75,E2=187.81 kJ/mol,logA=10.32s^-1;第三步,f(α)=(1-α)^n,n=4.4,E3=262.70 kJ/mol,logA=13.26s^-1。     

含金络合离子[Au(Sb_2S_4)]~-在高岭石表面吸附的量子化学研究

用离散变分Xα 量子化学计算方法 ,研究了络合离子 [Au(Sb2 S4) ]-吸附在粘土矿物高岭石晶体边缘时 ,它们之间的化学键性质。根据所选用的络合离子 [Au(Sb2 S4) ]-处于基面及侧面不同位置的 10个模型的计算结果 ,表明当络合离子 [Au(Sb2 S4) ]-位于高岭石晶片的侧面时 ,比其位于基面时更为稳定 ,而且与高岭石晶片侧面中的O形成共价键。     

热处理电气石的物相转变

通过差热分析（DTA）、热处理和X射线衍射分析（XRD）等手段，研究我国西北某地区产的黑色电气石在热处理过程中的相转变过程，实验发现850℃热处理2h，电气石晶体结构的[Si6O18]复三方环和[BO3]三角结构已开始破坏，并出现新的物相－莫来石（Al2.35Si0.64O4.82)，铝硼氧化物（Al5BO9)和赤铁矿（Fe2O3)；890℃时，电气石分解形成的莫来石（Al2.35Si0.63O4.82)和赤铁矿（Fe2O3)量增加，并有新物相（Al2O3)9。97(B2O3)1.99形成；1010℃时，莫来石合成体系的Si、Al和O的原子个数比发生了变化（Al4.868Si1.132O9.566)，出现矽线石（Al2SiO5)、镁橄榄石（Mg2SiO4)、顽辉石（Mg(SiO)3)和镁铝硅硼酸盐（Mg2Al4Si4B4O37)等新物相。     

黔西北玄武岩风化壳稀土地球化学特征

黔西北玄武岩风化壳中的稀土矿是一个分布广泛、稀土含量较高的新类型稀土矿。本文主要通过岩相学、矿物学和地球化学的方法,系统研究了该稀土矿层的岩石组构、矿物组合及地球化学特征,探讨了该地区稀土迁移富集机理。结果显示该风化壳稀土矿层厚度大(单层厚度0.1～0.5 m,总厚度约5～15 m)。矿石中主要矿物为高岭石(60%～80%),次要矿物为蒙脱石(2%～8%)、赤铁矿(5%～20%)。稀土总量较高(144～2288×10-6),具轻稀土富集特征,并且稀土含量高的样品均为高岭石粘土岩。稀土配分模式图中显示明显负铕异常(0.22～0.85),铈异常变化较大(0.86～1.63)。综合分析认为玄武岩风化壳中的稀土元素的富集和高岭石的含量密切相关,稀土元素可能在偏还原的环境中被高岭石颗粒吸附。