中國粉體網(wǎng)6月11日訊 偏高嶺土(metakaolin, 簡稱MK) 是以高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O,AS2H2)為原料，在適當(dāng)溫度下(600～900℃) 經(jīng)脫水形成的無水硅酸鋁(Al2O3 ·2SiO2 ,AS2)。高嶺土屬于層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，層與層之間由范德華鍵結(jié)合，OH- 離子在其中結(jié)合得較牢固。高嶺土在空氣中受熱時，會發(fā)生幾次結(jié)構(gòu)變化，加熱到大約600 ℃時，高嶺土的層狀結(jié)構(gòu)因脫水而破壞，形成結(jié)晶度很差的過渡相—偏高嶺土。由于偏高嶺土的分子排列是不規(guī)則的，呈現(xiàn)熱力學(xué)介穩(wěn)狀態(tài)，具有一定的火山灰活性。
1 在高性能混凝土中的應(yīng)用
由于偏高嶺土具有很好的火山灰活性，因此偏高嶺土最大的應(yīng)用前景就是在高性能混凝土中的應(yīng)用和研究。專家通過分析認(rèn)為：眾多的研究結(jié)果表明，就水泥凈漿和砂漿的強(qiáng)度而言，摻加偏高嶺土的效果可以達(dá)到甚至超過摻加硅粉的效果。偏高嶺土在混凝土中的適宜摻量為水泥質(zhì)量的10%～20%。
高性能混凝土的一大特點就是耐久性優(yōu)異。通過實驗證明在水膠比相同的情況下，用8%～10%偏高嶺土取代水泥可使28d 和90d 齡期混凝土中氯離子擴(kuò)散系數(shù)降低至基準(zhǔn)混凝土中1/6～1/8，且略低于慘硅粉混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)。另外，對摻加偏高嶺土混凝土的抗凍性、耐蝕性、堿骨料反應(yīng)等的眾多研究結(jié)果均表明，偏高嶺土的摻入能明顯改善混凝土的結(jié)構(gòu)，使得耐久性更加優(yōu)異，其火山灰活性與硅灰相當(dāng)。
2 制備化學(xué)灌漿材料固化尾礦
用偏高嶺土制備的地聚合物能固化、穩(wěn)定有毒有害金屬尾礦。加拿大的Kam-Kotia 礦是銅、鉛、鋅礦尾礦，pH 值1.5～2.0.。用地聚合物與漿狀尾礦混合固化后，分析結(jié)果表
明，有害元素都有效固定在地聚合物基質(zhì)的三維構(gòu)架中了。
Kam-Kotia 尾礦中的砷以砷酸鐵化合物形式存在，原尾礦在標(biāo)準(zhǔn)溶濾試驗中，釋放砷達(dá)53.4mg/Kg，采用重量比10%地聚合物處理尾礦，溶濾液中的砷降至0.6mg/Kg，較原始水平降低80 倍，達(dá)到當(dāng)?shù)丨h(huán)境允許排放標(biāo)準(zhǔn)。
3 制備催化劑基質(zhì)
研究人員采用研磨-焙燒-堿處理的方法，以偏高嶺土為原料，制備了流化催化裂化催化劑大孔基質(zhì)。試驗結(jié)果表面，經(jīng)過研磨-焙燒-堿處理后，偏高嶺土中形成了100～2000nm 的大孔，所形成的大孔與偏高嶺土中原有的介孔構(gòu)成了介孔-大孔雙峰分布，以此條件下得到的偏高嶺土為FCC催化劑基質(zhì)與以高嶺土為FCC 催化劑基質(zhì)相比，重油裂化的汽油回收率從28.82%提高到了36.14%。
4 水熱合成NaY 型分子篩
用偏高嶺土水熱合成NaY 分子篩，在其晶化過程中采用超聲波成化的方法，制備出了納米NaY 分子篩符合材料，并考察了其物化性質(zhì)和催化性能。和常規(guī)分子篩符合材料相比較，納米分子篩符合材料具有較大的比表面積和中孔體積，熱穩(wěn)定性優(yōu)于常規(guī)分子篩，其結(jié)構(gòu)特征使得納米分子篩符合催化劑具有較高的微分活性、較高的輕油產(chǎn)率、較強(qiáng)的重油裂解能力，積碳少，因而具有工業(yè)應(yīng)用前景。
偏高嶺土作為一種功能性的添加材料，無論是在輔助膠凝材料應(yīng)用方面，還是在制備催化劑、分子篩方面，亦或是在電線電纜中的補(bǔ)強(qiáng)方面都有工業(yè)應(yīng)用的例子，深入研究挖掘其應(yīng)用價值，制定規(guī)范化生產(chǎn)、應(yīng)用體系，偏高嶺土必將有廣闊的市場應(yīng)用前景。
1 在高性能混凝土中的應(yīng)用
由于偏高嶺土具有很好的火山灰活性，因此偏高嶺土最大的應(yīng)用前景就是在高性能混凝土中的應(yīng)用和研究。專家通過分析認(rèn)為：眾多的研究結(jié)果表明，就水泥凈漿和砂漿的強(qiáng)度而言，摻加偏高嶺土的效果可以達(dá)到甚至超過摻加硅粉的效果。偏高嶺土在混凝土中的適宜摻量為水泥質(zhì)量的10%～20%。
高性能混凝土的一大特點就是耐久性優(yōu)異。通過實驗證明在水膠比相同的情況下，用8%～10%偏高嶺土取代水泥可使28d 和90d 齡期混凝土中氯離子擴(kuò)散系數(shù)降低至基準(zhǔn)混凝土中1/6～1/8，且略低于慘硅粉混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)。另外，對摻加偏高嶺土混凝土的抗凍性、耐蝕性、堿骨料反應(yīng)等的眾多研究結(jié)果均表明，偏高嶺土的摻入能明顯改善混凝土的結(jié)構(gòu)，使得耐久性更加優(yōu)異，其火山灰活性與硅灰相當(dāng)。
2 制備化學(xué)灌漿材料固化尾礦
用偏高嶺土制備的地聚合物能固化、穩(wěn)定有毒有害金屬尾礦。加拿大的Kam-Kotia 礦是銅、鉛、鋅礦尾礦，pH 值1.5～2.0.。用地聚合物與漿狀尾礦混合固化后，分析結(jié)果表
明，有害元素都有效固定在地聚合物基質(zhì)的三維構(gòu)架中了。
Kam-Kotia 尾礦中的砷以砷酸鐵化合物形式存在，原尾礦在標(biāo)準(zhǔn)溶濾試驗中，釋放砷達(dá)53.4mg/Kg，采用重量比10%地聚合物處理尾礦，溶濾液中的砷降至0.6mg/Kg，較原始水平降低80 倍，達(dá)到當(dāng)?shù)丨h(huán)境允許排放標(biāo)準(zhǔn)。
3 制備催化劑基質(zhì)
研究人員采用研磨-焙燒-堿處理的方法，以偏高嶺土為原料，制備了流化催化裂化催化劑大孔基質(zhì)。試驗結(jié)果表面，經(jīng)過研磨-焙燒-堿處理后，偏高嶺土中形成了100～2000nm 的大孔，所形成的大孔與偏高嶺土中原有的介孔構(gòu)成了介孔-大孔雙峰分布，以此條件下得到的偏高嶺土為FCC催化劑基質(zhì)與以高嶺土為FCC 催化劑基質(zhì)相比，重油裂化的汽油回收率從28.82%提高到了36.14%。
4 水熱合成NaY 型分子篩
用偏高嶺土水熱合成NaY 分子篩，在其晶化過程中采用超聲波成化的方法，制備出了納米NaY 分子篩符合材料，并考察了其物化性質(zhì)和催化性能。和常規(guī)分子篩符合材料相比較，納米分子篩符合材料具有較大的比表面積和中孔體積，熱穩(wěn)定性優(yōu)于常規(guī)分子篩，其結(jié)構(gòu)特征使得納米分子篩符合催化劑具有較高的微分活性、較高的輕油產(chǎn)率、較強(qiáng)的重油裂解能力，積碳少，因而具有工業(yè)應(yīng)用前景。
偏高嶺土作為一種功能性的添加材料，無論是在輔助膠凝材料應(yīng)用方面，還是在制備催化劑、分子篩方面，亦或是在電線電纜中的補(bǔ)強(qiáng)方面都有工業(yè)應(yīng)用的例子，深入研究挖掘其應(yīng)用價值，制定規(guī)范化生產(chǎn)、應(yīng)用體系，偏高嶺土必將有廣闊的市場應(yīng)用前景。
