7.1 由低廉的矿物质、废矿和盐卤制备晶须及复合材料

7.1 由低廉的矿物质、废矿和盐卤制备晶须及复合材料

(1)利用低廉的矿物质制备晶须方面研究与应用成果主要有:用黏土原料制备碳化硅晶须,由膨润土抽取超细硅酸铝和氧化铝晶须,利用沙漠砂低温合成莫来石晶须,以粉煤灰为原料合成托贝莫来石晶须,从石头中提炼出无机纤维,自白云石和石灰石矿粉中直接提取CaCO3晶须,以硅灰石、生石灰或消石灰为原料制备文石型碳酸钙和硫酸钙晶须,用天然石膏制备半水硫酸钙晶须,利用蛇纹石制备三水碳酸镁晶须,以磷石膏为原料、采用高压反应釜水热法制备含Fe3+的硫酸钙晶须,利用天然磷块岩为原料制备磷灰石晶须,用低品位天然石膏或石膏尾矿制备硫酸钙晶须,天然矿物透闪石制备硅酸钙镁晶须,以温石棉尾矿为镁源制备碱式碳酸镁晶须,页岩提钒中和渣制备硫酸钙晶须填充聚丙烯复合材料,以镁橄榄石晶须增强的镁硅质耐火材料,堇青石合成及晶须原位增强堇青石质隔热材料,镁橄榄石晶须增强的镁硅质耐火材料,利用毒重石酸解制备氯化钡并联产硫酸钙晶须,钛石膏除杂制备硫酸钙晶须,镁橄榄石晶须增强的镁硅质耐火材料,硅酸锆晶须和海藻酸钙纤维增强阻燃材料。

(2)利用废矿、尾矿和矿渣制备晶须研究与应用成果主要有:黄磷炉渣制取二水合硫酸钙晶须,菱镁矿生产亚微米级碱式硫酸镁晶须,由炼锡废渣制备二水合硫酸钙晶须,循环酸浸高镁磷尾矿制备氯磷酸钙和氯化镁晶须,以废弃磷石膏为原料水热合成碳酸钙晶须,以黄磷炉渣为原料制备碳酸钙晶须,电石渣制备硫酸钙晶须,利用磷尾矿及萃余磷酸制备石膏晶须,氟石膏渣制备硫酸钙晶须,以磷尾矿为原料生产原位改性纳米氢氧化镁晶须,稀土尾矿中钙的提取及硫酸钙晶须,镁橄榄石晶须增强的镁硅质耐火材料,石棉尾矿为供源制备碳酸镁晶须,以电石渣为原料制备硫酸钙晶须,电石渣水热合成石膏晶须。

(3)利用盐卤制备晶须研究与应用成果主要有:以卤渣为原料制取硫酸钙晶须,以海水卤水为原料制备硫酸钙晶须,利用淡化海水浓液制备碳酸镁晶须,海水卤水镁系物开发利用,盐湖提锂副产氢氧化镁制备碱式硫酸镁晶须,利用柯柯盐湖卤水制备硼酸镁晶须,盐场苦卤制备碱式硫酸镁晶须苦卤制备硼酸镁晶须,用芒硝和钙水制备二水合硫酸钙晶须,以浓厚卤水为原料制取生产高品质半水硫酸钙晶须,以白云岩和苦卤为原料制备碱式氯化镁晶须,利用柯柯盐湖卤水制备碱式硫酸镁晶须,富集盐湖卤水中碳酸锂晶须网织材料,矿卤滩晒副产物制备硫酸钙晶须,从干涸盐湖的盐卤中生产碱式溴化镁晶须高密度复合材料、硅灰石晶须/MCPA6复合材料、丁苯橡胶/甲壳素晶须(CNCs)纳米复合材料等。

具体研究和应用成果有:

1)以卤渣、干涸盐湖盐卤和海水卤水制备晶须

利用干涸盐湖的无机盐和卤水制备氧化镁晶须、碱式溴化镁晶须、碱式硫酸镁晶须。干涸盐湖是指一些青海盐湖由于常年风吹、日晒和强烈蒸发,使得盐湖处于干涸或半干涸状态。干涸盐湖中的盐卤,是指高浓度卤水失去水分后而凝结为固体块状的盐块。我国西部地区分布着众多的含锂盐湖,其盐湖类型以碳酸盐型和硫酸盐型为主,利用来自盐湖与海洋的磷石膏晶须、镁盐、钙盐等生产无机盐晶须;在这种盐卤中含有丰富的氯化镁、氯化钠等无机盐。氧化镁晶须具有不含或极少含缺陷,其原子排列高度有序,不易与其他离子共生、包埋或结合等特性。通过干涸盐湖的盐卤来制备氧化镁晶须对满足增韧补强材料及阻燃材料市场需要、变废为宝、环境保护有着重大的现实意义,也是实现盐场镁资源高值化利用的重要途径之一。因此,开发一种从盐湖盐卤制备氧化镁晶须的方法具有重大的现实意义和经济价值。

肖楚民1998年用卤渣制取硫酸钙晶须纤维,以海盐卤水经石灰乳处理后的卤渣为原料,经工业废酸溶解、加热、过滤、冷却结晶后,得到硫酸钙晶须纤维产品,产品纯度达到工业一级品标准。

王世栋2006年研究了卤水-氨法碱式氯化镁晶须的制备及影响因素,在常压下用液相反应法制备了碱式氯化镁晶须,研究了氯化镁浓度、氯化镁与氨水的摩尔比、反应温度、陈化温度、陈化时间对碱式氯化镁晶须制备的影响。根据XRD和SEM测试结果,提出了制备碱式氯化镁晶须的最佳工艺条件:①氯化镁浓度为3 mol/L;②氯化镁与氨水的摩尔比为4:1~6:1;③最佳反应温度为30℃;④氨水的加料速度为10~20 mL/min;⑤最佳陈化温度为50~60℃,最佳陈化时间为48~72 h,制备得到了长径比≥100碱式氯化镁晶须。

天津淡化所的张家凯2008年以海水卤水为原料,与海水综合利用相结合、降低成本、简化工艺、易于实现工业化的硫酸钙晶须制备方法,包括蒸发结晶、晶须转化、过滤洗涤和蒸发析盐工序。海水淡化后的浓海水或制盐过程中的中度卤水放入蒸发结晶器中蒸发浓缩,析出粒状硫酸钙结晶;再将硫酸钙结晶与蒸发完成液的母液以5%~10%的固/液比配制的料液在低压反应釜中转化为硫酸钙晶须,反应温度为100~200℃,反应压力为0.1~0.5 MPa,反应时间为0.5~2 h;然后再经过滤、洗涤、干燥处理,成为硫酸钙晶须产品;晶须转化反应完成液过滤后的剩余母液再进一步蒸发浓缩,析出氯化钠结晶。王少青(2008)利用盐湖卤水制备高纯超细氢氧化镁,探索以吉兰泰盐湖卤水的沉淀镁泥为镁源,制备高纯,超细氢氧化镁的工艺条件,考察了操作条件对沉淀镁泥酸化提镁,酸浸液净化除钙效率的影响。实验结果表明,以净化后的酸浸液为镁源,以氨水为沉淀剂,添加分散剂PEG2000,并采用适宜工艺条件,可制备超细氢氧化镁粉体,对所得氢氧化镁样品用X射线粉末衍射仪和透射电子显微镜进行形貌、物相和纯度的表征,采用HG/T3607—2000标准中的方法对氢氧化镁样品进行主要成分及含量分析,结果表明,氢氧化镁样品为多边形片状,分散性较好,平均粒径为89.5 nm,纯度达到了HG/T3607—2000标准。

黄西平2010年研究了海水卤水镁系物开发利用技术,系统综述了海水卤水镁系物的制备技术和镁盐晶须的表征技术,分析了我国海水卤水镁资源利用的发展趋势,高纯、高活性以及物理化学性能优异的海水卤水镁系物的制备技术是今后的研发热点,多样化、精细化和规模化是企业的发展方向。

青海盐湖所高长径比碱式硫酸镁晶须制备工艺取得新进展,青海省科技厅2013年对青海盐湖所完成的“高长径比碱式硫酸镁晶须的中试研究”进行成果评价,该项目通过研究纤维状碱式硫酸镁晶须反应及生长机理,选择了形貌控制剂抑制扇形晶须的生长,优化了纤维状碱式硫酸镁晶须制备工艺,进行了100 t/a规模的纤维状碱式硫酸镁晶须中试,为工业试验提供了依据。通过控制反应条件,在阻止扇形碱式硫酸镁晶须的生长方面具有创新性。该方法工艺简单,成本低廉,产品附加值高,具有很好的应用前景。

武海虹2014年对利用我国丰富的浓海水卤水资源制备碱式氯化镁和氢氧化镁阻燃剂进行了研究。

吴健松2017年公开了一种利用干涸盐湖盐卤制备空心管状碱式碳酸镁晶须的方法与流程,包括以下步骤:①将盐卤加水溶解,使溶液中镁离子浓度为2.1~3.1 mol/L,过滤除去不溶物;②加入1.2~1.8 mol/L的沉淀剂,并将混合溶液风吹日晒65~100 h,然后过滤、收集沉淀,将沉淀洗涤并干燥,即得空心管状碱式碳酸镁晶须;③将步骤②中的滤液风吹日晒至镁离子浓度为2.1~3.1 mol/L,重复步骤②的操作。本发明采用干涸盐湖的盐卤作为原材料,利用风能和太阳能来制备空心管状碱式碳酸镁晶须,制备过程能耗低,大大地降低了晶须的制备成本,还增加了盐卤的附加值;且本发明所述方法通过利用晶须的“自洁性”,无除杂过程,无排污过程,对环境友好,不需要后续复杂的废料处理,节约成本。

路绍琰2018年公开了利用水热-碱式氯化镁前驱体从卤水中制备氧化镁晶须的方法,本发明包括如下步骤:卤水原料选取、卤水原料净化处理、添加无水乙醇、反应结晶、水热反应,制备前驱体碱式氯化镁晶须、制备氧化镁晶须。本发明的利用水热碱式氯化镁前驱体从卤水中制备氧化镁晶须的方法,以卤水为原料,实现了卤水化学资源提取和循环利用,同时减少了卤水排放所造成的环境污染,工艺方法简单,生产成本低廉,所制取的氧化镁晶须晶形好,纯度高。

吴健松2018年公开了一种从干涸盐湖的盐卤中生产氧化镁晶须的方法与流程,本制备方法在于弥补现有技术中从干涸盐湖的盐卤中生产氧化镁晶须方法的研究空白,提供一种从干涸盐湖的盐卤中生产氧化镁晶须的方法。采用如下技术方案:一种从干涸盐湖的盐卤中生产氧化镁晶须的方法,包括如下步骤:①取盐卤溶解于水后过滤得卤水,卤水中镁离子的浓度为2.3~2.9 mol/L;②将卤水与强碱/碳酸盐溶液混合,强碱/碳酸盐溶液中强碱的浓度为0.57~0.63mol/L,碳酸盐的浓度为0.06~0.1mol/L;卤水和强碱/碳酸盐溶液的体积比为2.98~3.02:1;③将②所得溶液置于温度为-1~51℃、风速为4~5m/s的条件下,水分蒸发67~77 h后,过滤,将所得沉淀轻烧即得所述氧化镁晶须;所得滤液用于进行下一次循环处理。另一种从干涸盐湖的盐卤中生产氧化镁晶须的方法,具体方法如下:①在体积为7.5 m3的盐池里,引入2 t的盐卤(柯柯盐湖的盐卤),加入自来水至盐卤全部溶解为止(给予适当的搅拌)得苦卤。测得苦卤溶液体积为2.8 m3,镁离子的浓度为2.6 mol/L,过滤;②配制0.60 mol/L的NaOH溶液,同时,向其中加入少量的Na2CO3,并使得Na2CO3浓度为0.08 mol/L;③将NaOH/Na2CO3溶液与苦卤溶液按体积比为1:3引入上述盐池,然后置于盐湖地区空旷处风吹日晒72 h(温度约为35℃,风速约为4.5 m/s)后,再用致密的纱布过滤得沉淀[碱式氯化镁晶须(约65%)、氢氧化镁晶须(约25%)与碱式碳酸镁晶须(约10%)混合物];④将沉淀置于400~500℃下,轻烧3~5 h即得氧化镁晶须;⑤将第③步所得的滤液同样置于盐湖地区空旷处风吹日晒(温度约为35℃,风速约为4.5 m/s),将水分蒸发至镁离子浓度为2.600 mol/L。然后再加入NaBr/NaOH溶液,进入下一次的循环;⑥按上述步骤循环12次即结束。本实施例制备得到的氧化镁晶须的长径比为20~30:1,分散性好、晶须形态好。

唐娜2020年以海盐行业生产过程中废弃的浓厚卤水为原料,用于制备高长径比的半水硫酸钙晶须。探究了水热制备法中物料浓度、晶型助长剂浓度、反应时间、反应温度和反应搅拌速率对制备半水硫酸钙晶须的影响,使用粉末X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制得的半水硫酸钙晶须进行表征,确认为半水硫酸钙晶须。通过正交实验确认最佳的生产工艺条件为:物料质量分数为3%、晶型助长剂质量分数为3%、反应时间为7 h、反应温度为130℃、反应搅拌速率为30 r/min。在此工艺条件下可制得长径比约为400的半水硫酸钙晶须。该工艺生产成本低廉、环境友好、产品稳定且平均长径比达400,易于工业化生产。以卤渣和海盐卤水为原料制备硫酸钙晶须的方法,具体的工艺流程为:首先,在pH值为7.6~8.0范围内将提溴后的卤水用氧化钙溶液中和,然后过滤,取其滤渣;将滤渣加水稀释,加入工业废酸溶解,搅拌,调节pH值到2~3,加热至沸腾,趁热过滤,冷却后即有白色晶体析出。该方法的优点是:第一次的过滤液可以用于制取超细氢氧化镁,第二次的过滤液可以循环使用。此种方法制得的硫酸钙晶须长径比在50左右,纯度较高,但是工艺流程有些复杂。

2)以废矿、尾矿、矿渣为原料制备晶须的主要成果

刘承军2006年以转炉渣为原料采用水热法制备硫酸钙晶须,通过XRD、显微镜分析和成分分析,系统研究了反应温度对硫酸钙晶须结晶行为的影响。研究发现:固液比对硫酸钙晶须影响较大,随着固液比的增大,硫酸钙晶须的直径减小;随着反应温度的升高,硫酸钙晶须的长径比呈先增大后减小的趋势,随着反应温度的升高,硫酸钙结晶水由CaSO4·2H2O经CaSO4·0.5H2O逐渐向CaSO4·0.5H2O和CaSO4转变的时间缩短。专利(8046047)的具体操作方法为:以氟石膏渣为原料,对其进行研磨后与水混合得到浆料。在浆料中加入可溶性碳酸盐,搅拌反应后过滤得到第一滤液和第一滤渣。在第一滤渣中加入酸液,搅拌反应后过滤得到第二滤液和第二滤渣。将第一滤液和第二滤液混合得到硫酸钙胶体溶液。在硫酸钙胶体溶液中加入晶型助长剂,水热反应后静置反应,然后干燥得到硫酸钙晶须。该方法能够将废弃的氟石膏渣进行资源再利用,得到高附加值的硫酸钙晶须。配方技术稳定可靠,获得的硫酸钙晶须纯度高,长径比大,市场应用前景广阔。

邱杨率2008年以电石渣为原料,先酸化转换为二水石膏,再水热合成石膏晶须,探讨了电石渣的预处理过程中,酸的浓度和用量对生成的石膏产品质量的影响以及蒸养过程中料浆pH值对蒸养产品——石膏晶须长度及长径比的影响,介绍了石膏晶须在摩擦材料、塑料、填充材料等行业的应用。

王周福2018年公开了以含钛废料为原料的钛酸镁钾晶须及其制备方法与流程,其技术方案是:将含钛废料于1000~1 300℃热处理,粉磨至粒度小于0.045 mm,得粉磨料A;将50%~70%(质量分数,下同)的粉磨料A 10%~20%的钛白粉和10%~30%的热固性树脂混匀得混合料,成型,于1200~1 400℃和中性气氛中热处理1~3 h,破碎,粉磨至粒度小于0.088 mm,得粉磨料B;将20%~40%的混合料、10%~20%的粉磨料B、20%~40%的菱镁矿粉、10%~20%的无水碳酸钾和10%~20%的草酸钾混匀,研磨,先后经600~800℃和900~1100℃分别热处理1~3h,粉磨至粒度小于0.088 mm,制得以含钛废料为原料的钛酸镁钾晶须。本发明具有生产成本低和工艺简单的特点,所制制品的结晶度高、尺寸均匀。

王永钱2014年以电石渣为原料,经酸化处理得到前驱体,再通过水热晶化工艺制备出硫酸钙晶须,探讨了不同水热工艺条件对硫酸钙晶须形貌的影响。水热法制备硫酸钙晶须的最佳工艺条件为:浆料浓度2.5%,水热反应时间8 h,水热反应温度130℃,溶液pH值为7。

吕刚2008年以电石渣为原料制备石膏晶须,具体方法是先用盐酸对电石渣进行预处理,然后与硫酸反应生成石膏。具体的工艺参数为:蒸压温度120℃~126℃、压力0.12~0.14 MPa、料浆初始pH值等于5、料浆浓度10%,以水作为介质,此时合成的晶须性能最优,平均长径比为95~110,白度高达96.08%。

3)以菱镁矿、蛇纹石、页岩等低廉矿物质制备晶须的主要成果

我国有丰富的蛇纹石矿产资源,贮量超过5亿t,目前年开采量200万~300万t/年,主要作为钙、镁、磷肥的原料。在开采过程中,产生大量的蛇纹石碎石。我国镁质资源(主要指菱镁矿和水镁石)丰富,是重要的耐火材料生产基地,但我国镁质资源的开采与利用,长期以来一直存在低品位矿和粉矿利用率低的问题,严重影响菱镁资源的高效综合利用的背景。另一方面,目前的镁质资源主要用于生产镁质耐火材料,一直存在产品附加值不高的问题。高效综合利用镁质资源,开发高附加值产品,是当前我国镁质资源利用的重要发展方向。氧化镁晶须晶体发育完整,杂质少含量低,晶体强度高,可广泛应用于冶金、耐火材料及化工产品等领域。氧化镁晶须的前驱体碳酸镁晶须还可用于制备高纯度的氢氧化镁、硫酸镁、氯化镁、硝酸镁及其他产品。但目前氧化镁晶须的制备方法中,有的对设备要求较高,有的工艺复杂,有的原材料成本高,均不利于工业化的大规模生产方法,大大限制了其工业化生产与应用。

封惠侠1996年对从蛇纹石尾矿中制取轻质氧化镁进行研究,刘绪庆(CN1024565C)公开了一种从蛇纹石尾矿石制取轻质氧化镁的方法,蛇纹石尾矿粉用5%~9%(质量分数)的盐酸浸取,两者的质量比为1:4.15~8.84,浸取温度为102℃。以石灰乳调节pH,逐级分离,去除浸出液中的杂质:用二氧化碳碳化分离钙、镁。在控制一定氯离子浓度条件下,于70~102℃热解碳酸氢镁得到碳酸镁和碱式碳酸镁沉淀,在700~900℃锻烧沉淀物制成轻质氧化镁,产品符合HGI-324-77特级标准,为合理利用蛇纹石尾矿提供了一条有工业生产价值的途径。

合肥工业大学曹星辰2013年研究了富镁硅酸盐矿物蛇纹石制备氧化镁晶须及δ-层状结晶二硅酸钠的工艺,东北大学黄菲基于天然发现的纳-微米黄铁矿晶须材料可控制备,沈阳建筑大学佟钰对自石灰石矿粉中直接提取CaCO3晶须的碳化-分解法进行了研究,实验结果表明,80℃、2 h条件下,Ca(HCO32分解产物中文石晶相含量较高,晶须几何形貌更为合理,其平均长度为14.61μm、长径比为8.10。向跟华2018年对页岩提钒中和渣制备硫酸钙晶须填料进行研究,以页岩提钒中和渣为原料,采用水热法制备硫酸钙晶须,并进行稳定改性处理,制备出用于填充塑料的硫酸钙晶须填料,并研究了反应温度、反应时间、料浆浓度及助晶剂用量对硫酸钙晶须长径比的影响以及改性剂用量、初始料浆浓度、改性温度及改性时间对硫酸钙晶须改性效果的影响。结果表明,在反应温度为130℃、反应时间为6 h、料浆质量分数为3%、助晶剂六水氯化镁用量为10%的条件下,制备出的硫酸钙晶须长径比达90,但晶须在空气中易水化变粗,长径比降至20以下;在硬脂酸用量为4%、初始料浆质量分数为8%、改性温度为90℃、改性时间为20 min的条件下,制备的硫酸钙晶须填料活性指数达0.72,吸油值为0.2788 g/g,制得的硫酸钙晶须填料呈棒状或纤维状,表面光滑,结晶度较好,长径比稳定在40~50,结合XRD、SEM、FT-IR分析可知,硬脂酸能有效抑制晶须水化过程,保持晶须晶型及形貌稳定,硬脂酸通过与晶须表面发生化学键链接封闭其亲水活性点而抑制晶须水化。

王晓丽2005年利用菱镁矿制备氧化镁晶须,从镁盐产品的开发和解决镁资源综合利用的角度出发,以菱镁矿制备的氧化镁浆液为主要原料,加入沉淀剂碳酸钠,在室温下得到氧化镁晶须的前驱物(碳酸镁晶须),通过控制碳酸镁的分解条件保持晶须形状不被破坏,在煅烧情况下转变为氧化镁晶须。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜观察氧化镁晶须的结构和形貌,结果表明所制备的氧化镁晶须表面光滑,直径分布均匀,结晶良好。

薛冬峰2005年以菱镁矿浆液和可溶性碳酸盐为原料,先制得前驱物,再经过程序升温煅烧得到氧化镁晶须。该晶须具有良好的耐热性、绝缘性、热传导性、稳定性和补强增韧性,可用作复合材料的改性剂、阻燃材料和不饱和聚酯的增塑补强剂。该方法工艺简便易行,产品制备成本低,该克服了以往制备方法中原料和生产成本高,工艺复杂等缺点,制备的氧化镁晶须分散性好,纯度高,易于实现工业化生产。总结多位学者利用菱镁矿或水镁石等镁质资源制备氧化镁晶须的制备方法的成果,以菱镁矿或水镁石为原料,通过水化碳化法制得重镁水,而后在重镁水热解过程中加入适当添加剂,通过控制碳酸镁的析出,首先制备前躯体碳酸镁晶须,然后再将碳酸镁晶须煅烧制备氧化镁晶须。具体工艺如下:①煅烧。将菱镁矿或水镁石原料在回转窑、悬浮焙烧窑、多层炉、沸腾炉或反射炉内于800~1 000℃条件下煅烧轻烧12 h,分别制得轻烧氧化镁。在烧成过程中,发生如下主要化学反应MgCO3·MgO+CO2或Mg(OH)2·MgO+H2O。②水化。将冷却后的轻烧氧化镁经破碎机内破碎后,加入5~8倍于矿物体积的水中混合,并在球磨机中细磨至200目以下。在这个过程中,轻烧氧化镁将发生水化反应,即MgO+H2O·Mg(OH)2,对碳化球磨后的浆料在水槽中用水进一步稀释,使稀释后矿水的质量比为20.2:1,使水化反应进一步进行。搅拌的同时向浆料中以流量为10100 L/min(相对于1000 L溶液)吹入CO2气体,使发生碳化反应,制成碳酸氢镁溶液。在这个过程中发生如下反应:MgO+2CO2+H2O·Mg(HCO32。③分离。将处理后的浆体静置使未反应的氧化镁(或氢氧化镁)及杂质等充分沉淀后,使上部的溶液与沉淀分离,制得重镁水。④稀释。将重镁水中加清水进行稀释,使碳酸氢镁溶液的浓度在3100 kg/1000 L水。⑤热解。向获得的碳酸氢镁溶液中入0.1%~2.0%的MgSO4,Mg(NO32或MgCl2等可溶性镁盐作为添加剂,并以50500 r/min的强度搅拌,同时将溶液加热至40~80℃,通过热解反应获得晶须状MgCOY3H2O沉淀。在这个过程中,具体反应如下:Mg(HCO32+2H2O===MgCO3·3H2O+CO2。⑥将得到的浆料采用通常的方法过滤、洗涤后在120℃条件下干燥12~24 h,获得直径0.8~8 pm、长度10~120 nm、长径比为10~150的前驱体碳酸镁(MgCOY3H2O)晶须,将制得的前驱体碳酸镁晶须在500~800℃的温度下煅烧12 h,制得长度8 100 nrn、长径比为10~50的MgO晶须。特点在于:①生产工艺简单。通过控制热解温度和搅拌速度,并加入少量添加剂,即可获得前驱体碳酸镁晶须,二次煅烧后即可获得晶体发育完整,尺寸均匀、长径比高的MgO晶须,因此,生产工艺简单,设备投资少,生产成本低。②经济环保。在生产过程无粉尘产生,不会对环境造成污染。菱镁矿煅烧和碳酸镁晶须煅烧时分解产生的CO2经回收净化后,可用于碳化工艺,不仅减少CO2排放,还可降低生产成本。此外,经热解过滤后的滤液也可返回重复使用,由于镁盐添加剂一直溶解于其中,在返回使用时只需少量补加即可,非常经济。③产品质量好。水化碳化工艺中,由于脉石等杂质不溶于水,通过制备高纯度的重镁水,可以获得纯度高,晶体发育良好,尺寸均匀,长晶比高,分散度高的MgO晶须。④可以充分利用各种品位的菱镁矿块矿与粉(尾)矿、各种品位的水镁石块矿与粉(尾)资源,促进我国镁质资源的高效综合利用。

韩跃新2008年以菱镁矿为原料制取氢氧化镁晶须,以菱镁矿,硫酸,氢氧化钠等为原料制取氢氧化镁晶须的方法。该方法的特征在于首先需要制取高活性氧化镁,并以其为原料制取碱式硫酸镁晶须,再以碱式硫酸镁晶须为原料通过水热合成法制取氢氧化镁晶须。所得到的晶须产物形貌呈纤维状,表面光滑、笔直,长度较大且纤细均匀,属于微米级,长径比均>10,可作为高分子聚合物阻燃材料使用。

4)利用磷石膏和脱硫石膏废渣制备晶须的主要成果

马天玲2008年以脱硫石膏为原料,采用水热法工艺制备硫酸钙晶须,系统研究了反应温度、原料粒度和添加剂等工艺条件对硫酸钙晶须生长形态的影响,并通过平均长度和长径比进行表征。

施利毅2012年发明公开了一种脱硫石膏常压下制备硫酸钙晶须的方法,其包括以下步骤:酸洗、溶解、转晶和结晶,待结晶后经固液分离后将所得的滤饼经水洗、烘干,制得硫酸钙晶须;本发明提供的方法制备工艺简易、易于实现,生产效率高;利用脱硫石膏中的主要成分二水合硫酸钙在特定的溶液中溶解度随温度变化明显的特点,采用常压重结晶的方法制备以及控制相关工艺条件来制得纯度、白度较高的硫酸钙晶须,且该硫酸钙晶须产品形貌规整、团聚少、分散性好,另外用于重结晶的无机酸溶液可以循环使用,反应过程中不消耗无机酸溶液,可以创造良好的经济效益、环境效益和社会效益,减小燃煤电厂企业的负担,增加企业收益。

刘勇2013年制盐废石膏制备硫酸钙晶须,以制盐废石膏为原料采用水热法制备硫酸钙晶须,研究了料浆浓度、反应温度、反应时间、晶型助长剂氯化镁用量以及pH值对硫酸钙晶须收率和形态的影响。结果表明,较佳反应条件为:料浆浓度为15.0%,140℃下反应8 h,反应体系的pH=3。在此条件下,收率可达54.2%,平均长径比为55。

张春桃2014年公开了以磷石膏为主要原料制备半水硫酸钙晶须的方法。其技术方案是:先按磷石膏为40%~50%(质量分数,下同),盐酸为3%~5%,硫酸为1%~3%和其余为水配料,在常压和80~110℃条件下搅拌1~2h,过滤,得到初级滤饼,洗涤;再将媒晶剂为6%~12%,硫酸为1%~5%,洗涤后的初级滤饼为1%~10%和其余为水配制成悬浊浆液;然后在常压和100~120℃条件下,将悬浊浆液搅拌0.5~1 h,边搅拌边加入占磷石膏0.5%~5%的硫酸钙晶须和占磷石膏0.5%~1%的晶习改良剂,搅拌4~8 h;过滤,得成品滤饼,洗涤,最后将洗涤后的成品滤饼干燥2~4 h,得到半水硫酸钙晶须。

杨留栓2015年公开了脱硫石膏制备硫酸钙晶须滤液的循环利用方法,将脱硫石膏水热制备硫酸钙晶须的滤液进行收集、澄清后,取澄清液直接用于下一次反应料浆的配制,同时向反应料浆中补偿20%~40%(质量分数)的原无机媒晶剂,15%~40%(体积分数)的硫酸,在滤液循环次数不超过40次的条件下,以脱硫石膏为原料水热制备的硫酸钙晶须品质没有明显降低,其直径分布均匀,表面结晶良好,脱硫石膏转化率也得到了提高,滤液的循环利用不仅避免了其排放对环境的污染,还减少了媒晶剂和硫酸的用量。

卢静昭2016年在H2SO4-Ca(OH)2-H2O体系中用脱硫石膏制备石膏晶须,在常压条件下,以脱硫石膏为原料,在H2SO4-Ca(OH)2-H2O体系中制备石膏晶须,考察了结晶过程的影响因素,表征了石膏相的组成和形貌。结果表明,脱硫石膏中有色杂质大幅度被脱除,白度由45.78%升至94.01%。在Ca(OH)2用量0.037 mol/L,H2SO4用量0.92 mol/L,反应温度130℃的条件下,所制样品为半水石膏晶须,长度为100~600μm,直径为3~6μm,收率为74.02%。添加微量盐酸后,生成的晶须平均长度提高1.67倍,且表面更光滑;母液反复循环3次后,产品的形貌和晶型与初次所得半水石膏晶须产品无明显差异。

张秀英2017年对利用脱硫石膏制备硫酸钙晶须实验研究,以脱硫石膏为原料,通过重结晶法制备了硫酸钙晶须。研究了固液比,盐酸浓度,重结晶时间以及反应温度对晶须形貌的影响,在偏光显微镜下观察晶须的形貌并计算晶须的平均长径比。结果表明,当固液比为1:12,盐酸浓度为2 mol/L,重结晶时间为3 h,反应温度为90℃时,硫酸钙晶须大小较均匀,平均长径比为40.23。XRD分析显示,晶须的主晶相为二水合硫酸钙。在此基础上初步探索了硫酸钙晶须对半水石膏的增强效果,制品抗压强度可达6.28 MPa,较空白样提高20.07%。

黄健2017年公开了一种单取向石膏晶须/聚氯乙烯复合材料及其制备方法,复合材料由聚氯乙烯包覆单取向,长度均匀的石膏晶须得到,所述石膏晶须长度为25~40μm,晶须单一方向排列率≥65%,本发明利用石膏晶须制备单取向长度均匀的晶须,并以该石膏晶须对聚氯乙烯进行增强增韧,使石膏晶须有更好的工业运用前景,其过程绿色环保,加工性能好,可实现低成本多功能化,降低硬质塑料改性成本,所用制备方法流程简单,自动化程度高,生产效率高,具有巨大的工业利用价值;所制备的单取向石膏晶须/聚氯乙烯复合材料具有良好的单向拉伸强度,韧性及尺寸稳定。

黄哲元2017年以废渣磷石膏为原料水热法制备硫酸钙晶须,以磷石膏为原料,采用水热法制备硫酸钙晶须。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及傅立叶红外光谱仪(FT-IR)等仪器对产物进行表征,研究了反应温度和时间、料浆初始固液比及不同添加剂等因素对产物形貌及可溶磷含量等的影响。结果表明,最佳反应条件为:反应温度140℃,反应时间2h,料浆固液比为1:10,最佳添加剂及剂量为丙三醇(醇/总液的体积比为50%)。所得产物为六方晶系的CaSO4·0.5H2O,直径1~3μm,晶须长径比为45左右,合成率约95%,产物可溶磷含量由原样的0.41%降至0.21%。

耿庆钰2017年磷石膏制备硫酸钙晶须,以固体废弃物磷石膏为原料,采用常压酸化法制备二水合硫酸钙晶须,以透射偏光显微镜以及相关软件作为分析了二水合硫酸钙的长径比的手段,得出制备二水合硫酸钙晶须的较理想的工艺条件为:反应温度80℃,料浆含固量0.20 g/mL,反应时间10 min,HCl质量分数20%。在此条件下制备出了长径比为138.46的高长径比晶须产品。反应后的滤渣和滤液可重复使用降低生产成本。在磷石膏常压酸化法制备二水合硫酸钙晶须实验的基础上,控制酸溶液的质量分数10%、酸溶液的体积300 mL、反应时间10 min,反应温度80℃,改变磷石膏投加量,探索出当磷石膏投加量为12 g,磷石膏提纯率可以达到99.7%以上,吨磷石膏回收率87.5%;蒸压法制备半水硫酸钙晶须最佳的工艺条件为:料浆固液比0.15 g/mL、反应时间0.5小时、蒸压的压力0.3 MPa,在此条件下制备出了长径比99.07,直径约1×10-6μm。由微观形貌的观察得到制备半水硫酸钙晶须是二水合硫酸钙溶解、重新结晶的过程,并且制备出的半水硫酸钙晶须产品纯度高、结晶良好。在硫酸盐转晶剂中金属性弱于Ca2+的取代Ca2+后晶体向细长方向生长。钙盐转晶剂对半水硫酸钙晶体的生长影响较小,硝酸钙转晶剂对晶须长径比促进作用较为明显,其他未发现明显规律。有机羧酸类转晶剂对半水硫酸钙晶体生长产生影响主要原因是羧基与钙离子的络合作用,有机羧酸类转晶剂选择性地吸附在晶体C轴生长晶面上,降低晶面的表面能,抑制晶体往C轴方向生长。本研究选用的三种有机羧酸转晶剂分别为一元、二元、三元羧酸盐,由实验结果可以看出柠檬酸钠对钙离子的络合作用最强,油酸钠对钙离子的络合作用较差,造成晶体生长存在缺陷。

罗康碧(CN101736403A)以含杂石膏为原料制备硫酸钙晶须(CaSO4)的方法,其是以廉价含杂石膏资源为原料,首先通过焙烧-酸加络合物溶出-碱浸方式脱除原料中的主要杂质并同时完成晶粒细化,得到高纯、高分散的超细二水合硫酸钙前驱体,然后用水热转化-熔剂焙烧方式制得长度20~2000μm,直径0.5~20μm,长径比40~1 000,主含量大于95%(质量分数)的无水硫酸钙晶须。本发明原料价廉易得,工艺简单且适应面广,产品附加值高。利用本发明制备的硫酸钙晶须长径比大,形貌规则,可用于塑料、橡胶、涂料、造纸、建材等行业作增强、保温或阻燃材料。

任秀莲2019年公开了一种从石膏废渣中制备硫酸钙晶须的方法,具体方法为:除杂、酸洗、水洗、制备晶须,得到径长比为20~50,长度为10~50μm硫酸钙晶须,具有工艺简单,处理时间短,处理纯度高,废物利用率高,节能环保等优点。

王波2020年公开了一种钛石膏制备石膏晶须的方法,包括如下步骤:①钛石膏预处理制备粉体。将块状钛石膏105℃烘干24 h,冷却后粉磨30 min制备粉体,塑料膜覆盖在空气中沉伏7 d以上使用。②脱色处理工艺。取适量预处理钛石膏粉体加入浓盐酸溶解,再加入贝壳熟石灰调节pH值至7,过滤形成清液和滤渣;滤渣产物放入真空干燥箱,温度设置200℃烘干至恒重。③晶须制备工艺。将转晶剂硫酸钠,三乙醇胺和丙三醇加入清液中,搅拌充分溶解;所得溶液倒入玻璃瓶,将盖密封拧紧后放入真空干燥箱中,将温度设定160℃并加热4h;待反应完全冷却后再打开,在循环水式多用真空泵上进行抽滤,最后放入45℃真空干燥箱中烘干24 h。

5)利用堇青石、白云石和硅灰石制备晶须的主要成果(https://www.daowen.com)

欧小胜2014年公开了一种由白云石制备硫酸钙晶须的方法,该方法包括以下工艺步骤:先将白云石磨成矿粉,将矿粉移入浸矿容器中,加入盐酸,制得氯化物混合溶液;加入石灰乳膏,得到CaCl2溶液;将CaCl2溶液置于压力容器中,添入转晶剂,加入硫酸,充分搅拌,经保温保压,制得半水硫酸钙晶须絮状物;将絮状物溶液通过带热过滤和热水洗涤过滤,可得优良半水硫酸钙晶须;将半水硫酸钙晶须置于170~180℃的条件下干燥,制得无水硫酸钙晶须。本工艺生产的无水硫酸钙晶须呈有序性高、晶体完整、强度高等特点;此工艺操作简单,晶须产出率高,经济效益高。

姜玉芝2016年公开了一种以硅灰石为原料制备硫酸钙晶须的方法,包括下述工艺步骤:①选用二氧化硅含量达到≥47%的硅灰石作为原料,②将步骤①制备的硅灰石粉料放入蒸馏水中,搅拌混合,制得质量分数为1%~9%的硅灰石料浆,将硅灰石料浆升温到60~95℃,然后将浓度为1.0~9.0 mol/L的硫酸水溶液以0.5~20 mL/min的速度滴加到硅灰石料浆中,同时加入N,N-二甲基乙酰胺,加入量为硅灰石粉料的质量分数为1.0%~3.0%,硫酸溶液加入完毕后继续反应20~60 min,停止搅拌,静止陈化20~60 min,过滤,洗涤,干燥,即得到硫酸钙晶须。本发明原料来源广泛,工艺简单,投资少,适于大规模生产。

杜炜2017年公开了一种堇青石陶瓷材料的制备方法,通过将饱和硝酸铝溶液和硅溶胶混合,烘干,得到干凝胶;待改性的堇青石陶瓷埋于干凝胶与助熔剂的混合物中加热、冷却;然后去除堇青石表面残留的助熔剂,得到表面改性后的堇青石;改性后的堇青石陶瓷仅表面的物理形貌发生了变化。本发明的制备方法,不改变堇青石陶瓷表面结构而直接在其基础上原位生长莫来石晶须,显著提高了堇青石的比表面积。根据堇青石轻质材料既具有堇青石的优良性能,又具有轻质材料抗腐蚀、耐高温、隔热良好等性能,因此,获得高品质堇青石的同时,制得显微结构优异、性能优良的堇青石质隔热材料具有重要的研究意义。

赵腾2017年对原位形成堇青石结合碳化硅复相材料的制备与性能研究,针对堇青石与非氧化物碳化硅结合性不好而导致堇青石结合碳化硅复相材料强度较低、高温性能不好、热震稳定性差等缺点,以SiC为骨料、以滑石、苏州土、蓝晶石、石英粉等作为基质细粉,通过原位形成堇青石,结合碳化硅复相材料,研究了基质原料种类,碳化硅颗粒经过预氧化处理以及基质中Al2O3-SiO2陶瓷纤维的引入对制备堇青石结合碳化硅材料性能的影响。

武汉科技大学秦梦黎2018年研究了堇青石合成及晶须原位增强堇青石质隔热材料,采用不同种类淀粉固结成型制得了性能优良的堇青石-莫来石轻质隔热材料。以小麦淀粉为造孔剂和固化剂制备的材料具有分布均匀的气孔且强度最高。莫来石晶须在硅酸铝陶瓷纤维表面生长良好,晶须部分穿插在发育较好的六方柱状堇青石晶体中。由于原位形成的莫来石晶须构造了一个联锁结构,提高了力学性能,同时,在孔隙中形成的莫来石晶须能在传导过程中分散热量,而较长的传导路径导致材料的导热系数降低。

6)以粉煤灰为原料制备晶须的主要成果

赵丹2012年对工业废料制备莫来石晶须的研究以粉煤灰为主要原料,在1 000℃保温3 h,Al2O3与SiO2的摩尔比为1.5,熔盐为Na2SO4且用量为50%(质量分数)时,合成的莫来石晶须的各项指标达到最佳,其纯度最高,长径比大于15(直径为4 070 nm);以煤矸石为主要原料,在1 100℃保温3 h,Al2O3与SiO2的摩尔比为1.5,熔盐为Na2SO4且用量为65%(质量分数)时,合成的莫来石晶须的各项指标达到最佳,其纯度最高,长径比大于30。

昆明理工大学真空冶金国家工程实验室的李紫勇2014年在氩气气氛下,以粉煤灰为原料,石墨为还原剂,研究碳还原粉煤灰制备SiC/Al2O3系复合材料,制备出的复合材料中碳化硅在产物中分散较为均匀,并且粒度小于20μm。

吕松青2017年研究了粉煤灰制备托贝莫来石晶须工艺及其机理,以开发粉煤灰量大、面广和综合利用途径为出发点,并结合我国节能减排的重大需求,提出以粉煤灰为硅质原料采用动态水热法合成托贝莫来石晶体的新方法,重点研究粉煤灰合成托贝莫来石晶须的新工艺及反应机理。

中南大学李光辉2018年公开了一种以粉煤灰为原料合成托贝莫来石晶须的方法与流程,按照Ca/N摩尔比为1~1000:1,将胺基化合物或胺基化合物的衍生物表面活性添加剂与钙源混合均匀,得到混合浆料,然后调整混合浆料的pH值为11~14后加入粉煤灰,在高压密闭容器中,于150~260℃反应,得到托贝莫来石晶须,合成的托贝莫来石晶须可作为优质的硅酸盐类保温耐火材料,经过分离提纯后也可作为功能复合材料的无机添加剂,有利于促进粉煤灰资源的高附加值利用,产品可用于建材、冶金、化工和材料等领域。

赵春光2018年公开了一种高铝粉煤灰合成托贝莫来石复合保温防火材料的方法,以高铝粉煤灰为主要原料,与氧化钙或氢氧化钙混合后磨细,再加入微量添加剂,将所述两种原料与水混合均匀制浆后进行动态水热合成反应,反应后依次进行过滤和干燥处理,得到莫来石与托贝莫来石复合保温防火材料。本发明的主要原料高铝粉煤灰是高铝煤炭经电厂煤粉炉燃烧后得到的固体废弃物,原料来源广泛,大大降低了复合材料的生产成本。与此同时,本发明的制备莫来石与托贝莫来石复合保温防火材料的方法简单,反应时间短,可以大规模消纳火力发电厂产生的固体废弃物,适于产业化推广。

7)利用煤矸石制备晶须的主要成果

中国积存煤矸石达10亿t以上,每年还将排出煤矸石1亿t,占中国工业固体废物排放总量的40%以上。煤矸石的大量堆放,不仅压占土地,影响生态环境,矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水,而且煤矸石中含有一定的可燃物,在适宜的条件下发生自燃,排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境,影响居民的身体健康。

张厚兴2007年公开了一种由煤矸石和氧化铝制备莫来石晶须的方法,该方法使用特定组成的煤矸石,首先对其进行破碎至平均粒度为20~44μm粉料,添加定量的氧化铝微粉,使上述混合物中的氧化铝和氧化硅的质量比为51:20;将上述原料放置于高能球磨机内进行球磨,得到混合粉;再将得到的混合粉在30~80 MPa压力下压成块状坯体;并将上述块状坯体置于电阻炉内,于1100~1500℃下保温0.5~5 h;冷却至室温后即可得到莫来石晶须。该制备莫来石晶须的方法具有原料成本低,工艺简单,环境好,易于工业化生产的特点。

武秀兰2012年公开了一种采用煤矸石制备莫来石晶须的方法,利用采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物—煤矸石为主要原料,通过Al2(SO43·18H2O调整配方中的铝含量,以Na2SO4为熔剂,先将煤矸石装入刚玉球磨罐中,再将刚玉球磨罐在行星式球磨机上球磨后的浆料干燥、研细并过40目筛;Al2(SO43·18H2O在研钵中研细,过20目筛,将煤矸石、Al2(SO43·18H2O、Na2SO4充分混合,装入刚玉烧杯中,加盖密封,移至高温电炉中煅烧至1000~1200℃保温2~4 h,然后随炉自然冷却,将煅烧后物料先用蒸馏水洗涤、过滤、干燥,再用20% HF酸洗涤、过滤、干燥即可,本发明在较低温度下合成莫来石晶须,合成晶须长度2.0~6.5μm,直径为50~120 nm。

鲁庭志2017年公开了一种原位生成莫来石晶须陶瓷材料的制备方法,以煤矸石、高铝矾土为原料,加入多晶莫来石纤维作为晶种、氟化氯作为晶须生长催化剂,促进烧结过程中莫来石晶须的生成;酸化后钾长石的晶体结构遭到破坏,降低了陶瓷坯料体系的液相形成温度,促进陶瓷坯料中物质的熔融,促进莫来石晶体的形成和长大,达到降低陶瓷烧成温度的目的,降低了能耗;通过凝胶注模成型、两段式高温烧结后,原位生成莫来石晶须发育完善,在陶瓷材料内部形成了三维网络结构,使陶瓷材料具有较高的孔隙率,同时采用凝胶注模成型技术可以调控最终陶瓷的气孔分布状态。

8)利用沙漠砂和河沙制备晶须的主要成果

潘伟2012年发明了一种利用河沙制备碳化硅晶须的方法,首先选用河沙为原料,用稀盐酸对原料进行酸洗,用去离子水洗去盐酸。将河沙与炭黑粉末混合,加入水,常温下球磨,烘干,在氮气气氛下烧结,最后利用浮选法,分离出SiC,即得本发明的SiC晶须。使用本发明的方法,可以制备出长径比为20:1的优质碳化硅晶须,产品纯度在95%以上,而且方法简单,原材料来源广泛,价格低廉,生产周期短,并有利于环境保护。

罗婷2015年研究了一种利用沙漠砂低温合成莫来石晶须的制备方法,采用沙漠砂、氢氧化铝、铝矾土为主要原料,外加AlFjPV2O5为添加剂,经配料、干磨混合粉碎、过筛、埋烧获得莫来石晶须。

李建军2018年公开了一种用沙漠砂制备特种用途高强度覆膜砂的方法与流程,提供了一种特种用途高强度覆膜砂的制备方法,该方法包括沙漠原砂的预处理方法,以及黏结剂、固化剂、润滑剂、增强增韧剂和其他添加剂的质量组分配比等。本发明提供的覆膜砂具有高强度、高韧性、硬化结壳速度快的特点,是一种适用于以砂为原料的“透气性花盆”制作行业的特种用途的生产原料。

9)利用黏土制备晶须的主要成果

周毅1988年公开了用黏土原料制备碳化硅晶须及其方法,用黏土原料作硅源,采用(黏土+炭黑混合层)+炭黑层分层工艺,在非氧化性气氛下,于1 350℃~1 600℃加热,能够制备碳化硅晶须,晶须长10~200μm,直径0.1~2μm,非晶须状碳化硅含量小于20%,利用这种制备方法可以进行碳化硅晶须的大规模工业化生产,高Al2O3含量的副产品可作为其他工业部门的原材料。金光熙(2012)公开了组合物、黏土-气凝胶复合材料及其制备方法,将酚、嗪或醛等化合物的共聚物气凝胶复合黏土制得复合材料。

专利USP8916638公开了黏土、聚合物和黏合剂成分冷冻干燥制备黏土气凝胶聚合物复合材料,该复合材料具有较好韧性和耐久性。

广州大学吴会军2016年公开了一种含硫酸钙晶须和黏土的气凝胶复合材料及其制备方法与流程发明专利,通过增强材料作为增强体制备黏土气凝胶复合材料,增强黏土气凝胶的韧性和强度,解决其力学强度弱的问题。

10)利用高岭土制备晶须的主要成果

陈尔凡2005年用高岭土催化制备四脚状氧化锌晶须,锌粉为原料,高岭土为模板型催化剂,研究了锌在高温气相氧化反应条件下的成核、生长,最终生长成为四脚状氧化锌晶须(T-ZnOw)。通过扫描电镜对晶体形态进行研究,经分析表明模板催化剂的结构及用量对T-ZnOw形态有着影响的显著,并利用其生长习性的特点,制备了大小分布均一且形态规整的T-ZnOw。

方金宇、邹正光用天然高岭土制备碳化硅晶须/氧化铝复合陶瓷粉,天然高岭土和碳原为原料,碳原为石墨或炭黑无机碳或高分子有机物、高岭土,碳原的摩尔比为1:3,球磨混均;干燥后用高铝坩埚装载置入气氛炉中;气氛炉经抽真空后充入一个大气压的氩气作为保护气体;升温至额定温度1450~1550℃,升温速率为10~15℃/min,保温时间2~4 h,然后随炉自然冷却,获得碳化硅晶须/氧化铝纳米级、亚微米级复合粉。本发明原料低廉易得,合成工艺简单,工艺过程易控,制备的碳化硅晶须/氧化铝复合陶瓷粉具有两相均匀性。

谭宏斌2010年用高岭土低温制备莫来石晶须,用高岭土和硫酸铝为原料,硫酸钠为反应介质,研究了在不同温度和不同反应时间对试样产物的影响,结果表明:莫来石晶须生长的最佳温度为900℃,在1 000℃开始有氧化铝生成,在1200℃主要物相为氧化铝和硅铝酸钠;在900℃条件下保温2 h,制备了直径在0.5μm左右,最大长度大于7μm的莫来石晶须。

11)利用海泡石制备晶须及复合材料的主要成果

海泡石是一种纤维状的含水硅酸镁,通常呈白、浅灰、浅黄等颜色,不透明也没有光泽。它们有的形状像土块,有的呈奇怪皮壳状或结核状,在电子显微镜下可以看到它们是由无数细丝聚在一起排成片状。矿物海泡石按其形态分为α-海泡石和β-海泡石两种。前者成大束的纤维状晶体产出,即通常称为纤维状海泡石,主要分布在河南西峡、内乡,河北张家口、易县等地。后者常成土状产出,是由非常细且短的纤维或纤维状集合体组成,具有纯天然、无毒、无味、无石棉、无放射性等特点,主要分布在湖南的浏阳、湘潭,江西乐平,河北唐山等地,即河北唐山,江西乐平、湖南浏阳,湘潭海泡石不含石棉、无毒、无放射性。海泡石晶体为层链状结构,决定了它有很好的吸附性能、流变性能、催化性能和良好的分散性能。

王玲2010年锌合金海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料及其制备方法,该复合材料以锌合金为基体,在基体上分布着海泡石氧化铁和蛭石氧化铁钡复合物及钛纤维;三者占复合材料体积分数为40%~50%;钛纤维各成分的质量分数:V为0.2%~0.4%,Pr为0.003%~0.09%,其余为Ti;该锌合金基体的化学成分的质量分数:Al为13%~18%,Te为0.05%~0.1%,Co为0.05%~0.1%,Pr为0.005%~0.01%,其余为Zn。

赵浩峰2010年研究了橡胶海泡石氧化铁钴钡复合材料及其制备方法;于海美2010年对PA6/海泡石复合材料的制备及形态结构与性能研究,实验证明了海泡石纤维加入后,复合材料的熔点、熔融热焓均有轻微的下降;维卡软化点温度表现为先上升然后下降的规律,变化幅度小。

陈均2012年公开了一种用于废水处理的聚苯胺/海泡石纳米复合纤维的制备方法,该制备方法首先将海泡石分散于水中,得到海泡石溶液,在海泡石溶液中加入盐酸和苯胺单体,得到苯胺单体溶液,然后将溶有氧化剂过硫酸铵的盐酸溶液缓慢滴入苯胺单体溶液中,反应12~24 h后,收集反应产物,进行过滤、洗涤和干燥,研磨分散后即得到聚苯胺/海泡石纳米复合纤维。本发明制备工艺简单,条件可控,制得的聚苯胺/海泡石纳米复合纤维材料成本低廉且具有高吸附特性和优异环境友好特性,可以显著提高聚苯胺对有机阴离子染料和重金属离子的吸附效率。

张娜2014年公开了一种二氧化钛海泡石复合材料制备方法,制备方法采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米溶胶,采用浸渍法将TiO2负载于海泡石的表面,得到二氧化钛海泡石复合材料,该制备方法过程简单,制备的二氧化钛海泡石复合材料光催化性能高,易回收再利用,具有广阔的应用前景。

潘勇2015年公开了一种基于海泡石的锂硫电池正极材料及其制备和应用方法,该正极材料以海泡石为骨架,将单质硫注入海泡石中得到载硫复合材料,再对该载硫复合材料进行导电物质包覆。

车春玲2015年公开了一种海泡石基空气净化复合材料的制备方法,包括如下步骤:①将填料和海泡石置于反应炉的反应区中,先在保护气体下开始第一次加热升温,升温结束后通入氢气,通氢气结束后开始第二次加热升温,升温的同时通入氢气与碳原气体的混合气体,第二次升温至终点后保温反应,反应后通入氮气并停止加热,冷却,得到炭改性海泡石;②将炭改性海泡石、活性炭、纳米氧化锆、二氧化钛、环氧树脂和高稀土混合均匀,升温,保温保压热压,将热压后的试样保温,然后降温,得到海泡石基空气净化复合材料。

吴洪鹏2015年公开了海泡石-四针状氧化锌晶须复合材料的制备发明专利,作为四针状氧化锌晶须的载体和骨架,且各自使用性能互不影响。制备方法如下:将海泡石溶于乙醇、甲醇或者双氧水中,搅拌均匀,分离后进行干燥,得到海泡石粉;和锌粉混合,溶于蒸馏水、乙醇、甲醇、双氧水中,搅拌混合均匀;经分离固体混合物放在烘箱中进行干燥;将干燥粉末放在高温炉中进行煅烧处理,得到海泡石-四针状氧化锌晶须复合材料。本发明制备的这种复合材料具有耐磨、增强、减震、防滑、降噪、抗老化、抗静电、抗菌等性能,可广泛用于涂料、抗菌材料、抗静电材料和减磨抗磨等材料中,操作工艺简单,性价比高。

卢贝丽2016年公开了一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法与流程,该制备方法具体包括以下步骤:①将海泡石酸化;②将造纸浆液用碱-脲-水复合体系溶解后,制得纤维素溶液;将经步骤①处理后的海泡石加入到纤维素溶液中,充分搅拌至其混合均匀,制得混合液;③将步骤②得到的混合液滴加入成型剂中进行成型,制得球形复合材料;球形复合材料经洗涤、脱水、干燥,得到成品。本发明的制备方法简单,能耗低,所制得的复合材料吸附性能好,可循环利用度高。

刘蕊蕊2017年对海泡石基金属氧化物复合材料的合成及其光催化性能研究进展,主要介绍了海泡石基金属氧化物复合材料的不同制备方法,如溶胶-凝胶法、沉淀法、浸渍法;概述了其在提高比表面积、孔容积以及吸附性能等方面具有的优势;并综述了其在液相和气相光催化领域中的应用;介绍了其光催化性能的影响因素及最佳降解效果;最后对其作为生态环境材料的应用进行了前景展望。

徐道际2017年公开了一种高长径比海泡石改性玄武岩纤维复合材料的制备方法,将结束处理后的海泡石纤维与玄武岩混合,通过高温熔融离心拉丝形成新网状结构的复合材料,同时在拉丝过程中通过雾化湿法化学腐蚀法对纤维进行刻蚀处理,使纤维表面活性提高,增加纤维的比表面积,从而增加纤维与树脂的界面胶合性能,利用本发明方法对玄武岩纤维材料的内部结构和化学组成进行改造,使复合纤维的化学耐久性、柔韧性和耐热强度都有显著提高。

于生慧2018年公开了一种基于海泡石制备的含镁纳米复合材料及其制备方法,包括如下步骤:①将海泡石黏土矿物与质量浓度为2%的无机酸按照固液质量比1:10混合,在50~80℃的温度条件下搅拌酸化8~14 h;②在步骤①所得溶液中逐滴加入碱溶液调节其pH值大于9.5,继续搅拌0.5~2 h后,将产物离心、洗涤、干燥获得产品。

王菲2018年公开了二硫化钼-海泡石纳米纤维复合材料的制备方法,采用微波水热法制备二硫化钼海泡石纳米纤维复合材料,步骤是:配制钼酸盐,硫化物和海泡石纳米纤维的反应物原料混合液;将该反应物原料混合液倒入聚四氟乙烯反应釜置于微波水热设备中完成反应物的微波水热法有效复合;微波水热法所得产物经洗涤干燥制得二硫化钼海泡石纳米纤维复合材料。本技术克服了二硫化钼复合材料制备的现有技术在干燥或退火过程中二硫化钼复合材料容易重新聚集或堆叠,以及制备工艺复杂,反应周期长,能耗高和成本高的缺陷。

熊双莲2019年公开了一种改性海泡石重金属吸附材料及制备方法技术,吸附材料是在天然海泡石上负载铁和锰二元复合物,制备原料包括20质量份天然海泡石、1~6质量份铁和1~6质量份锰,所用的铁盐为硫酸亚铁,锰盐为高锰酸钾。