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基于川西地区微晶白云母制备莫来石的实验研究

作　者: 孙丰云
导　师: 林金辉
学　校: 成都理工大学
专　业: 材料学
关键词: 微晶白云母 工业氧化铝 煅烧 莫来石 川西地区
分类号: P578.959
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


莫来石（3Al2O3·2SiO2）也称富铝红柱石,为铝硅酸盐矿物,其理论化学组成为:Al2O3 71.8%、SiO2 28.2%。莫来石具有密度低、体积稳定性好、耐火度高、抗热震性好、抗化学侵蚀、抗蠕变等优良性质,在高级耐火材料、电子、光学和高温结构材料中具有广泛的应用前景。川西地区微晶白云母矿床由10余个矿体组成,为国内外十分罕见的特大型沉积型微晶白云母矿床。沉积型微晶白云母除具有传统白云母的一系列优良特性外,更以其具有天然粒度细、易磨碎、白度高、活性高等优异性能而优于传统的白云母资源。迄今国内以云母特别是微晶白云母为主要原料制备莫来石的研究基本为空白。因此,本文首先以川西微晶白云母为原料,通过实验检验能否通过直接煅烧而获得莫来石。并以此为基础,在微晶白云母中添加工业氧化铝,通过煅烧获得高纯度的莫来石材料。论文以微晶白云母和工业氧化铝为原料,通过混合研磨、烧结等工艺流程,制备了莫来石材料,通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等检测手段对制备产物进行表征,分析了微晶白云母及微晶白云母、工业氧化铝混合物制备莫来石的机理,取得了如下主要结论:（1）以川西地区微晶白云母煅烧制备莫来石是可行的。其较佳的煅烧温度为1500℃,保温时间为3h,制备的莫来石晶体呈针柱状,长度一般2～10μm。由于微晶白云母原料中含石英等杂质矿物,SiO2含量偏高,直接煅烧产物中含一定数量的玻璃体,但只要对微晶白云母原料进一步纯化,即可直接烧制出高纯度的莫来石。（2）通过引入工业氧化铝,提高原料Al/Si比,可制备高纯度莫来石。合成莫来石的原料的较佳配比为:微晶白云母:工业氧化铝（质量比）=1:1.24。（3）利用微晶白云母+工业氧化铝（微晶白云母:工业氧化铝=1:1.24）煅烧合成高纯度莫来石的较佳煅烧温度为1450℃,保温时间3h。合成的主晶相莫来石呈柱状,大小分布均匀,柱长一般2～5μm,晶体发育良好。（4）研究表明,以微晶白云母直接煅烧制备莫来石的过程中,微晶白云母在高温下发生了一系列物理化学变化,经脱羟基效应,在1100℃时,微晶白云母结构破坏,分解形成刚玉Al2O3和SiO2,当煅烧温度达到1450℃时,Al2O3与SiO2发生高温反应,形成莫来石。随着煅烧温度的进一步提高,促使Al2O3与SiO2反应完全,以及莫来石的生长发育。过剩的SiO2以玻璃体形式存在。在原料中引入工业氧化铝后,当煅烧温度达到1350℃左右时,分解形成的Al2O3和引入的Al2O3与SiO2发生高温反应,形成莫来石。随着煅烧温度的进一步提高,莫来石化趋于完全,并促进莫来石的结晶生成。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章 引言  11-29
  1.1 莫来石概况  11-21
    1.1.1 莫来石材料简介  11-12
    1.1.2 莫来石晶体化学特征  12-15
    1.1.3 莫来石研究及应用现状  15-19
    1.1.4 莫来石制备方法  19-21
  1.2 微晶白云母概况  21-26
    1.2.1 微晶白云母矿物学特征  21-24
    1.2.2 微晶白云母研究现状  24-26
  1.3 研究目的和意义  26-27
  1.4 研究内容  27
  1.5 研究方法  27-28
  1.6 研究技术路线  28
  1.7 创新点  28-29
第2章 实验原料、仪器设备与表征技术方法  29-31
  2.1 实验原料  29
  2.2 实验仪器  29-30
  2.3 表征技术方法  30-31
    2.3.1 X 射线衍射分析（XRD）  30
    2.3.2 扫描电镜分析（SEM）  30-31
第3章 微晶白云母煅烧制备莫来石研究  31-42
  3.1 微晶白云母煅烧制备莫来石工艺  31
  3.2 结果分析与讨论  31-42
    3.2.1 XRD 分析  31-39
    3.2.2 SEM 分析  39-41
    3.2.3 反应机理分析  41-42
第4章 微晶白云母与工业氧化铝煅烧合成莫来石研究  42-50
  4.1 煅烧合成莫来石原料配方  42-43
  4.2 煅烧合成莫来石工艺  43
  4.3 结果分析与讨论  43-50
    4.3.1 XRD 分析  43-47
    4.3.2 SEM 分析  47-48
    4.3.3 反应机理分析  48-50
结论  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-57
攻读学位期间取得学术成果  57

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地质学 > 矿物学 > 矿物分类 > 硅酸盐（矽酸盐） > 云母族
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