高嶺土的熱活化

熱活化

熱活化是通過物理方法對高嶺土加工進(jìn)行熱處理，把表面的一部分或全部羥基脫掉，控制羥基的數(shù)量，從而獲得特殊的物化性能，如在適當(dāng)?shù)臏囟认聦Ω邘X土進(jìn)行煅燒，使其結(jié)構(gòu)中的羥基全部脫出，而新的穩(wěn)定相(莫來石、方英石等)又尚未形成，此時(shí)的Si和A1的溶出量非常大，因此具有很大的活性;煅燒還可以使高嶺土的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(主要是由層間氫鍵的斷裂及脫除結(jié)構(gòu)水引起的)，由原來有序的片層晶體結(jié)構(gòu)的高嶺石變成無序結(jié)構(gòu)的偏高嶺石，使得原晶體內(nèi)層面的部分基團(tuán)外露，并且由于結(jié)構(gòu)水的脫去，表面活性點(diǎn)的種類和數(shù)量都增加了(種類從單一的-OH變?yōu)镾i―O、A1―O和部分剩余的-OH)，使得反應(yīng)活性增加。

對于高嶺石結(jié)構(gòu)的受熱分解的研究，我國學(xué)者對高嶺土和煤系高嶺土的相變開展了一系列的研究。姚林波(1996)等運(yùn)用MAS-NMR結(jié)合IR及XRD等手段，研究了蘇州高嶺土在560〜1600℃的熱分解產(chǎn)物，主要獲得以下結(jié)論：

高嶺石向莫來石的轉(zhuǎn)變過程中存在結(jié)構(gòu)上的連續(xù)性，可分為脫羥階段(400〜600℃)、偏高嶺石階段(600〜800℃)、相分離階段(800〜1100℃)和莫來石階段(1100〜1600℃)。轉(zhuǎn)變過程存在SiO2的分凝，但沒有出現(xiàn)A12O3的大量分凝。偏高嶺石向莫來石轉(zhuǎn)變過程的中間產(chǎn)物為準(zhǔn)莫來石和尖晶石。準(zhǔn)莫來石的形成是造成1000℃放熱峰的主要原因。

鄭水林等在2003年以山西煤系硬質(zhì)高嶺土為原料，研究了鍛燒溫度對煤系高嶺土物理化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，在650〜1150℃范圍內(nèi)煤系煅燒高嶺土的白度隨溫度升高而顯著提高;堆積密度略有增大;活性在650〜980℃范圍內(nèi)顯著提高，但在1050℃后下降。遮蓋率在650〜950℃之間隨溫度升高顯著增強(qiáng)，但在950℃后基本上不再變化。吸油率指標(biāo)在650〜1150℃范圍內(nèi)基本上不變化。

此外，鄭水林等(2003)還研究了溫度對煅燒高嶺土物相的影響，煅燒溫度為750℃時(shí)，高嶺土已轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石相，基本上不含硅鋁尖晶石和莫來石相。鍛燒溫度為950℃時(shí)，高嶺土雖仍以偏高嶺石相為主，但開始出現(xiàn)硅鋁尖晶石和莫來石相，煅燒產(chǎn)物的主要成分是非晶質(zhì)的二氧化硅、硅鋁尖晶石和少量莫來石及方解石。鍛燒溫度為1050℃，高嶺土的莫來石化進(jìn)一步增加，但此溫度下煅燒產(chǎn)物的主要成分仍是非晶質(zhì)的二氧化硅、硅鋁尖晶石和少量莫來石;當(dāng)煅燒溫度達(dá)到1150℃，煅燒產(chǎn)物的莫來石特征峰明顯增強(qiáng)，已由偏高嶺石相轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎啵饕煞质悄獊硎头蔷з|(zhì)二氧化硅。

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