微硅粉结构剖析及微硅粉镁水泥材料制备

作     者：张世鹏 

作者单位：青海大学 

学位级别：硕士

导师姓名：铁生年

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：微硅粉 矿相结构 方石英 分散性 微硅粉-氯氧镁水泥 

摘      要：工业废弃物微硅粉作为一种无机非金属微纳米粉体,已被广泛应用于复合材料、耐火材料及建筑材料等领域;由于微硅粉是温度急剧下降冷凝形成的无定形颗粒,其形成结构复杂、分散性差等问题一直制约着微硅粉的进一步提纯和应用。(1)通过水洗磁选、水流分级、微波酸浸、高温煅烧的方式对微硅粉进行实验处理,发现水洗磁选、水流分级和微波酸浸处理微硅粉只去除了微硅粉中部分FeO、游离碳和金属氧化物杂质;高温煅烧微硅粉改变了微硅粉结晶状态,在800℃时,微硅粉由无定形的玻璃相转化为方石英相。通过对微硅粉元素拟合分析,发现微硅粉中除含有SiO外,还有化合物(SiO)(NaO)、(K,Ca)[Mg.3Fe][SiAlO](OH)、MgH(SiO),并存在少量CaO、MgO等矿化剂。(2)采用700℃-1100℃对微硅粉进行了高温热处理,当热处理温度达到800℃时,微硅粉发生位移型相转变,即微硅粉开始成核结晶,在1100℃时全部转化为亚稳态方石英,微硅粉相转变受动力学控制,微硅粉中碱金属杂质化合物和微硅粉较高的表面能是促进微硅粉相转变的主要原因。(3)采用KH-570硅烷偶联剂在酸性条件下对微硅粉表面进行了改性,改性后的微硅粉吸油值明显降低,表面羟基数急剧减少,KH-570硅烷偶联剂分子成功的以化学键的形式接枝在微硅粉表面,微硅粉团聚现象减少,分散性得到改善,KH-570硅烷偶联剂主要通过与微硅粉颗粒表面的-OH形成氢键缔合而吸附到微硅粉颗粒表面上。(4)利用微硅粉和氯氧镁水泥制备了不同微硅粉掺量的微硅粉-氯氧镁水泥,通过实验发现,当MgO:MgCl:HO体系物质的量比为7:1:15时,氯氧镁水泥样品的抗压强度、浸水和浸硫酸盐软化系数分别为78.85 MPa、0.72和0.76;当微硅粉掺量为30%时,其抗压强度、耐水性和耐硫酸盐腐蚀性能达到最佳,抗压强度达到了83.45 Mpa,软化系数分别为0.74和0.78。此外,使用工业废弃物微硅粉制备微硅粉-氯氧镁水泥可以明显降低氯氧镁水泥材料的制备成本,提高微硅粉的附加值。