基于粒度级配的氢氧化镁浓浆制备研究

作     者：李战 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐晓佳

授予年度：2023年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：氢氧化镁 颗粒堆积效率 粒度级配 成浆性 

摘      要：氢氧化镁是一种性能优异的无机化工产品,在环保、阻燃等多个领域得到广泛应用。其中浆料状的氢氧化镁因易于泵送、便于使用、活性高等优势,已成为氢氧化镁产品的发展重点。在氢氧化镁成浆过程中,由于氢氧化镁颗粒的亲水性而易产生团聚,致使浆料不稳定而产生沉降,最终形成难以逆转的固化沉淀,严重限制其高效利用。良好的流动性和稳定性是氢氧化镁浆料工业应用的前提,但二者之间存在着此消彼长的矛盾关系。当前氢氧化镁制浆研究主要集中于高性能分散助剂的筛选和制备,而对于影响浆料品质的另一重要因素—粒子的粒度分布特性缺乏关注。据此,本论文开展了基于粒度级配技术的氢氧化镁浆料合成工艺研究。首先,采用分布连续粒径和离散粒径的颗粒堆积模型,计算单峰粒径、双峰级配、三峰级配的模型参数与堆积效率间的关系,探讨不同颗粒堆积模型在指导氢氧化镁制浆方面的适用性。之后开展不同级配方案的制浆实验,考察浆料的流动性、稳定性、流变行为以及理论最大成浆浓度。取得的研究结果如下:(1)根据氢氧化镁粉体的粒度分析,拟合粒度分布模型并计算颗粒堆积效率。结果表明:对于粒度连续分布的氢氧化镁粉体,Rosin-Rammler模型呈现出良好的相关性,但并不适用于级配后的粉体,基于隔层堆积的颗粒堆积模型可以用于指导级配后氢氧化镁粉体的浆料制备。(2)单峰粒度分布的氢氧化镁浆料流变性能表征结果认为,氢氧化镁浆料属于典型的非牛顿型流体,具有剪切变稀性,粒径越小黏度越大、稳定性越好、触变性越大,粒径对浆料的流动性和稳定性的存在消-长矛盾影响。(3)双峰级配制浆时,两粒级相差大于5时可以保证颗粒间较好的填充。双峰级配中间隔双峰FS-3和CS-10按3:7的质量比混合时堆积效率最高,理论最大成浆浓度最高,达到68.20%,恢复比率最高,为77.01%。三峰级配制浆时,随着制浆氢氧化镁粉体中超细颗粒含量的增加,理论最大成浆浓度呈现先增加后降低的趋势,UFS-1、FS-7、CS-10按3:1:6的质量比混合时理论最大成浆浓度最大,为78.46%,此时堆积效率为81.34%,恢复比率为87.67%。两种级配方案均可保证氢氧化镁浆料在浓度较高情况下仍具有良好的稳定性和流动性。(4)浆料的结构表征结果表明,三峰级配方案制得的浆料储能模量更高,流动点所对应的剪切力最大,为7.67 Pa。基于隔层堆积理论指导的三峰级配方案可以获得流动性、稳定性、触变性良好,最大成浆浓度较高的氢氧化镁浆料。