超聲波輔助插層-剝離法制備煤系高嶺土微粉的研究

張 濤，閆 雷，鞏柯語，黎佳全，何宏偉，苗 洋，高 峰

(太原理工大學材料科學與工程學院，太原 030024)

0 引 言

我國作為一個煤炭大國，每年堆積大量的采煤廢棄物煤矸石，造成了大量的環境污染和土地浪費問題。其中大部分為泥巖質煤矸石(又稱作煤系高嶺土)，也是我國一種寶貴的自然資源[1]。因其具有價格低廉、易獲得等特點得到越來越多企業及研究者的關注，被廣泛應用于涂料、橡膠、陶瓷、電纜等行業。天然煤矸石一般需要經過干法粉碎、除雜提純、濕法研磨等一系列加工工藝得到工業級產品[2]。而一些造紙紡織行業則對煤系高嶺土的粒徑、層狀結構提出了更高的要求，需要對高嶺土進行深加工，以達到降低粒度，提高吸附性的目的。一般常采用干磨或濕磨的方法來減小高嶺土的粒徑，但這些處理會造成高嶺土晶體結構退化等負面影響[3]。有研究者引入超聲波對高嶺土進行破碎，結果發現短時間的超聲處理就能使高嶺土粒度降低，比表面積升高，且不會引起高嶺土非晶化[4]。再者就是對高嶺土進行剝片，使其層與層之間發生解離，Li等[5]以張家口高嶺土為原料，利用超聲波輔助剝離，促進了十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)插入高嶺土層間，形成了高嶺土納米卷，使其比表面積增加了10倍。Xu等[6]以高嶺土/二甲基亞砜(DMSO)插層復合物為前驅體在100 ℃進行溶劑熱反應，使CTAC插入高嶺土層間，也制備得到高嶺土納米管。但這些都是對天然白色軟質高嶺土的剝離，煤系高嶺土屬于硬質高嶺土[7]，不同的成礦原料使其擁有較強的層間氫鍵作用進而較難進行剝離，所以對它的剝離探究具有重要的實際意義。……