煤矸石的熱活化機理是什么

Cruz-Cumplio等研究了高嶺石層間OH-紅外光譜發(fā)現(xiàn)高嶺石晶格中OH-的取向?qū)娱g內(nèi)聚能有影響，層間內(nèi)聚能又與高嶺石結(jié)晶度有關(guān)。當(dāng)OH-與晶體c軸夾角減小，內(nèi)聚能增大，高嶺石結(jié)晶度降低。3669cm-1的譜帶可以表征高嶺石的結(jié)晶度，這個譜帶越強，結(jié)晶度越高，當(dāng)沒有這個譜帶時高嶺石的結(jié)晶度較低，如果該譜帶為弱的峰，結(jié)晶度高，為肩峰時結(jié)晶度較高。根據(jù)原煤矸石中OH-譜帶特征，可以認為煤矸石中高嶺石的結(jié)晶度較高。當(dāng)煅燒溫度達到800~900℃時，645cm-1吸收峰的出現(xiàn)表明活性氧化鋁的形成，煤矸石破碎機偏高嶺石和伊利石的分解使氧化鋁含量達理想。當(dāng)煅燒溫度為1100℃時，546cm-1吸收峰的出現(xiàn)表征莫來石的形成。692cm-1吸收峰逐漸消失以及1083cm-1譜峰的寬化是由于石英的部分熔融。在煅燒溫度為600℃、800℃和1200℃表征Si-O-Si非對稱伸縮振動的吸收譜帶寬化，三次寬化的原因表明在煅燒過程中煤矸石物相的三次轉(zhuǎn)變：600℃時偏高嶺石開始形成，800℃時偏高嶺石的大量形成和伊利石結(jié)構(gòu)的破壞以及1200℃時石英的部分熔融。

煤矸石在煅燒過程中，當(dāng)溫度為600℃時六配位的鋁消失，表征AlⅥ-OH912cm-1和940cm-1譜帶以及表征AlⅥ-O-Si振動的538cm-1吸收峰消失；560cm-1吸收峰表征的是硅氧四面體和鋁氧四面體所形成的雙環(huán)結(jié)構(gòu)。紅外分析結(jié)果表明在煅燒過程中煤矸石中六配位鋁轉(zhuǎn)變?yōu)樗呐湮讳X。

與原煤矸石相比，經(jīng)800℃煅燒煤矸石的29 Si和27Al MAS NMR譜發(fā)生了很大的變化。煅燒煤矸石中表征六配位鋁的共振峰基本消失，煤矸石粉碎機廠家出現(xiàn)明顯的四配位鋁共振峰（化學(xué)位移在54.84處），表明煅燒過程中六配位鋁轉(zhuǎn)變成四配位鋁，化學(xué)位移在54.84處的共振峰歸屬于q4/AlQ4（4Si），伊利石中四配位鋁共振峰的化學(xué)位移約為70，歸屬于q1/AlQ1（1Si），因此，在54.84處出現(xiàn)的共振峰是由高嶺石的熱變產(chǎn)物（偏高嶺石）引起的。800℃煅燒29 Si NMR譜向高場移動，高嶺石的共振峰消失，在-100.67處出現(xiàn)一個尖銳的、微弱的共振峰，石英29 Si NMR共振峰（化學(xué)位移為-107.42）強度增加，并成為主要的共振峰，原因是高嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石以及伊利石的結(jié)構(gòu)的破壞，石英晶體相對含量增多。27Al MAS NMR和IR分析結(jié)果一致，煅燒后煤矸石中六配位鋁轉(zhuǎn)變成四配位鋁。

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