超声波辅助插层-剥离法制备煤系高岭土微粉的研究

张 涛，闫 雷，巩柯语，黎佳全，何宏伟，苗 洋，高 峰

(太原理工大学材料科学与工程学院，太原 030024)

0 引 言

我国作为一个煤炭大国，每年堆积大量的采煤废弃物煤矸石，造成了大量的环境污染和土地浪费问题。其中大部分为泥岩质煤矸石(又称作煤系高岭土)，也是我国一种宝贵的自然资源[1]。因其具有价格低廉、易获得等特点得到越来越多企业及研究者的关注，被广泛应用于涂料、橡胶、陶瓷、电缆等行业。天然煤矸石一般需要经过干法粉碎、除杂提纯、湿法研磨等一系列加工工艺得到工业级产品[2]。而一些造纸纺织行业则对煤系高岭土的粒径、层状结构提出了更高的要求，需要对高岭土进行深加工，以达到降低粒度，提高吸附性的目的。一般常采用干磨或湿磨的方法来减小高岭土的粒径，但这些处理会造成高岭土晶体结构退化等负面影响[3]。有研究者引入超声波对高岭土进行破碎，结果发现短时间的超声处理就能使高岭土粒度降低，比表面积升高，且不会引起高岭土非晶化[4]。再者就是对高岭土进行剥片，使其层与层之间发生解离，Li等[5]以张家口高岭土为原料，利用超声波辅助剥离，促进了十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)插入高岭土层间，形成了高岭土纳米卷，使其比表面积增加了10倍。Xu等[6]以高岭土/二甲基亚砜(DMSO)插层复合物为前驱体在100 ℃进行溶剂热反应，使CTAC插入高岭土层间，也制备得到高岭土纳米管。但这些都是对天然白色软质高岭土的剥离，煤系高岭土属于硬质高岭土[7]，不同的成矿原料使其拥有较强的层间氢键作用进而较难进行剥离，所以对它的剥离探究具有重要的实际意义。……