研究发现,铝土矿尾矿是一种复杂天然混合矿物,主要含高岭土、伊利石、石英、一水硬铝石和刚玉,Al₂O₃的含量达到39.6%,其利用价值相当可观。目前,对尾矿的利用只限于耐火材料的制备和填补矿山采空区复垦工程,而对其改性研究,还未见报道。经提纯之后,再进行改性,作为填料所用,由于其天然的复杂行为,预期可赋予橡胶塑料许多新的功能,同时白度的提高,能够扩大其应用范围,从而使铝土矿资源得到充分利用,达到资源回收再利用的目的。 尾矿的表面结构研究表明,表面官能团以Si—O和表面羟基键为主。应用润湿角、沉降高度、活化指数多种方法对改性粉体进行评价,研究表明尾矿的疏水性和亲油性良好。在湿法改性中,最佳试验条件为:改性剂对矿物的配比为2%;改性时间为9h;矿样浓度为20%;改性温度为80℃。红外光谱分析表明尾矿表面Si—O的特征峰偏移近5个波数,同时出现甲基和亚甲基的特征峰,表面羟基振动特征峰明显加强,表明尾矿表面包裹一层钛酸酯偶联剂。光电子能谱分析表明,尾矿Si2p和O2p化学环境发生改变。其改性机理为:在水溶液中,在加热和搅拌条件下,羟基首先和尾矿表面的活性点结合,钛酸酯再通过复杂的化学吸附及键合作用和尾矿表面的羟基及氧原子连接,使得钛酸酯偶联剂包覆在尾矿表面。在机械力化学改性中,最佳工艺参数为磨矿浓度为30%,改性剂用量为3%,球料比为5:1,改性时间为8h,磨机转速为500r/min。X—射线分析表明,高岭土结构完全被破坏,其他矿物结构也遭到不同程度的破坏,无定形化增加。红外光谱分析表明尾矿表面出现甲基和亚甲基的特征峰,同时表面羟基有所减弱,说明钛酸酯和表面羟基发生作用。光电子能谱分析表明尾矿表面Si2p化学环境没有发生改变,而O2p的化学环境有所改变,说明钛酸酯主要和尾矿表面的O发生作用。其改性机理为,钛酸酯和尾矿表面羟基发生作用,其连接方式为化学吸附,使尾矿表面包裹一层偶联剂。