防吸湿煅白的制备工艺及其防吸湿机理研究

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煅白在生产和贮存过程中的吸湿问题,已成为困扰整个镁行业的难题。吸湿后的煅白活性度下降,导致镁的产出率降低。因此,研究如何对煅白进行有效处理,使之在出窑、细磨、压球、贮存、运输过程中达到活性度长时间保持不变或略有提高,是皮江法炼镁首要解决的关键问题之一,也是摆在我们冶金工作者面前的一项十分重要而艰巨的任务。本文首先制备合格的实验用煅白,然后以其为原料,硅烷偶联剂KH560为改性剂,采用物理化学法对其进行表面防吸湿改性,通过正交实验确定制备工艺参数,并采用物理吸附仪、接触角测试仪、扫描电镜、红外光谱分析仪、X射线光电子能谱分析仪等仪器对改性前后的煅白进行表征,探究防吸湿煅白的防吸湿机理,结果如下:(1)本实验制备的煅白在0~360min内吸湿率从0.59%增长到1.75%,增长了 1.16%,增长速率为0.322%.min-1;在360~1920min内吸湿率增长速率放缓,从1.75%增长到2.87%,增长了 1.12%,增长速率为0.072%· min-1;1920min之后煅白吸湿率变化逐渐趋于平稳。(2)煅白吸湿率随时间而变化,放入大气中的煅白,一开始由于吸湿反应的反应物浓度较高,吸湿反应迅速,吸湿率急速上升;随着吸湿反应的进行,煅白白表面被越来越厚的碳酸化、水化产物包裹,一定程度上阻隔了水化、碳酸化进程,同时H2O和CO2分子扩散通过反应层需要更高的活化能,因此吸湿速率逐渐减慢,吸湿达到饱和后趋于平稳。(3)正交实验结果表明:影响煅白改性效果的因素从大到小依次是改性剂的添加量,改性温度,改性时间。(4)煅白改性效果随改性剂(KH560)添加量、改性温度、改性时间的变化而变化,随着添加量的增加,改性温度的升高,改性时间的延长,接触角不断增大。当接触角增加到101.21℃,继续改变三个因素,接触角变化趋于稳定。本实验中最佳工艺条件为KH560添加量0.03 mL/g-煅白,改性温度55℃、改性时间80min。(5)改性后的煅白,比表面积由改性前的23.1421m2/g减小到6.5343m2/g,减小了 79.67%;总孔容由改性前的0.115112cm3/g减小到0.011621cm3/g,减小了 89.900%;接触角由改性前的 37.04°增加到 100.05°,增大了 62.98%;吸湿率由改性前的2.01%减小到0.35%,降低了 82.5%。(6)防吸湿煅白的防吸湿机理为煅白表面的-OH与KH560中的疏水基团发生缩合反应,-OH被疏水基团取代后KH560偶联到煅白表面形成疏水薄膜,使煅白表面由亲水性变为疏水性,降低了吸湿率。(7)制备防吸湿煅白的反应分两步进行:①KH560在酸性条件下将烷氧基团水解转变为羟基;②水解后KH560中的羟基与煅白表面的羟基发生脱水缩合反应,使煅白表面的亲水基团被KH560中的疏水基团所取代。
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