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PCC岩石改性技术
   

     
      基于矿物晶体结构、晶体化学研究,通过先进的表面及界面工程学手段研发出PCC矿物加工改性技术,对不同矿物进行针对性改性,增加矿物比表面积和离子交换吸附容量。

       纯水人工矿化的最大的困难就是水岩相互作用效果缓慢,在天然地下水系统中,地下水在裂隙、孔隙和岩溶通道构成的复杂多孔介质系统中储存、运移,并发生复杂的生物物理化学反应,通过很长的渗流途径达到矿化的效果,矿化过程与多孔介质成分、系统压力、气体含量和成分、含水层水力梯度等诸多影响有关。为了在滤芯的尺度上,达到矿化效果。项目对影响矿化过程的因素进行分析,使用矿物的差热分析技术、矿物X射线粉晶鉴定技术、矿物电镜技术等,对不同矿物选地的矿物结构、组成、成分和性质进行分析,并针对不同矿物的晶体结构进行针对性改性。

       改性过程中,主要是通过物理化学改性方法改变矿物晶体结构,使矿物溶解沉淀能力加强,同时利用酸洗和微波打通矿物的盲通道,增加矿物的溶解吸附能力。通过多组对照试验,对比改性对矿物溶解性能的影响,开发了针对不同矿物的物理化学复合改性技术。例如,针对麦饭石, 将内蒙通辽的天然麦饭石研碎,过筛45目,用去离子水在超声波清洗仪中洗涤1个小时,然后在烘箱内烘干,在马弗炉中由100℃逐渐升到720℃,灼烧2个小时,然后再使用240W中火微波进行改性,再使用1mol/L的HCl溶液在95℃条件下浸泡4小时,用0.5mol/L的NaCl溶液浸泡24小时,每隔6小时振荡5分钟。倒出上清液,用去离子水在超声波清洗仪中多次重复冲洗。

表1  N矿石改性后性能对照表

  孔隙度 有效孔隙度 比表面积
改性前 62% 23% 173m2/g
改性后 89% 76% 462.7m2/g


表1  N电子显微镜下不同矿物改性效果图


  
      使用原子力显微镜,通过分析X矿石的表面平面和三维形貌图像,对比发现,改性后的矿物,溶解能力更强。改性后加剧矿物表面形成晶格缺陷和蚀穴,使溶解向纵深深入。
孔隙度 有效孔隙度 比表面积
改性前 62% 23% 173m2/g
改性后 89% 76% 462.7m2/g