天然沸石粉怎样鉴别

一、沸石粉的作用

沸石岩在我国贮量丰富,易开采。据不完全统计,我国已发现的近处沸石矿床(点),主要分布在东部地区的黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山西、河北、安徽、河南、浙江、广西、海南等省(自治区),已探明储量达亿t,预测天然沸石远景可达亿t。大量的试验研究与工程实践证明:沸石粉是一种性能良好的混凝土掺合料。一方面,沸石粉能够替代混凝土中的部分水泥,减少水泥用量,降低混凝土早期水化热;另一方面又能提高混凝土长期耐久性能。另外沸石粉还有黏度效应,在高流态混凝土与泵送混凝土中,掺入沸石粉后配制的混凝土拌合物的黏度得以提高,由此又改善了混凝土的施工性能。因此对于富沸石矿和传统矿物掺合料缺乏的地区,将沸石粉作为活性掺合料,能够有效解决当地水泥混合材和混凝土掺合料短缺的问题。除此之外,沸石粉还可以用作动物饲料添加剂、水体改良剂等。

根据JG/T-《混凝土和砂浆用天然沸石粉》中的定义,天然沸石岩是以碱金属或碱土金属的含水铝硅酸盐矿物为主要成分的岩石,天然沸石粉是以天然沸石为原料,经细磨制成的粉状物料;有关文献表明,沸石是一种含水架状结晶的铝硅酸盐矿物,是由酸性火山熔岩玻璃或碎屑凝固沉积在地下后,与间隙水反应,并在温度和应力下形成的多孔火山灰质材料。然而单凭沸石定义,很难准确鉴别出来什么是沸石,而且天然沸石含量变化大,用化学方法无法准确测定,在沸石粉的生产和使用过程中,沸石粉与矿粉、石灰石粉等矿物掺合料及某些岩石粉表观形貌相近,光凭肉眼很难准确分辨开来,给用户造成了一定的困扰。因此,找到能够快速、准确地鉴别天然沸石(粉)的方法是一项很有意义的工作。

二、沸石粉的鉴别方法

1.天然沸石“鉴别试验”

GB/T-《饲料级沸石粉》提出了天然沸石的“鉴别试验”,试验步骤为:取试样约1g,用水洗净表面杂质,放入10ml小烧杯中,加入2~3ml混合交换剂,在酒精灯上加热煮沸1~2min;取出样品用水洗2~3次,再加入1~2ml硫化钠溶液和1~2滴苦味酸溶液,煮沸生成表面变黑者即为沸石(混合交换剂是由硝酸银、乙酸、硝酸代十六烷基吡啶等配制而成)。该试验方法主要针对天然沸石吸附性强来进行设计和判定。

2.吸铵值试验

现行行业标准JG/T-《混凝土和砂浆用天然沸石粉》中将吸铵值(单位质量沸石粉所交换的铵离子毫摩尔数,mmol/g)数值作为沸石粉品级分类的重要指标之一。GB/T-《饲料级沸石粉》引言中指出,吸氨量与沸石的含量呈线性关系,用测定吸氨量来判定产品中沸石含量的多少。

3.扫描电镜(SEM)试验

扫描电镜是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观测手段,可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。近年来多用于观察水泥基材料水化进程中形成的产物形貌及硬化体微结构的结构形态,亦可用来观察混凝土原材料的颗粒形态。

结论

通过对归纳的天然沸石鉴别试验、沸石粉吸铵值试验、扫描电镜观测等3种鉴别试验方法验证与分析,结论如下:

1)GB/T-《饲料级沸石粉》中天然沸石“鉴别试验”原理主要针对天然沸石粉吸附性强进行设计和判定。然而对于吸附性强的其他样品,可能会存在误判情况。

2)吸铵值试验表明:天然沸石粉与常用的矿粉、石灰石粉等表观物理性能相近的样品相比,其吸铵值要大得多,具有明显的区分度,因此可以作为鉴别沸石粉真假的有效手段,但该试验操作时间较长,操作较为复杂。

3)扫描电镜(SEM)试验表明:天然沸石在电镜下的微观形貌较为特殊,与常见的石灰石粉和矿粉形貌特征相差甚远,具有明显的区分度,因此亦可作为分辨天然沸石(粉)的有效手段。




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