球团膨润土
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铸造膨润土提纯方法大集结

2022-03-08 17:13:16

干法就是将已磨至一定细度的膨润土原矿和空气充分混合成流态化,在分级轮离心力和风机抽力的作用下,大部分粗颗粒和比重大的颗粒与细粒矿物相分离的提纯工艺。提纯后,蒙脱石质量可以达到国家钠基膨润土防水毯标准要求。1:1工业实验方案结果表明,原矿粉磨越细,提纯后的产品膨胀性能越好。采用干法提纯膨润土,投资少、提纯成本低于湿法工艺,具有设备品种少、工艺简洁、无排污等优势。此外,干法几乎不耗水,适宜新疆等缺水地区。但杂质与蒙脱石的密度相差很小,且干法磨矿不可能将粘土矿物与杂质充分解离,因此细粒杂质分离困难,产品质量不高,而且质量不稳定,只能作为对纯度要求不高的产品的原料。

膨润土

湿 法


湿法提纯时,水介质为蒙脱石层间膨胀与水化提供了足够的空间与动力,通过搅拌、添加分散剂,蒙脱石胶粒粒级将更小,从而更容易地与不能达到胶体粒级的杂质矿物实现分离。


1.自然沉降法


将膨润土制成浆液,蒙脱石吸水膨胀,受到的浮力比非膨胀性的杂质所受浮力更大,蒙脱石与杂质分层。另一方面,根据斯托克斯公式,球体在溶液中下降的速度与其半径的平方成正比,一些粒径比蒙脱石粒径大,比重比蒙脱石大的杂质矿物就会下沉得更快。因此,静置一段时间后除去下层的杂质,即可提纯膨润土。


同时,带电的蒙脱石晶片相互缔合成的“工”字型结构将微细的杂质矿物包裹住。他们的试验表明加入合适的分散剂能降低矿浆粘度,而磷酸盐分散剂还能改变蒙脱石表面的带电性,使晶片层间相互排斥。因而分散剂常被用于膨润土的提纯中。叶力佳等选取焦磷酸钠、水玻璃、六偏磷酸钠为分散剂,进行的系列研究表明以0.5%的六偏磷酸钠的效果好。


自然沉降法能在一定程度上提纯蒙脱石,操作简便,提纯成本低。但自然沉降提纯工艺所需沉降时间长、工厂占地面积大、浆液界面不清造成质量不稳定等问题。而且在粘粒与杂质矿物界面粘滞阻力的影响下,重力作用下降,导致蒙脱石与非常细小的杂质颗粒分离困难。


2.水力分级提纯法


水力分级提纯法是利用水力旋流器中不同粒度的颗粒沉降速度差和运动方向的不同,将蒙脱石颗粒群与杂质颗粒群分离,实现水力分级,从而提纯膨润土。


印航等用旋流器对新疆某地膨润土进行了多次旋流分级提纯。条件试验结果显示:分选压力越大,精矿蒙脱石含量越高。在相同的压力条件下,分选浓度低,有利于蒙脱石含量的提高,但是回收率会略有降低。


水力提纯法脱盐效果明显,提纯效果较好,产品质量较好,易实现大规模工业化生产,且提纯过程未外加化学试剂,进一步提纯后可用于生产精细化工、日用品及医药产品等。但对于细粒石英以及水溶性盐等杂质,旋流器的去除效果有限。


3.离心提纯法


该法是利用膨润土悬浮液浆在离心力作用下,粒度较大、密度较大的杂质颗粒被抛向分离壁,沉降形成沉渣,分离沉渣,使膨润土得到提纯。


并由正交实验极差分析得出影响提纯的决定性因素依次为:制浆时间>固液比>离心转速>离心时间。我国CN200780000799.2号专利提供将离心工艺与其他工艺相结合,制得了高纯度蒙脱石。


离心提纯工艺具有生产能力大、提纯时间短、生产连续化,设备占地面积小,适合产业化生产的需要、经提纯后的浆料质量稳定等优点,但产率低,且要消耗相当数量的能量,提纯成本较高。


4.重液提纯法


重液提纯法的原理是通过在蒙脱石晶体的层间插入轻质分子或分子团等,增大层间距离,使蒙脱石的密度降低,而杂质矿物层间结合牢固,轻质分子或分子团难以进入,密度几乎不变,从而使蒙脱石与杂质密度差异增大。选择密度合适的重液,用搅拌、振荡、离心等手段将杂质与蒙脱石分离,从而提纯膨润土。


Loughnan用溴仿酒精进行了分离蒙脱石和高岭石的研究,分别找到了能使蒙脱石和高岭石等上浮的重液的密度。他认为影响分离的因素主要有两个:矿物对酒精的吸收能力,粒度大小。对蒙脱石等而言,由层状结构膨胀引起的密度下降是主要因素。而对高岭石、伊利石及石英等膨胀不明显的矿物来说,粒度大小的影响更大。


孔庆池等对经20%的正辛胺水溶液浸过后的宣化天然蒙脱石进行X-射线衍射分析,证明正辛胺进入了层间。而CCl4做重液可以使经正辛胺水溶液浸过后的蒙脱石浮起,而非膨胀性粘土不会上浮混入蒙脱石中,说明正辛胺-CCl4分离蒙脱石是可行的。对提纯膨润土进行的X-射线衍射分析表明杂质峰很弱,蒙脱石纯度较高。


四氯化碳重液法使用的重液有一定的毒性,需要寻找替代试剂以改进本方法。段体玉等介绍了一种新的重液多钨酸钠溶液,其密度变化范围为1.0~3.1g/cm3。他们用多钨酸钠超声高速离心法分离提纯缙云沸石和粘土,效果较好。多钨酸钠是一种无毒、稳定性好、回收率高、使用方便安全的新型无机重液。溶液的配制方便,密度大小容易控制,在分离密度相差较小的矿物时,具有一定的优势,为重液提纯法提供了广阔的应用前景。


5.化学提纯法


一些低品位的天然膨润土中常含有碳酸钙、铁的氧化物以及有机质,Chi-NhanHaThuc等用0.1mol/L的醋酸除去了越南LamDong和ThuanHai两地产的膨润土中的碳酸盐。加入H2O2溶液能除去有机质。草酸和0.5mol/L的HNO3对膨润土中铁的氧化物的效果好。


6.电泳法


天然双八面体蒙脱石结构中,均存在A1与Mg对双八面体层中四面体片和八面体片的同晶取代现象,正是这种同晶取代使蒙脱石层间和端面带有负电荷。因此用直流电流对膨润土浆液进行电泳,收集阳极液体,经脱水可得到精土。


将蒙脱石粉碎到2微米以下,电泳蒙脱石浆液,脱水即可得到高纯度的蒙脱石。纳米蒙脱石和改性蒙脱石用电泳法提纯后,产品质量更高。


电泳法制得的高纯度膨润土,使用范围被显著拓宽,附加值大幅提高。但该方法耗电量大,设备投资大,提纯成本很高,工艺有待成熟。


湿法提纯膨润土需对浆体进行固液分离,具体可通过自然蒸发、加热、离心、过滤、絮凝等方法进行。自然蒸发生产周期过长,不利于大规模生产。加热需消耗大量能量,不利于节能,成本高。但该方法需经常清洗渗透膜,且过程复杂,局限性明显。加入絮凝剂可以加速膨润土聚沉,但使用无机或有机絮凝剂会使蒙脱石颗粒迅速聚集紧缩,比表面积变小,颗粒部分表面被絮凝剂覆盖,使其膨胀性、吸附性、黏结性等特性降低。


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