CN101112992A

CN101112992A - 一种利用NaNO3改型膨润土的方法

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Publication number: CN101112992A
Application number: CNA2006101079497A
Authority: CN
Inventors: 代斌; 李金娥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-07-29
Filing date: 2006-07-29
Publication date: 2008-01-30

Abstract

我国膨润土储量居世界第二位，主要分布在辽宁、广西、新疆、浙江等地区。其中新疆是我国膨润土远景储量最大的省份，仅新疆夏子街地区膨润土远景储量就达50亿吨。目前，膨润土选用的钠化改型剂一般为Na₂CO₃、NaF、NaCl等，钠化改型的方法主要有悬浮法、陈化法、挤压法，其中应用挤压法制备钠基膨润土较为广泛。本工艺是选用新疆丰富的NaNO₃为钠化改型剂，新疆夏子街地区乌兰林格矿膨润土为原料，采用改进的挤压法制备高品质的钠基膨润土。该法制备的钠基膨润土性能良好，膨胀容为94ml/g，胶质价为97.5ml/3g。该工艺成本低，经济附加值显著，可为膨润土深加工提供优质原料。

Description

一种利用NaNO3改型膨润土的方法

发明名称

一种利用NaNO₃改型膨润土的方法

1技术领域

非金属材料

2背景技术

一、膨润土的矿物学特征及物化性质

膨润土是以蒙脱石矿物为主要成分的粘土矿。蒙脱石为少量碱土金属的含水层状铝硅酸盐矿物。蒙脱石晶体由两层硅氧四面体片夹一层铝氧八面体片组成，属2∶1层型^[1]。由于有些多面体中高价离子被低价位离子置换，造成晶体层间产生永久性负电荷。这种负电荷必然要吸附交换性阳离子如Ca²⁺、Na⁺来平衡^[2]。在晶层间充满着层间水及可交换性阳离子，晶层间吸附的阳离子是可交换的^[3]。膨润土的框架结构使其具有许多特性，如膨胀、吸附和触变性等，因此具有广泛的用途。

膨润土矿一般为白色，淡黄，因含铁量变化又呈浅灰、淡绿、粉红、黑杂等色，具蜡状、块状，油脂光泽。硬度为1，密度约2g/cm³。化学组分主要是SiO₂、Al₂O₃、H₂O。Fe₂O₃、MgO含量有时较高^[4]。此外，Ca、Na、Mg常以不同含量存在于膨润土中。

二、钠化改型的方法及钠化剂的类型

膨润土中Na₂O和CaO含量对膨润土的物化性能和工艺技术特性影响颇大，一般钠基膨润土优于钙基膨润土，主要表现在吸水率和膨胀倍数大，阳离子交换量高，在水介质中分散性好，胶质价高，其胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好，pH值高。因此，要制备高性能胶体产品时，首先要对蒙脱石进行钠化改型。

(一)钠化改型的方法

膨润土的钠化改型是在一定条件下，通过加入改型剂(如Na₂CO₃等)及一定的加工处理(挤压、碾压等措施)，使钙基膨润土转化为钠基膨润土的加工过程。研究表明：钙基膨润土在自然条件下以聚集关态存在。因此，钙基膨润土在钠化进程中，除了必需的自由Na⁺外，还应当采取一定措施使晶体分离，增加钙基膨润土比表面积，加速Na⁺交换Ca²⁺的进程。钙基膨润土的钠化改型近年来取得了许多进展，归纳起来，人工钠化处理的主要方法有以下几种^[5]：

(1)悬浮法

这种方法是在配浆的同时向水中加入钙基膨润土和纯碱，加碱量采用最大湿粘度和最低失水量法确定，一般要加过量碱，液固比为1～8，经浸泡造浆后脱水，干燥，磨粉即得钠基土。

(2)陈化法

在原矿或加工后的干粉中，按所需的Na⁺量(常为矿石量3％～5％的Na₂CO₃量)化成水溶液加入，拌匀，堆放。整个矿石含水量控制在30％左右，堆放时间7～10d，并常翻动拌合，老化后干燥，磨粉。该法钠化效率较差。

(3)挤压法

此法是在加入改型剂的同时，施加一定的压力(剪切力)使蒙脱石颗粒分开，加速Na⁺交换Ca²⁺的进程。在钠化改型时，挤压是关键一步，因为①挤压起到了剥片作用，使蒙脱石颗粒之间、晶层之间，产生相对运动而分离，从而增加了与Na⁺离子的接触面积，易于进行充分的离子交换。②由于挤压摩擦产生了大量热能，加快了离子运动速度，扩大了运动范围，从而增加了反应机会与阳离子交换过速度。③蒙脱石在大的挤压作用下，化学键遭到了破坏，产生断键。这有利于吸附相反电荷的Na⁺离子，从而增加了钠化反应的进行。这种方法是目前最常用的，已取得了较好的效果。

(二)钠化剂的类型

目前，钙基膨润土的钠化改型主要以Na₂CO₃、NaF为改型剂。但是这两种钠盐各有优缺点：Na₂CO₃是传统的改型剂，它成本较低廉，然而使用此改型剂，改型后膨润土质量不佳，给膨润土的使用和进一步深加工带来了一定的困难。使用NaF为改型剂，它虽可获得高质量的钠基膨润土，但是成本较高。因此，必须寻找一种成本既低又能制备出高质量钠基膨润土的钠盐。

三.钠基膨润土的应用

由于钠基膨润土具有许多优良的工艺性能，因此其应用范围较广。目前主要应用于如下几个方面：

3.1钻井泥浆

人工钠化改型膨润土其性能得到了改善，并优于天然产生的钠基土，造浆率提高。因此钠化改型可使我国膨润土工业实现由粗加工向精加工，由初级产品向深加工产品过渡，充分利用了我国的膨润土资源。

3.2高温润滑剂

由于钠基土具有良好的热稳定性，适应于作为高温润滑剂。据研究，最高润滑温度可达177℃，在转速大于10000r/min条件下，机械可连续运转400多小时^[6]。

3.3粘结剂

由于膨润土的分散性能好、比表面积大、亲水性强，故它的成球性能好。经钠化处理后的膨润土可用于精密铸件、高压造型和钢铸件的型砂黏结剂^[7]。

3.4环境保护

由于钠基土具有负电性，并具有多种吸附中心，因而使其具有良好的吸附性能，不仅可以用于吸附污水处理，也可以用于消毒急救包成料。A.Safa

zgan等^[8]用钠基膨润土作为絮

凝剂处理废水中的酸性蓝193取得了较好的效果。

3.5其它

钠化改型土用于高压造型工艺技术性能好，并可使产品质量有明显的提高和改善。此外，钠基土在土木工程方面也有广阔的应用前景。国外在此方面应用广，用量也大，广泛用于隔墙施工、砂浆、沉箱、打桩机、水泥和混凝土增塑添加物、隧道防护屏润滑及电线接地盖土等。并且钠基土在陶瓷中亦可用作粘结剂和悬浮剂等。

3发明内容

选用新疆丰富的NaNO₃为钠化改型剂，新疆夏子街地区乌兰林格矿膨润土为原料，采用改进的挤压法制备高品质的钠基膨润土。具体方法是将提纯的膨润土粉碎，加水搅拌成浆液，用NaNO₃对提纯土进行钠化改型，然后干燥、粉碎，即得钠基膨润土，该钠基膨润土可广泛用于膨润土深加工。

4附图说明

钠基膨润土的制备工艺流程图

5具体实施方式

(1)取提纯膨润土，加入一定量的水，搅拌至分散均匀。

(2)在膨润土泥浆中加入一定量的NaNO₃，常温下搅拌一段时间，干燥、粉碎，制成钠基膨润土。

参考文献

[1]S.Das Gupta.Bentonite deposits intercalated with the Rajmahal volcanic rocks of easternIndia.Journal of Southeast Asian Earth Sciences.1996，15(2)：133-137.

[2]陈淑祥，唐欣，袁键等，南京汤山钙基膨润土钠化改型研究[J].山东科学，1999，12(1)：22-27

[3]闫景辉，李静梅，王巍等.膨润土化学提纯研究[J].非金属矿，2002，25(3)：8-10.

[4]栾文楼，李明路.膨润土的开发应用，地质出版社，1998

[5]吴东印，卫敏，杨康平等.膨润土的提纯与开发应用[J].矿产保护与利用，2000，(3)：14-16

[6]易发成，戴淑霞，侯兰杰等.钙基膨润土钠化改型工艺及其产品应用现状[J].中国矿业，1997，6(4)：65-67

[7]王林江，宋慈安，余洋.湖南临澧县白土坡膨润土特征及开发应用初探[J].地质与勘探，1999，35(6)：34-36

[8]A.Safa

zcan，Bilge Erdem，Adnan

zcan.Adsorption of Acid Blue 193 from aqueous solutionsonto Na-bentonite and DTMA-bentonite.Journal of Colloid and Interface Science 280(2004)44-54

Claims

1.设计思路

我国膨润土储量居世界第二位，主要分布在辽宁、广西、新疆、浙江等地区。其中新疆是我国膨润土远景储量最大的省份，仅新疆夏子街地区膨润土远景储量就达50亿吨。目前，膨润土选用的钠化改型剂一般为Na₂CO₃、NaF、NaCl等，钠化改型的方法主要有悬浮法、陈化法、挤压法，其中应用挤压法制备钠基膨润土较为广泛。本工艺是选用新疆丰富的NaNO₃为钠化改型剂，新疆夏子街地区乌兰林格矿膨润土为原料，采用改进的挤压法制备高品质的钠基膨润土。该法制备的钠基膨润土膨胀容和胶质价较高，膨胀性能较好，具有良好的经济价值和应用价值，可广泛用于膨润土的进一步深加工。

2.一种利用NaNO₃改型膨润土的方法

(1)取提纯膨润土，加入一定量的水，搅拌至分散均匀。