CN101186351A - 含白云石凹凸棒石粘土处理工业废酸液并制备干燥剂的方法 - Google Patents

Abstract

含白云石凹凸棒石粘土处理工业废酸液并制备干燥剂的方法，其特征是按废酸液与白云石凹凸棒石粘土的体积质量比为0.4～1L/kg，向废酸液中加入含白云石凹凸棒石粘土粉体，粘土中的白云石与废酸液发生中和反应，使反应结束后混合物pH大于3，控制混合物含水量；含水的湿混合物经成型煅烧得到凹凸棒石粘土复合干燥剂；工业废酸液包括活性白土生产酸性废液、以凹凸棒石粘土或膨润土和盐酸或硫酸为原料生产活性二氧化硅的酸性废液等。本发明不仅处理和利用了凹凸棒石粘土或膨润土加工酸性废液，实现废水零排放，而且省去了通常的凹凸棒石粘土干燥剂制备所需的氯化钙、粘结剂等原料，使凹凸棒石粘土复合干燥剂生产成本大幅度降低。

Description

含白云石凹凸棒石粘土处理工业废酸液并制备干燥剂的方法

                                技术领域

本发明涉及利用含白云石凹凸棒石粘土处理工业废酸液并制备干燥剂的方法。

                                背景技术

干燥剂是建筑中空玻璃、食品、医药、纺织、机械行业产品储存、运输过程中保持物品干燥、保证产品质量必备的材料，也是各种工业气体、液体脱水干燥大量使用的材料。目前，广泛使用的干燥剂包括：无水氯化钙等化合物干燥剂、石灰干燥剂、硅胶干燥剂、粘土干燥剂(如蒙脱石粘土、凹凸棒石粘土干燥剂)。无水氯化钙干燥剂吸水后产生液化现象，某种情况下对产品具有一定的腐蚀作用。硅胶和分子筛干燥剂具有很好的干燥效果，但成本是各种干燥剂中最高的，因而，某些情况下限制了其广泛应用。石灰干燥剂价格低廉，但是存在一定的安全风险。粘土干燥剂包括凹凸棒石粘土、膨润土制备的干燥剂，原料来源广泛，价格低廉，深度干燥效果好，安全可靠。由于凹凸棒石特有的晶体结构和物理化学特性，凹凸棒石粘土干燥剂是最受重视的粘土干燥剂。但是粘土干燥剂饱和吸附水量不高、颗粒强度不高，需要添加助剂来提高干燥剂的吸水量、添加粘结剂来改善干燥剂的颗粒强度，降低粉尘的产生。

公开号为CN1422687的发明专利申请说明书中，公开了一种矿物干燥剂的制备方法，是将凹凸棒石粘土用16-36％盐酸浸泡24小时、加入白土搅拌均匀，再进行干燥、粉碎、造粒和煅烧。公开号为CN1541759的发明专利申请说明书中公开了一种用凹凸棒石粘土、钙基膨润土为原料，添加聚乙烯醇0.2-0.6％、聚丙烯酰胺0.6-0.2％、氯化钙10-30％，经过选矿-干燥粉碎-混合-挤压-造粒-干燥等步骤制备干燥剂的方法。公开号为CN1631512的发明专利申请说明书中公开了一种用凹凸棒石粘土为原料，添加氯化钙10-20％、硅胶10-30％，经过选矿干燥-粉碎-复配混合-造粒-煅烧步骤制备中空玻璃干燥剂的方法。公开号为CN1736554的发明专利申请说明书公开了一种用凹凸棒石粘土为原料，添加氢氧化钠、生石灰、硅藻土和高铝土，经过复配混合-粉磨-造粒-烘干(煅烧)等步骤制备中空玻璃干燥剂的方法。在以上所述的各类公开的用于制备凹凸棒石粘土干燥剂的方法中，都需要加入一种或多种添加剂，包括盐酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、氯化钙、氢氧化钠、生石灰、硅藻土、高铝土等，这种方式不仅使制备工艺复杂、生产成本提高，而且可能影响到干燥剂的使用安全性。

白土生产的酸性废液、以凹凸棒石粘土或膨润土和盐酸或硫酸为原料生产活性二氧化硅的酸性废液、稀盐酸工业废酸液以及含铁、铝、钙、镁的酸性废液等是工业生产中排出的强酸性废液，由于酸浓度高，排放到环境中危害很大，处理与处置的费用也很高，是工业生产的一大负担。一些行业，如活性白土生产由于存在严重的酸性废液排放，导致该类企业归属于严重污染型企业，生产受到限制，在各地落户都受到排斥，严重阻碍了生产。

                                发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存的不足之处，提供一种含白云石凹凸棒石粘土处理工业废酸液并制备干燥剂的方法，一方面使工业生产中排出的强酸性废液得到处理，另一方面以低成本的方式制备使用安全性好的凹凸棒石粘土干燥剂。

本发明解决技术问题采用如下技术方案。

本发明含白云石凹凸棒石粘土处理工业废酸液并制备干燥剂方法的特点是根据废酸液浓度的不同，按废酸液与白云石凹凸棒石粘土的体积质量比为0.4～1L/kg，向废酸液中加入含白云石凹凸棒石粘土粉体，搅拌均匀，粘土中的白云石与废酸液发生中和反应，使反应结束后混合物的pH大于3、控制混合物中含水的重量百分比为25～60％；含水的湿混合物经挤压、成型造粒、在200～600℃的温度下煅烧0.5～2小时得到凹凸棒石粘土复合干燥剂；

所述工业废酸液包括活性白土生产酸性废液、以凹凸棒石粘土或膨润土和盐酸或硫酸为原料生产活性二氧化硅的酸性废液、盐酸含量大于5％的工业废酸液，以及含铁、铝、钙、镁的酸性废液。

本发明方法的特点也在于：

在所述含白云石凹凸棒石粘土中，按重量百分比，含白云石为10～60％、凹凸棒石为40～90％。

所述含白云石凹凸棒石粘土粉体是将含有白云石的凹凸棒石粘土矿石经过堆场均化、晾干或烘干，粉碎过100目筛加工而成的粉体。

所述凹凸棒石粘土复合干燥剂以200-350℃的煅烧温度，经过0.5～1小时的煅烧，成型为粒径在1～2mm的颗粒；或以300-450℃的煅烧温度，经过0.5～1小时的煅烧，成型为粒径在3～5mm的颗粒；或以400-600℃的煅烧温度，经过1～2小时的煅烧，成型为粒径在6～10mm的颗粒。

工业生产形成的酸性废液中含有游离硅酸、氯化钙、氯化镁、氯化铁、氯化铝，在含白云石凹凸棒石粘土与废酸液中和反应过程中产生游离硅酸、氯化钙、氯化镁、铁氢氧化物、铝氢氧化物等。这其中，氯化钙或氯化镁可以提高凹凸棒石粘土干燥剂的吸附水量，常常是粘土矿物干燥剂制备所需要的添加剂组分，同时，游离硅酸、氯化钙、氯化镁、铁氢氧化物、铝氢氧化物的存在对粘土矿物起到粘结剂的作用，有利提高干燥剂颗粒强度，减少干燥剂破损和粉尘产生，提高干燥剂质量，显然，本发明方法能够很好地实现发明目的。与已有技术相比本发明有益效果体现在：

1、本发明方法无需添加其他助剂，降低了凹凸棒石粘土复合干燥剂的生产成本、简化了生产工艺，提高了产品质量，并同时完成了对酸性废液的处理。

2、一些地区，比如我国的苏皖地区，凹凸棒石粘土中都含有一定量的白云石，与凹凸棒石相比，白云石对水的吸附能力很低，大量白云石的存在会降低凹凸棒石粘土干燥剂的吸水性能。因此，白云石是生产凹凸棒石粘土干燥剂的有害组分。本发明方法一方面使白云石在与废酸液的中和反应中消耗掉；另一方面，在中和反应过程中，形成了有益于干燥剂质量的各种成分，使干燥剂产品的物相组成中包括了凹凸棒石、氯化钙、氯化镁、无定形二氧化硅、铁氢氧化物、铝氢氧化物等，干燥剂质量得到显著提高。与此同时也降低了对作为原料的凹凸棒石粘土矿石的要求。

3、本发明方法尤其适合于凹凸棒石粘土或膨润土加工厂同时生产活性白土、白炭黑和凹凸棒石粘土干燥剂产品，可以实现活性白土生产以及利用凹凸棒石粘土或膨润土生产活性二氧化硅工艺废水零排放，促进和发展循环经济。

图1本发明干燥剂与现有干燥剂(包括中空玻璃干燥剂、3A分子筛、硅胶、凹土+20％氯化钙复合干燥剂、凹土干燥剂)的性能对比。

以下通过具体实施方式，对本发明作进一步说明。

                              具体实施方式

实施例1：

凹凸棒石粘土制备白炭黑过程及酸性废液收集

凹凸棒石粘土矿层分层开采，按重量百分比选择凹凸棒石的含量大于60％、石英和长石含量不高于5％的优质矿石。当含水量过高时首先进行干燥处理，干燥根据具体生产规模和气候条件可以考虑自然风干或干燥机干燥，一般要求使含水量小于20％。在含水量满足要求的前提下进行粉碎作业，粉碎粒度要求100％过100目，获得凹凸棒石粘土粉体。

将1吨白云石凹凸棒石粘土粉体和浓度为100g/L的2.5吨盐酸溶液加入到反应釜或容器中，在常压和90℃的温度条件下持续搅拌反应3小时，反应后的混合液注入板框压滤机。板框压滤机排出的酸性废液收集到酸性废液储液池。

凹凸棒石粘土复合干燥剂制备过程：

开采凹凸棒石粘土矿石经堆存、均化、晾干、粉碎，得到过100目筛的凹凸棒石粘土粉体。凹凸棒石粘土粉体中按重量百分比含有白云石30％、凹凸棒石70％。

把上述30m3酸性废液与70吨白云石凹凸棒石粘土粉体拌合均匀。粘土中的白云石与废酸液发生中和反应，反应结束后混合物的pH大于3，混合物含水重量百分比为35～40％。湿混合物经挤压、混和均匀。成型为粒径2mm的颗粒，分别在200℃、300℃、400℃、500℃煅烧1小时。固体产物冷却，在干燥条件包装获得凹凸棒石粘土复合干燥剂产品。按照上述步骤制备的凹凸棒石粘土复合干燥剂颗粒强度和在相对湿度80％条件下平衡吸附水量检测结果见表1。吸附剂放在盛有质量百分比浓度为26.2％硫酸溶液，相对湿度为80％的干燥器中吸附平衡48小时。吸附水量测试采用重量法。颗粒强度用KC-2A颗粒强度仪测试。颗粒强度和吸附水量符合干燥剂的质量要求。

            凹凸棒石粘土复合干燥剂性能测试结果

煅烧温度	200℃	300℃	400℃	500℃
					80％相对湿度吸附水量(％)	28.86	26.43	32.02	26.33
直径2mm颗粒强度(N)	20	20	20	25

实施例2

将酸度为100g/L盐酸酸性废液70L与70kg含白云石50％的凹凸棒石粘土粉体拌合均匀。在常温条件下粘土中的白云石与废酸液发生中和反应。湿混合物经挤压、混和均匀后，成型为粒径3mm的颗粒，在400℃煅烧1小时。固体产物冷却，在干燥条件包装获得凹凸棒石粘土复合干燥剂产品。按照上述步骤制备的凹凸棒石粘土复合干燥剂吸附剂分别放在盛有质量百分比浓度为58.2％、47.8％、38.4％、26.2％硫酸溶液的干燥器中，分别对应于相对湿度20％、40％、60％和80％，吸附平衡48小时。吸附水量测试采用重量法。在不同相对湿度下平衡吸附水量检测结果见图1。把目前市场常用干燥剂在相同条件下测试不同相对湿度下的吸附水量。结果表明，在各种相对湿度下，本发明制备干燥剂的吸附水量明显高于现有常用干燥剂的吸附水量。

本发明干燥剂与现有干燥剂吸附水性能对比如图1所示。

废酸液-凹凸棒石粘土为本发明制备的干燥剂；中空玻璃干燥剂为市售的以凹凸棒石粘土为主要原料制备的专门用中空玻璃的干燥剂；3A分子筛为以3A沸石为主要原料制备的干燥剂；硅胶为市售的硅胶干燥剂；凹土+氯化钙复合干燥剂为凹凸棒石粘土添加20％氯化钙制备的干燥剂；凹土为凹凸棒石粘土破碎、200℃煅烧制成的干燥剂。

Claims (4)

1.含白云石凹凸棒石粘土处理工业废酸液并制备干燥剂的方法，其特征是根据废酸液浓度的不同，按废酸液与白云石凹凸棒石粘土的体积质量比为0.4～1L/kg，向废酸液中加入含白云石凹凸棒石粘土粉体，搅拌均匀，粘土中的白云石与废酸液发生中和反应，使反应结束后混合物的pH大于3、控制混合物中含水的重量百分比为25～60％；含水的湿混合物经挤压、成型造粒、在200～600℃的温度下煅烧0.5～2小时得到凹凸棒石粘土复合干燥剂；

所述工业废酸液包括活性白土生产酸性废液、以凹凸棒石粘土或膨润土和盐酸或硫酸为原料生产活性二氧化硅的酸性废液、盐酸含量大于5％的工业废酸液，以及含铁、铝、钙、镁的酸性废液。

2.根据权利要求1所述的含白云石凹凸棒石粘土处理工业废酸液并制备干燥剂的方法，其特征是在所述含白云石凹凸棒石粘土中，按重量百分比，含白云石为10～60％、凹凸棒石为40～90％。

3.根据权利要求1所述的含白云石凹凸棒石粘土处理工业废酸液并制备干燥剂的方法，其特征是所述含白云石凹凸棒石粘土粉体是将含有白云石的凹凸棒石粘土矿石经过堆场均化、晾干或烘干，粉碎过100目筛加工而成的粉体。

4.根据权利要求1所述的含白云石凹凸棒石粘土处理工业废酸液并制备干燥剂的方法，其特征是所述凹凸棒石粘土复合干燥剂以200-350℃的煅烧温度，经过0.5～1小时的煅烧，成型为粒径在1～2mm的颗粒；或以300-450℃的煅烧温度，经过0.5～1小时的煅烧，成型为粒径在3～5mm的颗粒；或以400-600℃的煅烧温度，经过1～2小时的煅烧，成型为粒径在6～10mm的颗粒。

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