CN101249966A - 一种除去硅酸镁铝无机凝胶中有害元素Pb、Hg、As的方法 - Google Patents

一种除去硅酸镁铝无机凝胶中有害元素Pb、Hg、As的方法 Download PDF

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Abstract

一种除去硅酸镁铝无机凝胶中有害元素Pb、Hg、As的方法,以天然镁锂蒙皂石、镁铝蒙皂石、膨润土、凹凸棒石和皂石为原料,按下列步骤制备硅酸镁铝无机凝胶:1.矿石粉碎,2.浸泡和搅拌制浆,3.除砂提纯,4.磁选除铁,5.第一次化学改性反应,6.第二次化学改性反应,7.脱水浓缩,8.以醇类制剂为介质,用具有氧化性的酸对脱水浓缩后的矿浆进行酸化、氧化回流反应处理,9.洗涤,10.喷雾干燥和消毒,制得产品。本产品广泛用于化工、石油、建材、铸造等行业。本发明的核心是以醇类制剂为介质,用具有氧化性的酸对脱水浓缩后的矿浆进行酸化、氧化回流反应处理,在原有技术基础上,有效地除去了硅酸镁铝无机凝胶中有害元素Pb、Hg、As,使产品达到了药用和化妆品的要求,拓宽了该产品在医药、食品、个人护理用品和化妆品等领域的应用,极大地提高了产品的经济价值。

Description

一种除去硅酸镁铝无机凝胶中有害元素Pb、Hg、As的方法
技术领域
本发明涉及一种除去无机凝胶中有害元素Pb、Hg、As的方法,特别涉及一种除去以粘土矿物为原料制备得到的硅酸镁铝无机凝胶中有害元素Pb、Hg、As的方法。
背景技术
硅酸镁铝无机凝胶是以含有天然硅酸镁铝为主要成分的粘土矿物,如镁锂蒙皂石、镁铝蒙皂石、凹凸棒石、膨润土、皂石等为原料,经矿石粉碎、浸泡和搅拌制浆、除砂提纯、改性、洗涤、干燥等工艺流程,制备得到的天然硅酸镁铝无机凝胶产品,该产品具有非常优良的膨胀性、悬浮性、触变性、胶体稳定性,广泛应用于化工、建材、石油钻井、医药、食品、日化、涂料、造纸、农药等领域。
在制取硅酸镁铝无机凝胶方面,2006年5月24日,国家知识产权局授权公告了发明专利《高纯度硅酸镁铝无机凝胶的制备方法》,专利号ZL200410039840.5。该发明的主要内容是:1、矿石粉碎,细度控制在100~325目;2、矿粉加水浸泡、搅拌制浆(同时加入少量降粘剂);3、采用离心分离方法,提纯矿浆;4、提纯后的矿浆通过强磁选机除铁;5、在提纯、除铁后的矿浆中加入A改性剂进行第一次化学改性;6、在第一次改性后的矿浆中加入B改性剂进行第二次化学改性;7、两次改性后的矿浆进行离心浓缩;8、浓缩后的矿浆用乙醇进行真空抽滤洗涤;9、醇洗后的矿浆进行干燥等后处理。
上述发明在硅酸镁铝无机凝胶的制备和提高产品纯度方面取得了很好的效果,但仍然存在着下述缺陷:蒙皂石等天然矿物不可避免含有一定量的有害元素Pb、Hg、As,这些有害元素多以硫化物或氧化物等不溶于水的化合物形式存在于矿物中,按照前述发明专利的制备工艺,难以除去。按照国家对药用辅料、化妆品的质量要求,有害元素Pb、Hg、As一旦超标,硅酸镁铝无机凝胶将不能用于药用辅料和化妆品,这样将极大地降低了该产品的应用范围和经济价值。
发明内容
为了克服上述背景技术的缺陷,有效除去硅酸镁铝无机凝胶中有害元素Pb、Hg、As,本发明采用了在原有工艺流程中,增加了以醇类制剂为介质,用具有氧化性的酸对脱水浓缩后的矿浆进行酸化、氧化回流反应处理步骤。
本发明采用的技术方案是以天然蒙皂石为原料,按下列步骤进行制备:
1、矿石粉碎:控制细度为100~325目;
2、浸泡、搅拌制浆:矿粉加水浸泡,加入矿浆固含量0.2~12%的降粘剂并搅拌制成固含量为10~40%的矿浆;
3、除砂提纯:采用连续离心分离设备,对矿浆进行离心除砂提纯;
4、磁选除铁:提纯后的矿浆通过磁选机磁选除铁;
5、第一次化学改性反应:在提纯除铁后的矿浆中,加入A改性剂Li2SO4、K2SO4,进行第一次化学改性反应。Li2SO4与K2SO4的重量比为1∶(0.5~10),加量为矿浆固含量的2~12%,PH控制在5~5.5,反应温度为30~95℃,反应时间为20~50分钟;
6、第二次化学改性反应:在第一次化学改性反应后的矿浆中,加入B改性剂MgSO4、Al2(SO4)3,进行第二次化学改性反应。MgSO4与Al2(SO4)3的重量比为1∶(1~1.5),加量为矿浆固含量的1~1.5%,控制PH为8~9(用Na2CO3调节),反应温度为30~60℃,反应时间10~20分钟;
7、脱水浓缩:化学改性后的矿浆,通过离心机离心脱水浓缩,也可以通过蒸发器蒸发脱水浓缩,浓缩至矿浆中水分含量小于50%;
8、洗涤:用醇类制剂作为洗涤剂,对酸化、氧化后的矿浆进行多次真空抽
滤洗
涤,蒸馏回收滤液中的醇;
9、喷雾干燥和消毒:醇洗后的矿浆进行喷雾干燥和消毒,制得产品。
上述技术方案中,本发明所述的矿物原料可以是镁锂蒙皂石、镁铝蒙皂石、凹凸棒石、膨润土或皂石。
上述技术方案中本发明的特征之处是:采用了以醇类制剂为介质,用具有氧化性的酸对脱水浓缩后的矿浆进行酸化、氧化回流反应处理。所述的醇类制剂可以是甲醇、乙醇、异丙醇,醇类制剂的加量为脱水浓缩后矿浆用量的2~5倍,醇类制剂的浓度为80~95%。所述的具有氧化性的酸可以是高氯酸、氯酸、硝酸,具有氧化性的酸的加量为醇类制剂用量的2~10%,具有氧化性的酸的浓度为50~65%。所述的酸化、氧化回流反应温度为78℃,反应时间为1~5小时。
上述技术方案中本发明的特征之处是:以醇类制剂为介质,用具有氧化性的酸对脱水浓缩后的矿浆进行酸化、氧化回流反应处理。矿浆中有害的金属元素Pb、Hg,在酸性体系中被H+置换而溶出;矿浆中有害的非金属元素As,从不溶性的三价砷化合物被氧化成可溶性的五价砷化合物。最后通过醇洗,将矿浆中可溶性的Pb、Hg、As的化合物洗涤除去。
由于上述技术方案特征之处的应用,使矿浆中有害元素Pb、Hg、As的除去率分别达到69%以上、70%以上、66%以上,从而使产品达到国家药用辅料和化妆品对有害元素含量的要求,极大地拓宽了产品的应用范围和提高了产品的经济价值。
附图说明
附图1为本发明实施例1的工艺流程图;
附图2为本发明实施例2的工艺流程图。
具体实施方式:
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的具体描述。
实施例1:见附图1所示。一种除去硅酸镁铝无机凝胶中有害元素Pb、Hg、As的方法,以镁铝蒙皂石为原料,按下列步骤进行制备:
1、矿石粉碎:粒度控制在150目左右;
2、矿粉加水浸泡4小时,搅拌制浆,矿浆浓度控制在20%~30%。搅拌开始时,加入降粘剂六偏磷酸钠,其加量为矿浆固含量的0.25%左右;
3、除砂提纯:矿浆通过水力旋流器离心除砂提纯;
4、磁选除铁:除砂后的矿浆通过磁场强度1900高斯的强磁选机磁选除铁;
5、第一次化学改性反应:在提纯除铁后的矿浆中,加入A改性剂Li2SO4、K2SO4,进行第一次化学改性反应。Li2SO4与K2SO4的重量比为1∶5,加量为矿浆固含量的3%。PH控制在5~5.5,反应温度为80~85℃,反应时间为50分钟;
6、第二次化学改性反应:在第一次化学改性反应后的矿浆中,加入B改性剂MgSO4、Al2(SO4)3,进行第二次化学改性反应。MgSO4与Al2(SO4)3的重量比为1∶1,加量为矿浆固含量的1%。控制PH为8~9(用Na2CO3调节),反应温度为45~50℃,反应时间20分钟;
7、脱水浓缩:化学改性后的矿浆通过卧螺离心机进行离心脱水浓缩,浓缩至矿浆含水量小于50%;
8、以乙醇为介质,用硝酸对脱水浓缩后的矿浆进行酸化、氧化回流反应处理:在脱水浓缩后的矿浆中,加入浓度为95%的乙醇和浓度为65%的硝酸进行酸化、氧化回流反应。乙醇加量为矿浆重量的5倍,硝酸加量为乙醇用量的4%,回流反应的温度为78℃,回流反应时间1.5~2小时;
9、洗涤:用浓度95%的乙醇为洗涤剂,对酸化、氧化后的矿浆进行真空抽滤洗涤。每次洗涤,乙醇用量为矿浆重量的3倍。洗涤3次后,从滤出物中取样检测Pb、Hg、As含量已合格,停止洗涤;
10、醇洗后的物料通过气流干燥和消毒,获得产品。
实施例2:见附图2所示。一种除去硅酸镁铝无机凝胶中有害元素Pb、Hg、As的方法,以镁铝蒙皂石为原料,按下列步骤进行制备:
1、矿石粉碎:粒度控制在150目左右;
2、矿粉加水浸泡4小时,搅拌制浆,矿浆浓度控制在20%~30%。搅拌开始时,加入降粘剂六偏磷酸钠,其加量为矿浆固含量的0.25%左右;
3、除砂提纯:矿浆通过水力旋流器离心除砂提纯;
4、磁选除铁:除砂后的矿浆通过磁场强度1900高斯的强磁选机磁选除铁;
5、第一次化学改性反应:在提纯除铁后的矿浆中,加入A改性剂Li2SO4、K2SO4,进行第一次化学改性反应。Li2SO4与K2SO4的重量比为1∶6,加量为矿浆固含量的5%。PH控制在5~5.5,反应温度为85~90℃,反应时间为50分钟;
6、第二次化学改性反应:在第一次化学改性反应后的矿浆中,加入B改性剂MgSO4、Al2(SO4)3,进行第二次化学改性反应。MgSO4与Al2(SO4)3的重量比为1∶1.5,加量为矿浆固含量的1.5%。控制PH为8~9(用Na2CO3调节),反应温度为50~55℃,反应时间20分钟;
7、脱水浓缩:化学改性后的矿浆通过蒸发器进行蒸发脱水浓缩,浓缩至矿浆含水量小于50%;
8、以乙醇为介质,用硝酸对脱水浓缩后的矿浆进行酸化、氧化回流反应处理:在脱水浓缩后的矿浆中,加入浓度为95%的乙醇和浓度为60%的硝酸进行酸化、氧化回流反应,乙醇加量为矿浆重量的4.5倍,硝酸加量为乙醇用量的5%,酸化、氧化回流反应的温度为78℃,回流反应时间2~2.5小时;
9、洗涤:用浓度95%的乙醇为洗涤剂,对酸化、氧化后的矿浆进行真空抽滤洗涤。每次洗涤,乙醇用量为矿浆重量的3.5倍。洗涤4次后,从滤出物中取样检测Pb、Hg、As含量已合格,停止洗涤;
10、醇洗后的物料通过气流干燥,获得产品
取一定数量的蒙皂石为样品,经粉碎(300目)、混匀后,测定其有害元素的含量分别为:Pb 52.81ppm,Hg0.25ppm,As 5.73ppm。
再将上述样品分成3份,按照原专利(专利号:ZL200410039840.5,发明名称:高纯度硅酸镁铝无机凝胶的制备方法)技术工艺流程、实施例1和实施例2的技术工艺流程分别制取硅酸镁铝无机凝胶产品,测定有害元素Pb、Hg、As的含量,并计算相应的除去率,其结果如下表:
Figure A20071000681300081
由上表数据可以看出,本发明可以极好地除去硅酸镁铝无机凝胶中的有害元素Pb、Hg、As,对该产品应用于药用辅料和化妆品,创造了良好的条件,同时大大提高了产品的经济价值。

Claims (4)

1. 一种除去硅酸镁铝无机凝胶中有害元素Pb、Hg、As的方法,包括矿石粉碎、浸泡和搅拌制浆、除砂提纯、磁选除铁、第一次化学改性反应、第二次化学改性反应、脱水浓缩、洗涤、喷雾干燥和消毒,其特征之处是:增加了以醇类制剂为介质,用具有氧化性的酸对脱水浓缩后的矿浆进行酸化、氧化回流反应处理步骤。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征之处在于:所述的醇类制剂可以是甲醇、乙醇、异丙醇,醇类制剂的加量为脱水浓缩后的矿浆用量的2~5倍,醇类制剂的浓度为80~95%。
3. 根据权利要求1所述的方法,其特征之处在于:所述的具有氧化性的酸可以是高氯酸、氯酸、硝酸,具有氧化性的酸的加量为醇类制剂用量的2~10%,具有氧化性的酸的浓度为50~65%。
4. 根据权利要求1所述的方法,其特征之处在于:所述的酸化、氧化回流反应的温度为78℃,反应时间为1~5小时。
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