CN102807228B - 一种提高膨润土人工钠化效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高膨润土人工钠化效率的方法，属于非金属矿物加工领域，所述方法包括：将钙基膨润土原矿通过立式锤型破碎机，将其破碎到小于1毫米的粒度，并在破碎机出料口喷洒原矿重量5%-10%、浓度为5%-10%的碳酸氢铵溶液，然后晾晒或烘干至含水量10%左右，按现有的人工钠化膨润土的方法钠化上述经处理的膨润土。本发明提供的提高膨润土人工钠化效率的方法，解决了膨润土原矿粒度、含水量、有序度、环境温度、搅拌程度等因素的不同，钠化效率差别很大的问题，可以大大提高膨润土人工钠化的效率，减少膨润土生产运行时间，提高膨润土的质量和生产经营效益。
Description
技术领域
本发明涉及非金属矿物加工领域，具体地说是一种提高膨润土人工钠化效率的方法。
背景技术
膨润土的粘结性来源于其具有较高的电动电位，以范德华力作用于周围的各种分子，特别是有机分子和极性分子，称为粘结性。在离子中低价离子比高价离子电动电位高，在阳离子中钾钠离子的电动电位最高。所以人工钠化膨润土的粘结性要高于钙基膨润土，而矿藏中浅表层的膨润土以钙基土为主，约占95%，而深层天然钠基膨润土受开采条件限制和市场价格对成本的倒挂，市场上少有。
膨润土阳离子交换性是高价阳离子置换低价阳离子，同价离子半径大的置换半径小的原则，因此钠离子一般是不能交换钙离子的，除非浓度大，这样钠多了对用户又有影响，所以人工钠化膨润土的原理是用碳酸钠即纯碱，使钙离子分子化沉淀而留下钠离子，但要强调一个置换条件，那就是置换必须是离子，亦就是必须有水，而且在一定温度和压力下离子才能达到晶层中去，否则只能暂时附在其表面，是达不到完全钠化的。因此人工钠化的主要方法有悬浮液法，堆场（陈化）法和挤压法：
悬浮液法是将膨润土和纯碱在水中制成浆，长时间预水化，使更多的Ca+和Mg+被置换出来。但这种方法产量低，干燥成本高，但钠化效果好。
堆场（陈化）法是在原矿堆场中，将2%～5%的碳酸钠粉撒在含水量大于30%的原矿中，翻动搅合，均匀碾压，陈化30天以上，然后干燥粉碎成产品。后来发展成将碳酸钠溶于水，将溶液喷洒在原矿中，然后堆存并覆塑料膜提高反应温度，堆放30天以上，干燥制粉成产品。这种方法又称堆浸法，其特点占地大，产量低，钠化不均匀。
挤压法包括轮碾压法、双螺旋挤压法、阻流（砖机）挤压法、对辊挤压法、差速对辊挤压法等。这些种方法是将碳酸钠溶液和膨润土用机械搅拌均匀后进行挤压，通过较高的压力，特别是剪切力，加速钠离子交换钙离子过程，同时过程中机械能转变为热能，促进了交换过程。使堆放陈化时间缩短到15天左右，干燥制粉成产品。现有挤压法存在不易加碱或钠化效率低的缺点。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种提高膨润土人工钠化效率的方法。可以大大提高膨润土人工钠化的效率，减少膨润土生产运行时间，提高膨润土的质量和效益。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：
一种提高膨润土人工钠化效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）破碎膨润土原矿至膨润土粒度小于1毫米；
（2）然后根据膨润土的有序度，喷洒碳酸氢铵溶液降低有序度；
（3）晾晒或烘干步骤（2）所得膨润土，至膨润土含水量8-12%；
（4）按现有的人工钠化膨润土的方法钠化步骤（3）所得膨润土。
所述步骤（1）中采用立式锤形破碎机对膨润土原矿进行破碎。
所述步骤（1）中：
当所述膨润土原矿中颗粒粒径大于100mm时，采用筛分方法去除粒径大于100mm的颗粒，再将粒径大于100mm的颗粒采用碾压方法破碎后再进入破碎机粉碎；
当所述膨润土原矿破碎机粉碎后颗粒中粒径大于1mm，采用筛分方法去除，再将大于1mm的颗粒返回破碎机中再粉碎。
所述现有的人工钠化膨润土的方法包括：
用3—5%的工业纯碱制成的溶液进行膨润土的钠化搅拌，然后通过挤出式设备加压挤出；当环境最高温度小于20℃时，在工业纯碱溶液中添加1%-3%的氢氧化钠。
所述步骤（2）中：
在破碎机出料口喷洒原矿重量5%-10%、浓度为3%-5%的碳酸氢铵溶液。
所述碳酸氢铵溶液用量及浓度的选择方法如下：
使用时先将所选钙基膨润土9份各30克放到9只玻璃杯中，将原矿重量5%、浓度分别为3%、4%、5%，原矿重量7.5%、浓度分别为3%、4%、5%；原矿重量10%，浓度分别为3%、4%、5%的碳酸氢铵溶液相应倒入装有钙基膨润土的9只玻璃杯中充分搅拌，再倒入100ml去离子水充分搅拌，静置2小时后观察9只杯中泥浆沉淀的体积，选其中体积最大的4个样品做复现性试验，选其中体积最大的1个样品作为碳酸氢铵溶液的用量及浓度的应用指标。
本发明的有益效果是：
采用本发明的方法解决了膨润土原矿粒度、含水量、有序度、环境温度、搅拌程度等因素的不同，钠化效率差别很大的问题。可以大大提高膨润土人工钠化的效率，减少膨润土生产运行时间，提高膨润土的质量和效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
一种提高膨润土人工钠化效率的方法，包括以下步骤：
（1）破碎膨润土原矿至膨润土粒度小于1毫米；
（2）然后根据膨润土的有序度，喷洒碳酸氢铵溶液降低有序度；
（3）晾晒或烘干步骤（2）所得膨润土，至膨润土含水量8-12%；
（4）按现有的人工钠化膨润土的方法钠化步骤（3）所得膨润土。
采用本发明的方法可以大大提高膨润土人工钠化的效率，减少膨润土生产运行时间，提高膨润土的质量和效益。
本发明更优选的实施例：
一种提高膨润土人工钠化效率的方法，包括以下步骤：
（1）采用市场上销售的立式锤形破碎机破碎膨润土原矿至膨润土粒度小于1毫米；
其中，当所述膨润土原矿中颗粒粒径大于100mm时，采用筛分方法去除粒径大于100mm的颗粒，再将粒径大于100mm的颗粒采用碾压方法破碎后再进入立式锤形破碎机粉碎；
当所述膨润土原矿破碎机粉碎后颗粒中粒径大于1mm，采用筛分方法去除，再将大于1mm的颗粒返回立式锤形破碎机中再粉碎。
（2）然后根据膨润土的有序度，喷洒碳酸氢铵溶液降低有序度；
具体的，在破碎机出料口喷洒原矿重量5%-10%、浓度为3%-5%的碳酸氢铵溶液；
碳酸氢铵溶液用量及浓度的选择：
由于不同钙基膨润土有序度不同，使用时先将所选钙基膨润土9份各30克放到9只玻璃杯中，将原矿重量5%、浓度分别为3%、4%、5%，原矿重量7.5%、浓度分别为3%、4%、5%；原矿重量10%，浓度分别为3%、4%、5%的碳酸氢铵溶液相应倒入9只钙基膨润土玻璃杯中充分搅拌，再倒入100ml去离子水充分搅拌，每只玻璃杯中对应一个重量和浓度，静置2小时观察9只杯中泥浆沉淀的体积，选其中体积最大的4个样品做复现性试验（该4个样品按上述方法重做），选其中体积最大的1个样品作为碳酸氢铵溶液的用量及浓度的应用指标。
（3）晾晒或烘干步骤（2）所得膨润土，至膨润土含水量8-12%，优选含水量为10%；
（4）按现有的人工钠化膨润土的方法钠化步骤（3）所得膨润土。
现有的人工钠化膨润土的方法包括：
用3—5%的工业纯碱溶液进行膨润土的钠化搅拌，然后通过挤出式设备加压挤出。使堆放陈化时间缩短到7天左右，干燥制粉成产品。其中，挤出式设备可以是螺旋式绞肉机、活塞式铪铬机、搅笼式面条机等可制泥条设备。
工业纯碱溶液浓度的选择：
由于不同钙基膨润土钠化需钠量不同，使用时先将所选加碳酸氢铵的钙基膨润土8份各30克放到8只玻璃杯中，将2克、2.5克、3克、3.5克、4克、4.5克、5克、5.5克工业纯碱分别溶于8份300ml蒸馏水中，各取90ml然后分别倒入8只钙基膨润土玻璃杯中充分搅拌，静置2小时再搅拌，观察8只杯中泥浆的粘度，选其中最粘的4个样品做复现性试验（该4个样品按上述方法重做），从而确定最粘的一个样品作为工业纯碱浓度的应用指标。
当环境温度小于20℃时，在工业纯碱溶液中添加1%-3%的氢氧化钠以解决碳酸钠溶解度的问题。
通过以上方法，解决了膨润土原矿粒度、含水量、环境温度、搅拌程度等因素的不同，钠化效率差别很大的问题。
本发明提供的提高膨润土人工钠化效率的方法，解决了膨润土原矿粒度、含水量、有序度、环境温度、搅拌程度等因素的不同，钠化效率差别很大的问题，可使膨润土人工钠化效率达到最大化，减少膨润土生产运行时间，提高膨润土的质量和生产经营效益。
下面通过具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
某膨润土厂使用自采膨润土原矿，该矿有序度较高，在夏天15-30℃气侯条件下，将4%工业纯碱溶入膨润土原矿重量30%的水中制成溶液拌合膨润土原矿，3天晒干膨胀容16ml/g，堆浸30天晒干，膨胀容30ml/g，堆浸40天晒干，膨胀容36ml/g，堆浸50天，膨胀容41ml/g，堆浸80天晒干，膨胀容50ml/g，
采用本发明的方法，自采膨润土原矿含水量24%，通过立式锤型破碎机，将其破碎到小于1毫米的粒度，并在破碎机出料口雾状喷洒7%浓度为5%的碳酸氢铵溶液，然后晾晒或烘干至含水量10%左右，将4%工业纯碱放入40%水中制成溶液拌合膨润土原矿，3天晒干膨胀容26ml/g，堆浸7天晒干，膨胀容38ml/g，堆浸15天晒干，膨胀容43ml/g，堆浸80天晒干，膨胀容50ml/g。
实施例2：
某膨润土厂使用自采膨润土原矿，11月白天气温下到10℃左右钠化的膨润土，到第二年4月堆浸150天晒干膨胀容31ml/g。采用本发明的方法，11月白天气温在10℃左右时在工业纯碱中加3%氢氧化钠，堆浸15天晒干，膨胀容27ml/g；通过立式锤型破碎机，将其破碎到小于1毫米的粒度，并在破碎机出料口雾状喷洒10%浓度为4%的碳酸氢铵溶液，然后晾晒或烘干至含水量10%左右，将3.5%工业纯碱放入40%水中制成溶液拌合膨润土原矿通过挤压设备，3天晒干膨胀容28ml/g，堆浸7天晒干，膨胀容37ml/g，堆浸15天晒干，膨胀容46ml/g，堆浸80天晒干，膨胀容47ml/g（冬天）。
本发明的技术原理：
由于膨润土原矿是一种自然含水矿物有粘性，一般粉碎设备不能将其粉碎，主要是因为矿物粘在设备上堵塞物流，而立式锤形破碎机是直通式的破碎设备，可以解决上述问题。
膨润土原矿的形成主要是火山灰在水中沉积或沉积中渗水，由于地质构造的原因，其有序度各不相同，使得人工钠化膨润土反应时钠离子进入膨润土单位晶胞的速度千差万别，有序度愈高钠离子进入膨润土单位晶胞的速度愈慢，化学反应时间愈长，而有序度愈高的膨润土往往是品位愈高的膨润土。通过碳酸氢铵溶液可降低膨润土的有序度，从而缩短高品位膨润土的钠化时间。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种提高膨润土人工钠化效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）破碎膨润土原矿至膨润土粒度小于1毫米；
（2）然后根据膨润土的有序度，喷洒碳酸氢铵溶液降低有序度；
（3）晾晒或烘干步骤（2）所得膨润土，至膨润土含水量8-12%；
（4）按现有的人工钠化膨润土的方法钠化步骤（3）所得膨润土。
2.根据权利要求1所述的提高膨润土人工钠化效率的方法，其特征在于：所述步骤（1）中采用立式锤形破碎机对膨润土原矿进行破碎。
3.根据权利要求1所述的提高膨润土人工钠化效率的方法，其特征在于，所述步骤（1）中：
当所述膨润土原矿中颗粒粒径大于100mm时，采用筛分方法去除粒径大于100mm的颗粒，再将粒径大于100mm的颗粒采用碾压方法破碎后再进入破碎机粉碎；
当所述膨润土原矿破碎机粉碎后颗粒中粒径大于1mm，采用筛分方法去除，再将大于1mm的颗粒返回破碎机中再粉碎。
4.根据权利要求1所述的提高膨润土人工钠化效率的方法，其特征在于，所述现有的人工钠化膨润土的方法包括：
用3—5%的工业纯碱制成的溶液进行膨润土的钠化搅拌，然后通过挤出式设备加压挤出；当环境最高温度小于20℃时，在工业纯碱溶液中添加1%-3%的氢氧化钠。
5.根据权利要求1－4任一项所述的提高膨润土人工钠化效率的方法，其特征在于，所述步骤（2）中：
在破碎机出料口喷洒原矿重量5%-10%、浓度为3%-5%的碳酸氢铵溶液。
6.根据权利要求5所述的提高膨润土人工钠化效率的方法，其特征在于，
所述碳酸氢铵溶液用量及浓度的选择方法如下：
使用时先将所选钙基膨润土9份各30克放到9只玻璃杯中，将原矿重量5%、浓度分别为3%、4%、5%，原矿重量7.5%、浓度分别为3%、4%、5%；原矿重量10%，浓度分别为3%、4%、5%的碳酸氢铵溶液相应倒入装有钙基膨润土的9只玻璃杯中充分搅拌，再倒入100ml去离子水充分搅拌，静置2小时后观察9只杯中泥浆沉淀的体积，选其中体积最大的4个样品做复现性试验，选其中体积最大的1个样品作为碳酸氢铵溶液的用量及浓度的应用指标。
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