CN103626196B - 一种膨润土精钠化改型方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膨润土精钠化改型方法及其装置。精钠化方法包括原料晾晒除杂、破碎、混料搅拌和精钠化挤压工序。精钠化装置由锤式破碎机、螺旋搅拌机、精钠化挤压机和皮带运输机组成。膨润土原矿晾晒除杂后，经过锤式破碎机进行破碎，破碎物料在皮带输送过程中振动加入钠化剂，进入螺旋搅拌机加水混合搅拌后，输送至精钠化挤压机进行挤压得改型半成品，再经干燥、磨粉得精钠化膨润土成品。采用本发明方法及装置可以使膨润土颗粒完全泥化，膨润土在改型过程中受到高强度的挤压力和剪切力，改型程度高，所出柱条状半成品水分低，利于后续干燥。

Description

一种膨润土精钠化改型方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种膨润土深加工技术，具体涉及一种膨润土精钠化改型方法及其装置。

背景技术

钙基膨润土在人工钠化改性过程中，主要是通过离子交换原理改变蒙脱石层间可交换阳离子种类，以达到改变膨润土物化性能的目的。蒙脱石晶体结构是由两层硅氧四面体夹一层铝(镁)氧(氢氧)八面体层，为2∶1型层状粘土矿物。四面体层中Al³⁺可取代Si⁴⁺，八面体层中Mg²⁺可替代Al³⁺，这种类质同象置换，使蒙脱石产生过剩的负电荷，它可在晶层表面吸附交换性阳离子来补偿电荷。交换性阳离子不同，蒙脱石的水化性质也不同。一般具有一价的交换性阳离子比具有二价或三价的水化性能好，故蒙脱石钠化改性处理，可改善膨润土的物化性质和工艺性能。钙基膨润土中蒙脱石层间所吸附的阳离子主要为Ca²⁺、Mg²⁺。这种吸附离子与晶体的联结不很牢固，易被低价Na⁺所置换，从而完成钙基膨润土的钠化改性。其过程为：Ca-Bent+2Na⁺ Na₂-Bent+Ca²⁺。但由于Ca²⁺的交换场大于Na⁺，故反应的平衡向左进行，为使反应向右移动，可提高Na⁺的浓度或降低Ca²⁺的浓度，同时这种反应与外界挤压力、水分、温度、钠化剂种类都有很大关系。

目前膨润土的改型设备及方法多种多样，常用的改型方法主要有干法钠化、半干法钠化、湿法钠化等等。干法钠化采用的主要是堆场晾晒、雷蒙磨磨粉(公开号CN1194940A)、微波钠化(公开号CN1454941A)，半干法采用的主要是双螺旋挤压(公开号CN1011879B)、轮碾碾压、对辊挤压等，悬浆钠化主要是采用大功率的搅拌机。以上公开的方法各有其优劣势，从干法钠化到湿法钠化方法的不断改进，产品质量逐渐提高，其加工成本也相应逐渐增加。干法钠化及半干法钠化均存在“夹生”现象，即在改型过程中，块状的钙基膨润土难以粉碎，改型完成时仍为块状，其内部未与钠化剂接触，仍为钙基土，因此整体改型效果不佳，为追求更好的钠化效果一般需要进行二次或多次挤压，增加了设备投资及生产成本；湿法钠化改型效果好，但是投资大成本高，一般只用于实验研究，极少用于实际生产。

CN2709445Y公开了一种膨润土钠化工艺中的专用设备，该设备设有搅拌槽和挤压仓，本质上就是螺旋搅拌机和螺旋挤压机的结合体，该设备具有良好的改型效果，但仍然存在“夹生”现象，并且在实际生产过程中此设备对物料水分控制要求很高。水分过高，则挤压力小，改型效果差；水分过低，物料难以挤出，极易损伤设备；水分不均匀，则易造成干料堵在出口，湿料里面打转，而实际生产过程中很难保证膨润土水分均匀。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供的一种工艺简单、改型效果好、成本低廉的膨润土精钠化改型方法。

 本发明的另一个目的是提供一种实现上述膨润土精钠化改型方法的膨润土精钠化改型装置。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：一种膨润土精钠化改型方法，包括晾晒除杂、破碎、混料搅拌和精钠化挤压工序，其特征是钙基膨润土原矿经晾晒除杂、破碎后加入钠化剂，输送至螺旋搅拌机加水搅拌得混合物料，将混合物料输送至精钠化挤压机进行精钠化挤压，得精钠化膨润土半成品，再经干燥、磨粉得精钠化膨润土成品。

所述的钠化剂为碳酸钠和氟化钠，碳酸钠加入量为矿料质量的3.5～4.5%，氟化钠加入量为矿料质量的0.5～1.5%。

一种膨润土精钠化改型装置，包括料斗、锤式破碎机、螺旋搅拌机、精钠化挤压机和皮带输送机，其特征是第一皮带输送机的低端设置在料斗的出料口，高端设置在锤式破碎机的进料口；第二皮带输送机的低端设置在锤式破碎机的出料口，高端设置在螺旋搅拌机的进料口；第三皮带输送机的低端设置在螺旋搅拌机的出料口，高端设置在精钠化挤压机的进料口，钠化剂料斗设置在第二皮带输送机的上方，喷水嘴设置在螺旋搅拌机进料口的上方。

所述的精钠化挤压机包括机座、设置在机座下方的电机和减速箱，上方的挤压仓，挤压轮、挤压盘和出料盘分别设置在挤压仓中的上部、中部和下部；电机的输出轴与减速箱的输入轴连接，减速箱的输出轴穿过挤压仓的底部与出料盘和挤压盘固定连接，挤压仓下部的一侧设置有出料口。

所述的挤压轮为两个，分别通过轴承固定在轮轴的两边，轮轴的两端固定在挤压仓的仓壁上，挤压轮的外缘径向设置有至少一圈凹槽。

所述的挤压盘为圆形，直径小于挤压仓的内径，厚度为55～65mm，盘面均匀设置有至少一圈出料孔。

所述的出料孔为圆台型，上孔径为40～50mm，下孔径为35～45mm。

所述的挤压轮与挤压盘之间的间隙为4～6mm，挤压轮的凹槽两边突起部分与挤压盘的出料孔相对应。

本发明的工作过程是：钙基膨润土原矿经晾除杂晒至水分≤22%，送至料斗，经第一皮带输送机送至锤式破碎机破碎，破碎出的矿料粒径≤20mm，经第二皮带输送机送至螺旋搅拌机，第二皮带输送机的上方设有两个振动的钠化剂给料斗，将分别装有碳酸钠粉末和氟化钠粉末添加到输送中的矿料上，一同输送至螺旋搅拌机，加水混合搅拌，混合物料经第三皮带输送机送至精钠化挤压机，经过精钠化挤压成为柱状半成品，在出料盘的离心作用下甩出精钠化挤压机，再经干燥、磨粉，即为高品质的精钠化膨润土成品。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、性能稳定。钠化的本质是钠化剂的Na⁺将膨润土中的Ca²⁺置换出来，如钠化剂仅用碳酸钠，置换出的Ca²⁺则形成CaCO₃，但CaCO₃又分解出Ca²⁺使置换反应Ca-Bent+2Na⁺ Na₂-Bent+Ca²⁺向左进行，易造成产品性能退化。加入氟化钠可使形成的CaF₂较CaCO₃更加稳定难以分解，使得置换反应难以向左进行。因此，钠化剂选用碳酸钠和氟化钠共同使用，可使钠化反应更加充分，产品性能更加稳定。

2、改型效果好。本发明在工作时，减速机的输出轴同步带动挤压盘和出料盘，挤压盘带动物料与挤压轮产生巨大摩擦力，带动挤压轮旋转，在挤压轮和挤压盘强力挤压和剪切作用下，使膨润土充分泥化，泥化率达90%，基本不存在“夹生”现象，一次挤压即保证了膨润土与改型剂的充分接触，并且挤压过程中膨润土物料相互捏合、摩擦，产量大量热量，挤出的物料温度可达50～60℃，高温更有利于Na⁺ 、Ca²⁺置换反应，改型效果好。

3、挤压盘的挤压出料孔设计为圆台型，进孔大出孔小，增加了挤压力。挤出直径35～45mm，长50～100mm的柱状物料，由于其自身温度很高，物料表面水分会迅速蒸发，在晾晒过程中不易结块，并且堆在一起中间有很大缝隙，通风的同时更有利于水分的散发，晾晒效率高，节省成本。

附图说明

图1本发明方法工艺流程图。

图2本发明装置结构示意图。

图3为图2中精钠化挤压机放大结构示意图。

图4为图3中挤压盘的俯视结构示意图。

 图中：料斗1、第一皮带输送机2、锤式破碎机3、第二皮带输送机4、螺旋搅拌机5、第三皮带输送机6、精钠化挤压机7、机座71、电机72、减速箱73、挤压仓74、出料口74a、挤压轮75、凹槽75a、挤压盘76、出料孔76a、安装孔76b、出料盘77、轮轴78、钠化剂料斗8、喷水嘴9。

具体实施方式

 以下实例将结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1，一种膨润土精钠化改型方法，包括以下工艺步骤和工艺参数：

  1、原矿晾晒。将钙基膨润土原矿置于晾晒场进行晾晒除杂，控制晾晒后的原矿水分≤22%。

2、破碎分选。将晾晒除杂后的原矿采用锤式破碎机破碎，破碎机底部设有孔径Φ20mm的筛网，破碎、过筛出粒径≤20mm的矿料备用。

3、搅拌混料。将矿料输送至螺旋搅拌机，输送过程中，由振动给料机带动钠化剂料斗振动加入碳酸钠粉末和氟化钠粉末，碳酸钠的加入量为矿物质量的3.5～4.5%，氟化钠粉末的加入量为矿物质量的0.5～1.5%，加水搅拌得混合物料，混合物料的水分控制在24～25%。本实施例碳酸钠粉末的加入量为4%，氟化钠粉末的加入量为1%，混合物料水分控制在23%。

4、精钠化挤压。将混合物料输送至精钠化挤压机的挤压仓中，挤压出柱状的半成品，再经过干燥、磨粉得精钠化膨润土成品。

参见图2，一种膨润土精钠化改型装置，包括料斗1、锤式破碎机3、螺旋搅拌机7、精钠化碾压机7、皮带输送机2、4和6。第一皮带输送机2的低端设置在料斗1的出料口，高端设置在锤式破碎机3的入料口；第二皮带输送机4的低端设置在锤式破碎机3的出料口，高端设置在螺旋搅拌机5的进料口；第三皮带输送机6的低端设置在螺旋搅拌机5的出料口，高端设置在精钠化挤压机7的挤压仓上方，钠化剂料斗8设置在第二皮带输送机4的上方，钠化剂料斗8与振动给料机连接，振动给料机通过变频技术与第二皮带输送机电流同步，保证供料精确稳定。喷水嘴9设置在螺旋搅拌机7进料口的上方，喷水嘴9与进水管连接。

参见图3～4，精钠化挤压机7包括机座71、设置在机座71下方的电机72和减速箱73，上方的挤压仓74，挤压轮75、挤压盘76和出料盘77分别设置在挤压仓74中的上部、中部和下部。电机72的输出轴与减速箱73的输入轴连接，减速箱73的输出轴穿过挤压仓74的底部与料盘77和挤压盘76固定连接，挤压仓下部的一侧设置有出料口74a。挤压轮75为两个，分别通过轴承固定在轮轴78的两边，轮轴78的两端固定在挤压仓74的仓壁上；在挤压轮75的外缘径向设置有至少一圈凹槽75a，本实施例设置有两圈凹槽75a。

挤压盘76为圆形，直径小于挤压仓74的内径，厚度为55～65mm，本实施例的厚度为60mm。挤压盘76的盘面上均匀设置有至少一圈出料孔76a，本实施例设置有三圈出料孔76a。出料孔76a为圆台型，上孔径D为40～50mm，下孔径d为35～45mm。本实施例的上孔径D为45mm， 下孔径d为40mm。挤压盘76的中部开有安装孔76b。

挤压轮75与挤压盘76之间的间隙为4～6mm，本实施例为5mm。挤压轮75的凹槽75a两边突起部分与挤压盘76的出料孔76a相对应。

表1为采用本发明生产的产品与未改型或其他常规钠化方法生产的产品指标对比情况。

  表1：

。

表1中数据表明，采用本发明生产的产品指标均优于未改型或采用其他常规钠化方法生产的产品指标。

Claims (6)

1.一种膨润土精钠化改型装置，包括料斗（1）、锤式破碎机（3）、螺旋搅拌机（5）、精钠化挤压机（7）和皮带输送机（2、4、6），其特征是第一皮带输送机（2）的低端设置在料斗（1）的出料口，高端设置在锤式破碎机（3）的进料口；第二皮带输送机（4）的低端设置在锤式破碎机（3）的出料口，高端设置在螺旋搅拌机（5）的进料口；第三皮带输送机（6）的低端设置在螺旋搅拌机（5）的出料口，高端设置在精钠化挤压机（7）的进料口，钠化剂料斗（8）设置在第二皮带输送机（4）的上方，喷水嘴（9）设置在螺旋搅拌机（5）进料口的上方。

2.根据权利要求1所述的一种膨润土精钠化改型装置，其特征在于所述的精钠化挤压机（7）包括机座（71）、设置在机座（71）下方的电机（72）和减速箱（73），上方的挤压仓（74），挤压轮（75）、挤压盘（76）和出料盘（77）分别设置在挤压仓（74）中的上部、中部和下部；电机（72）的输出轴与减速箱（73）的输入轴连接，减速箱（73）的输出轴穿过挤压仓（74）的底部与出料盘（77）和挤压盘（76）固定连接，挤压仓（74）下部的一侧设置有出料口（74a）。

3.根据权利要求2所述的一种膨润土精钠化改型装置，其特征在于所述的挤压轮（75）为两个，分别通过轴承固定在轮轴（78）的两边，轮轴（78）的两端固定在挤压仓（74）的仓壁上，挤压轮（75）的外缘径向设置有至少一圈凹槽（75a）。

4.根据权利要求2所述的一种膨润土精钠化改型装置，其特征在于所述的挤压盘（76）为圆形，直径小于挤压仓（74）的内径，厚度为55～65mm，盘面均匀设置有至少一圈出料孔（76a）。

5.根据权利要求4所述的一种膨润土精钠化改型装置，其特征在于所述的出料孔（76a）为圆台型，上孔径为40～50mm，下孔径为35～45mm。

6.根据权利要求2～4任一项所述的一种膨润土精钠化改型装置，其特征在于所述的挤压轮（75）与挤压盘（76）之间的间隙为4～6mm，挤压轮（75）的凹槽（75a）两边突起部分与挤压盘（76）的出料孔（76a）相对应。