CN103848430A - 一种从钙基膨润土中分离提纯蒙脱石的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从钙基膨润土中分离提纯蒙脱石的方法，通过向膨润土悬浮液中添加诸如碳酸钠等分散剂并调整悬浮液pH值，分离后得到初步提纯的蒙脱石，将初步提纯的蒙脱石的悬浮液调节至特定的pH值并进行超声处理，分离后得到高纯度蒙脱石，且蒙脱石化学结构保持不变，有效去除钙基膨润土中与蒙脱石伴生的超细方石英杂质。本发明通过超细颗粒分散，使蒙脱石与超细杂质方石英颗粒解聚，提高了蒙脱石和超细方石英颗粒的分散悬浮性能，同时利用分级离心去除方石英，并获得高纯蒙脱石，解决了蒙脱石提纯中方石英难以去除的技术难题，具有过程简单、条件温和、原材料廉价易得、设备要求低和产品附加值高等特点。

Description

一种从钙基膨润土中分离提纯蒙脱石的方法

技术领域

本发明涉及蒙脱石的分离提纯方法，具体涉及从钙基膨润土中分离提纯蒙脱石的方法，提纯所得蒙脱石纯度高，结构不变。

背景技术

膨润土是以蒙脱石类矿物为主要组分的岩石，是蒙脱石矿物达到可利用含量的粘土和粘土岩，素有“万能粘土”的美誉。膨润土应用范围广泛，随着现代科技的发展，已将膨润土从传统的铸造、球团、钻井泥浆、吸附剂等领域引向纳米材料、医药、载体材料、精细化工为消费目标的高附加值产品，包括膨润土层间化合物、贮热材料、气体过滤吸附净化材料、导电材料、无机抗菌剂、纳米增稠流变剂、纳米有机增稠流变剂、纳米塑料、化妆品添加剂、药物载体等。高纯蒙脱石是制备一切高档蒙脱石产品的物质基础。近年来，从膨润土中提纯制备高纯蒙脱石的方法非常引人注目，成为国内外非金属矿物材料研究热点之一。

我国膨润土矿以中低品位钙基膨润土为主，因此，采用物理湿法制备高纯蒙脱石产品是个大方向。目前，膨润土提纯存在的主要问题是：第一，由于蒙脱石矿物晶粒细、结晶差、成分多变，并伴生其他粒度极细的方石英及石英等杂质，其分离提纯非常困难，特别是钙基蒙脱石提纯尤其困难。第二，医药、食品和化妆品等行业采用的膨润土或蒙脱石（一般为钙基土）不宜用化学法提纯，也不宜加入毒性较大的分散剂、絮凝剂进行处理，以免化学试剂引入的毒性物质对蒙脱石精土的污染。第三，化学法提纯过程中方石英被溶蚀的同时，蒙脱石也部分被溶蚀掉，影响蒙脱石的表面结构，使硅氧四面体发生畸变；且生成新的反应产物（杂质）等。

特别地，对于伴生有超细方石的钙基膨润土，提纯蒙脱石非常困难，目前尚未有文献报道从钙基膨润土中分离去除超细方石英提纯蒙脱石的方法。

发明内容

本发明人通过锐意研究发现，在粒径较小的超细膨润土中主要存在的杂质是方石英，可以通过向膨润土悬浮液中添加诸如碳酸钠等分散剂并调整悬浮液pH值，分离后得到初步提纯的蒙脱石，将初步提纯的蒙脱石的悬浮液调节至特定的PH值并进行超声处理，分离后得到高纯度蒙脱石，且蒙脱石化学结构保持不变，有效去除钙基膨润土中与蒙脱石伴生的超细方石英杂质，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供一种从钙基膨润土中分离提纯蒙脱石的方法，该方法包括以下步骤：

（1）向待纯化的蒙脱石的水悬浮液中加入分散剂，其中分散剂用量为膨润土重量的0.8-1.2%，并用PH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.5，离心分离，收集沉淀物得到初步提纯的蒙脱石；

（2）将初步提纯的蒙脱石加水制成悬浮液，用PH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.5，搅拌后，进行超声处理，然后离心分离，收集沉淀物得到纯化蒙脱石。

本发明的另一目的在于提供一种从钙基膨润土中分离提纯蒙脱石的方法，该方法包括以下步骤：

（1’）将膨润土原矿制的水悬浮液在容器中浸泡，搅拌，静置，提取容器上部浆液用离心机离心、干燥去除大颗粒杂质，得到待纯化的蒙脱石；

（1）向待纯化的蒙脱石的水悬浮液中加入分散剂，其中分散剂用量为膨润土重量的0.8-1.2%，并用PH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.5，离心分离，收集沉淀物得到初步提纯的蒙脱石；

（2）将初步提纯的蒙脱石加水制成悬浮液，用PH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.5，搅拌后，进行超声处理，然后离心分离，收集沉淀物得到纯化蒙脱石。

根据本发明提供的从钙基膨润土中分离提纯蒙脱石的方法，对于与蒙脱石伴生的超细方石英杂质，通过在特定PH范围下用分散剂对待纯化的蒙脱石进行分散，能去除粒径较大的方石英，然后在特定pH范围下通过超声进行振动处理，能进一步去除粒径较小的方石英，最终得到高纯度蒙脱石，而且，由于所用分散剂和pH值调节剂化学性质温和，不会破坏蒙脱石化学结构，其化学结构保持不变。

所得高纯度蒙脱石能直接用于纳米材料、医药、载体材料、精细化工等领域，例如用作膨润土层间化合物、贮热材料、气体过滤吸附净化材料、导电材料、无机抗菌剂、纳米增稠流变剂、纳米有机增稠流变剂、纳米塑料、化妆品添加剂、和药物载体等。

附图说明

图1示出实施例1中粉末Ⅰ和高纯蒙脱石粉末的X射线衍射图谱。

图2示出实施例1中所得高纯蒙脱石粉末产品的射线衍射图谱。

图3示出实施例1中高纯蒙脱石粉末的高纯蒙脱石粉末产品的方石英定量标准曲线。

图4示出实施例1中膨润土原矿的X射线衍射图谱。

图5示出根据本发明机理的示意图。

图6示出在使用不同分散剂情况下，蒙脱石分散液体系pH值与分散剂浓度之间的关系图。

图7示出在使用分散剂分散时离心速度与沉淀中方石英含量的关系。

图8示出在使用分散剂时离心速度与蒙脱石含量及膨润土重量分布率关系曲线。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明进行详细。通过这些描述，本发明的特点和优点将变得更为清楚、明确。

本发明提供了一种从钙基膨润土中分离提纯蒙脱石的方法，该方法包括以下步骤：

（1）向待纯化的蒙脱石的水悬浮液中加入分散剂，其中分散剂用量为膨润土重量的0.8-1.2%，并用PH值调节剂调节悬浮液的PH值为10.0-10.5，离心分离，收集沉淀物得到初步提纯的蒙脱石；

（2）将初步提纯的蒙脱石加水制成悬浮液，用PH值调节剂调节悬浮液的PH值为10.0-10.5，搅拌后，进行超声处理，然后离心分离，收集沉淀物得到纯化蒙脱石。

步骤（1）

根据本发明方法的步骤（1）的作用是去除粒度较大的方石英。

在根据本发明的方法中，作为待纯化的蒙脱石的水悬浮液，其浓度并没有特别限制。不过，在优选的实施方式中，蒙脱石的水悬浮液的浓度为1-5%，该浓度以蒙脱石和水的重量比计。进一步优选的，蒙脱石的水悬浮液的浓度为1-3%。在此浓度范围内，能得到高纯度的蒙托石，蒙脱石水悬浮液的浓度过高或过低，所得纯化蒙脱石的纯度下降。

本发明人经过研究发现，在一定范围内矿浆固液比影响着膨润土深度提纯的效果，主要体现在颗粒间的碰撞几率上，分散的颗粒具有一定的动能而悬浮于矿浆之中，它们处于相对运动之中，如果矿浆浓度提高，单位时间内颗粒之间的碰撞几率提高，就有可能导致颗粒间的凝聚，而使分散程度下降。因此，尽可能在较低的矿浆固液比浓度下进行分散处理，有利于颗粒的分散，进而促进深度提纯，提高蒙脱石的品位。

在根据本发明的方法中，作为分散剂，使用化学性能温度的分散剂，使用可溶性碱金属碳酸盐，可以提及碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂及其组合，优选碳酸钠。

当使用其他种类的分散剂时，不仅分散效果差，而且有的分散剂还会导致蒙脱石的化学结构改变，因此并不适于本发明。

在根据本发明的方法中，其中分散剂用量为膨润土重量的0.8-1.2%，优选为约1.0%。当分散剂用量在该范围内时，能使得方石英与蒙脱石有效分离，当分散剂用量高于1.2%时，会导致粒子团聚从而使得石英与蒙脱石难以分开，当分散剂用量低于0.8%时，由于其用量不足导致分散能力不足。

本发明人经过研究发现，蒙脱石因晶格取代作用而使其带负电，又因破键边缘带正电，在水介质中正负电荷吸引，局部形成“工”字型结构，使细粒方石英杂质被支托或包裹在其中。加入根据本发明提供的分散剂后，碳酸根离子被吸附于蒙脱石正电荷边缘，使蒙脱石变成双负电层胶体，负电荷性更高，彼此之间相互排斥，消除了“工”字型结构，使细粒方石英杂质失去支托，与蒙脱石颗粒分离。随着分散剂质量分数的增加，分散体系分散程度变的更好。但分散剂的过量加入，会因阴离子的浓度升高使双电层的电位下降，从而造成粒子的团聚。

在根据本发明的方法中，作为pH值调节剂，使用化学性能温度的pH值调节剂，采用可溶性碱金属氢氧化物，可以提及氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂及其组合，优选氢氧化钠。

在使用所述pH值调节剂，既能为分离纯化提供适当的pH值环境，并且不会破坏蒙脱石的化学结构。

在根据本发明方法的步骤（1）中，用pH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.5，优选10.0-10.3。在此pH值范围内，蒙脱石与方石英能充分分散，如果pH值低于10.0，蒙脱石与方石英分散不足，如果pH值高于10.5，蒙脱石与方石英会重新团聚。

本发明人经过研究发现，不同的pH值影响着蒙脱石悬浮液的分散效果，进而影响提纯膨润土分布率和蒙脱石的含量，强碱性环境有利于蒙脱石在粗粒级范围富集，从而促进提高蒙脱石含量和回收率。特别地，在pH≥10环境中蒙脱石端面所带电荷由正电转变为负电性。通过调节体系pH值，可实现体系中所有矿物颗粒的表面均带有相同负电性，并使方石英颗粒的ζ电位绝对值提高，其结果首先是蒙脱石颗粒边与方石英颗粒间电荷结合力消失，团聚解离；同理，蒙脱石面–边聚集的解离，被包裹的方石英失去支撑而分散出来。另外，方石英颗粒间斥力达到最大而分散悬浮。

在根据本发明方法的步骤（1）中，离心分离速度优选为1000r/min-4000r/min，更优选约1000r/min。在此离心速度下，蒙脱石含量和膨润土重量分布率都非常理想。如果离心速度过高或过低，要么是蒙脱石含量不佳，要么是膨润土重量分布率不佳，因此并不优选。

步骤（2）

根据本发明方法的步骤（2）的作用是去除粒度较小的方石英。

在根据本发明的方法中，作为初步提纯的蒙脱石的水悬浮液，其浓度并没有特别限制。不过，在优选的实施方式中，初步提纯的蒙脱石的水悬浮液的浓度为1-5%，该浓度以蒙脱石和水的重量比计。进一步优选的，初步提纯蒙脱石的水悬浮液的浓度为1-3%。在此浓度范围内，能得到高纯度的蒙托石，蒙脱石水悬浮液的浓度过高或过低，所得纯化蒙脱石的纯度下降。

在根据本发明的方法中，作为pH值调节剂，使用化学性能温度的PH值调节剂，采用可溶性碱金属氢氧化物，可以提及氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂及其组合，优选氢氧化钠。

在使用所述PH值调节剂，既能为分离纯化提供适当的PH值环境，并且不会破坏蒙脱石的化学结构。

在根据本发明方法的步骤（2）中，用pH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.5，优选10.0-10.3。在此PH值范围内，蒙脱石与方石英能充分分散，如果pH值低于10.0，蒙脱石与方石英分散不足，如果pH值高于10.5，蒙脱石与方石英会重新团聚。

在上述pH值范围内，通过机械搅拌与超声振动处理相结合的方式，能使得蒙脱石与方石英充分分离。

在优选的实施方式中，搅拌时间为10-30分钟，更优选20分钟，搅拌速度优选为5000r/min。

在上述超搅拌时间和搅拌速度范围内，能实现较高的分散效率。

在优选的实施方式中，超声（振动）处理时间为20-60分钟，优选为30-60分钟，更优选约45分钟，超声振动功率优选为85%以上。

在上述超声（振动）处理时间和超声振动功率范围内，能实现较高的分散效率。

本发明人经过研究发现，本发明的机理在于：多层叠合的钙基蒙脱石因表面水化产生晶格膨胀，增加其颗粒晶层间的松散和部分解离，同时提高蒙脱石的ζ电位绝对值；水分子因粘土表面的表面能、晶格负电荷作用，以及晶格外侧面的氧及氢氧层与水分子形成氢键，使蒙脱石迅速水化，进而层间阳离子Ca²⁺水化进入水中，蒙脱石表面形成双电层，双电层斥力促使蒙脱石底面间距d(001)扩大，这一阶段可以称为蒙脱石的表面水化晶格膨胀阶段，添加分散剂提高蒙脱石和方石英表面的ζ电位绝对值，使蒙脱石底面间距d(001)进一步扩大，方石英颗粒分散成更小颗粒；调整pH值≥10，体系中所有颗粒所带电荷电性相同，均为负电荷，使蒙脱石颗粒端面—面，以及与方石英颗粒因静点引力作用产生的吸附团聚消除；与面—面聚结相比，端—面结合是弱的，在受到外加机械（超声振动和搅拌）剪切作用时会发生结构破坏，粒状方石英失去支托，与蒙脱石颗粒分离，进一步变细，悬浮。如图5所示。

不过，上述机理仅是对本发明机理的可能性推测，本发明并不限于此。

在根据本发明方的一个优选实施方式中，该方法包括以下步骤：

（1）向待纯化的蒙脱石的水悬浮液中加入分散剂，其中分散剂用量为膨润土重量的1.0%，并用PH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.3，离心分离，收集沉淀物得到初步提纯的蒙脱石；

（2）将初步提纯的蒙脱石加水制成悬浮液，用pH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.3，搅拌20分钟后，超声处理45分钟，然后离心分离，收集沉淀物得到纯化蒙脱石。

在进一步优选实施方式中，该方法包括以下步骤：

（1）向待纯化的蒙脱石的水悬浮液中加入分散剂，其中蒙脱石的水悬浮液浓度为3%，以蒙脱石和水的重量比剂，分散剂用量为膨润土重量的1.0%，并用PH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.3，分散30分钟后进行离心分级，收集1000r/min下的沉淀物得到初步提纯的蒙脱石；

（2）将初步提纯的蒙脱石加水制成悬浮液，其中初步提纯的蒙脱石的水悬浮液浓度为3%，以蒙脱石和水的重量比剂，用pH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.3，在5000r/min搅拌速度下搅拌20min，然后以80%超声振动功率，超声处理45min，在1000r/min离心速度下离心，收集沉淀物得到纯化蒙脱石。

对于根据本发明方法获得的纯化蒙脱石，可以进行适当的后处理，如干燥、研磨等，以便于应用。

根据本发明的方法，可以直接用于处理膨润土原矿，也可以用于处理对膨润土原矿进行预处理的蒙脱石。

在优选的实施方式中，根据本发明的方法还包括对膨润土原矿进行预处理的步骤，具体地，该预处理步骤包括：

（1’）将膨润土原矿制的水悬浮液在容器中浸泡，搅拌，静置，提取容器上部浆液用离心机离心、干燥去除大颗粒杂质，得到待纯化的蒙脱石。

在优选的实施方式中，该预处理步骤包括：

（1’）将膨润土原矿和水按1：3-9的固液重量比制成浆液，在容器中浸泡，用搅拌器搅拌0.5小时，静置8小时，提取容器上部10cm内的浆液用离心机离心、干燥去除大颗粒杂质，得到待纯化的蒙脱石。

实施例

以下通过具体实例进一步描述本发明。

实施例1

将膨润土原矿和水按1：3的固液重量比制成浆液，在容器中浸泡，用搅拌器搅拌0.5小时，静置8小时，提取容器上部10cm内的浆液用离心机离心、干燥去除大颗粒杂质，得到待纯化的蒙脱石。

将待纯化的蒙脱石和水制成固液重量比3:100的悬浮液液，加入1.0%质量分数的碳酸钠，加入稀释的氢氧化钠溶液调节浆液pH值至10.0，0.5小时后以1000r/min速度离心脱水，得到粉末Ⅰ（初步提纯的蒙脱石）；

将粉末Ⅰ和水制成固液重量比3:100的悬浮液，加入稀释的氢氧化钠溶液调节浆液的pH值至10.0，在5000r/min搅拌速度下搅拌20min，然后以80W超声振动功率，超声处理45min，以1000r/min速度离心脱水，干燥即得到高纯蒙脱石粉末产品。

其中，粉末Ⅰ和高纯蒙脱石粉末产品的X射线衍射图谱如图1所示，高纯蒙脱石粉末产品的X射线衍射图谱如图2所示，膨润土原矿的X射线衍射图谱如图4所示。

由图1和图4可知，主要物相蒙脱石衍射峰分别是d(001)=0.1519nm和0.512nm，说明它们均为钙基蒙脱石。图中显示面网间距为0.404nm是方石英的特征衍射峰；面网间距0.312nm为的长石的特征衍射峰；面网间距0.303nm为方解石的特征衍射峰。

由图4可知，膨润土原矿的主要杂质是方石英，次要杂质为极少量长石和方解石，经初步提纯得到的粉末Ⅰ样品的衍射图中长石和方解石特征峰消失，这表明，原样经沉降法提纯除去了长石、方解石，但是，方石英的相对含量却较原矿明显增加。

由图1和图2可知，高纯蒙脱石粉末产品中的方石英的d(101)=0.4078nm衍射峰明显降低，蒙脱石的d(001)=1.5787nm衍射峰相对明显增强，并仍为钙基蒙脱石（d(001)=1.578nm)。

所得高纯蒙脱石粉末产品的方石英定量标准曲线如图3所示。由图3可知，高纯蒙脱石粉末产品的纯度为97%。

实施例2

将膨润土原矿和水按1：9的固液重量比制成浆液，在容器中浸泡，用搅拌器搅拌0.5小时，静置8小时，提取容器上部10cm内的浆液用离心机离心、干燥去除大颗粒杂质，得到待纯化的蒙脱石。

将待纯化的蒙脱石和水制成固液重量比3:100的悬浮液液，加入1.0%质量分数的碳酸钠，加入稀释的氢氧化钠溶液调节浆液pH值至10.3，0.5小时后以1000r/min速度离心脱水，得到粉末Ⅰ（初步提纯的蒙脱石）；

将粉末Ⅰ和水制成固液重量比3:100的悬浮液，加入稀释的氢氧化钠溶液调节浆液的pH值至10.3，在5000r/min搅拌速度下搅拌20min，然后以80W超声振动功率，超声处理45min，以1000r/min速度离心脱水，干燥即得到高纯蒙脱石粉末产品。

所得高纯蒙脱石粉末产品的X射线衍射图谱与图2所示类似，其纯度为97.3%。

实施例3

将膨润土原矿和水按1：6的固液重量比制成浆液，在容器中浸泡，用搅拌器搅拌0.5小时，静置8小时，提取容器上部10cm内的浆液用离心机离心、干燥去除大颗粒杂质，得到待纯化的蒙脱石。

将待纯化的蒙脱石和水制成固液重量比1:100的悬浮液液，加入0.8%质量分数的碳酸钠，加入稀释的氢氧化钠溶液调节浆液pH值至10.5，0.5小时后以1000r/min速度离心脱水，得到粉末Ⅰ（初步提纯的蒙脱石）；

将粉末Ⅰ和水制成固液重量比1:100的悬浮液，加入稀释的氢氧化钠溶液调节浆液的pH值至10.5，在5000r/min搅拌速度下搅拌20min，然后以80W超声振动功率，超声处理45min，以1000r/min速度离心脱水，干燥即得到高纯蒙脱石粉末产品。

所得高纯蒙脱石粉末产品的X射线衍射图谱与图2所示类似，其纯度为96.5%。

实施例4

将膨润土原矿和水按1：3的固液重量比制成浆液，在容器中浸泡，用搅拌器搅拌0.5小时，静置8小时，提取容器上部10cm内的浆液用离心机离心、干燥去除大颗粒杂质，得到待纯化的蒙脱石。

将待纯化的蒙脱石和水制成固液重量比5:100的悬浮液液，加入1.2%质量分数的碳酸钠，加入稀释的氢氧化钠溶液调节浆液pH值至10.0，0.5小时后以1000r/min速度离心脱水，得到粉末Ⅰ（初步提纯的蒙脱石）；

将粉末Ⅰ和水制成固液重量比5:100的悬浮液，加入稀释的氢氧化钠溶液调节浆液的pH值至10.0，在5000r/min搅拌速度下搅拌20min，然后以80W超声振动功率，超声处理45min，以1000r/min速度离心脱水，干燥即得到高纯蒙脱石粉末产品。

所得高纯蒙脱石粉末产品的X射线衍射图谱与图2所示类似，其纯度为96.7%。

实施例5

将膨润土原矿和水按1：3的固液重量比制成浆液，在容器中浸泡，用搅拌器搅拌0.5小时，静置8小时，提取容器上部10cm内的浆液用离心机离心、干燥去除大颗粒杂质，得到待纯化的蒙脱石。

将待纯化的蒙脱石3mg和水100ml制成固液重量比3:100的悬浮液液，加入不同质量的碳酸钠，然后加入稀释的氢氧化钠溶液调节浆液pH值至10.0，静置24小时后，发现各样品悬浮液和沉淀物之间亦有一明显的界面，而且界面的位置随分散剂用量不同在不断变化。把界面与量瓶地面间的距离记为H，H越小，说明停留在悬浮液中的颗粒越多，体系中的纳米颗粒的分散性、稳定性越好，即分散效率高；反之，则说明停留在悬浮液中的纳米颗粒越少，体系中纳米颗粒的分散性、稳定性越差，分散效率低。

各样品pH值的变化与分散剂浓度之间的关系如图6中所示。

对比例1

以与实施例5相同的方式进行测试，所得各样品pH值的变化与分散剂浓度之间的关系如图6中所示，区别仅在于使用六偏磷酸钠代替碳酸钠。

对比例2

以与实施例5相同的方式进行测试，所得各样品pH值的变化与分散剂浓度之间的关系如图6中所示，区别仅在于使用多聚钨酸钠（聚电解质）代替碳酸钠。

由图6可知，在相同的分散条件下，悬浮体系达到最佳沉降状态时各分散剂用量分别为碳酸钠30mg，六偏磷酸钠55mg，多聚钨酸钠（聚电解质）80mg，表明碳酸钠的分散效果明显高于六偏磷酸钠和多聚钨酸钠。

此外，在使用少量分散剂的情况下，由于分散剂中阳离子导致的蒙脱石结构变化得以避免。

实施例7

将膨润土原矿和水按1：3的固液重量比制成浆液，在容器中浸泡，用搅拌器搅拌0.5小时，静置8小时，提取容器上部10cm内的浆液用离心机离心、干燥去除大颗粒杂质，得到待纯化的蒙脱石。

将待纯化的蒙脱石3mg和水100ml制成固液重量比3:100的悬浮液，加入30mg碳酸钠，然后加入稀释的氢氧化钠溶液调节浆液pH值至10.5，0.5小时后以不同速度离心脱水，离心速度与沉淀中方石英含量的关系如图7中所示。

对比例3

以与实施例7相同的方法进行试验，区别仅在于使用55mg六偏磷酸钠代替30mg碳酸钠。离心速度与沉淀中方石英含量的关系如图7中所示。

对比例4

以与实施例7相同的方法进行试验，区别仅在于使用80mg多聚钨酸钠代替30mg碳酸钠。离心速度与沉淀中方石英含量的关系如图7中所示；离心速度与蒙脱石含量及膨润土重量分布率关系曲线如图8所示。

由图7可知，碳酸钠对方石英颗粒的分散效果明显，在1000r/min-6000r/min时方石英含量急剧增加，6000r/min时方石英含量达到最大值，进一步提高离心速度至12000r/min方石英含量又缓慢降低；六偏磷酸钠和多聚钨酸钠对方石英颗粒的分散效果相似，与碳酸钠相比较明显差很多。

由图8可知，当离心速度从1000r/min向11000r/min增加时，蒙脱石含量逐渐减小；不过，当离心速度从1000r/min向2000r/min增加时，膨润土重量分布率逐渐增加，当离心速度从2000r/min向6000r/min增加时，膨润土重量分布率逐渐减小，当离心速度从6000r/min向11000r/min增加时，膨润土重量分布率逐渐增加。这是因为，在悬浮液中方石英已被分散成极细颗粒，只有提高离心速度，得到的离心样品中方石英的含量才会增加。而相同体系中蒙脱石颗粒端面—面与面—面聚结相比，端—面结合是弱的，在受到外加机械（超声振动和搅拌）剪切作用时会发生结构破坏，使粒状方石英失去支托，与蒙脱石颗粒分离，进一步变细，悬浮。但是蒙脱石颗粒面—面聚结并没有被剥离开。如图5所示。与方石英颗粒相比蒙脱石颗粒较粗大，因此，在较低的离心速度所得的离心样品中蒙脱石的含量更高。

综合考虑体系中方石英分散效果和蒙脱石分散效果，较低的离心速度是更合适的。

实验例

方石英定量标准曲线测量

用纯α–方石英和纯钙基蒙脱石按不同质量比配制一组已知方石英含量的标准样品进行X射线衍射测试，将各个样品的X射线衍射图谱中α–方石英最强衍射峰(d₁₀₁=0.405nm)的积分强度与纯α–方石英标样的同一衍射峰的积分强度相除，得到一组相对强度数值。以相对强度值为X轴，α–方石英质量分数为Y轴，对所有点进行二次多项式回归拟合，得到方石英定量标准曲线图。工作曲线的回归方程为：

Y=0.00616+0.75252X+0.22834X²

其中，X²表示各个样品的X射线衍射图谱中α–方石英最强衍射峰(d₁₀₁=0.405nm)的积分强度与纯α–方石英标样的同一衍射峰的积分强度之比值，即相对强度值；

线性相关系数R²=0.999。

当膨润土样品中只含α–方石英杂质时，该试样中蒙脱石的百分含量为1﹣Y。

工业实用性

本发明通过超细颗粒分散，使蒙脱石与超细杂质方石英颗粒解聚，提高了蒙脱石和超细方石英颗粒的分散悬浮性能，同时利用分级离心去除方石英，并获得高纯蒙脱石，解决了蒙脱石提纯中方石英难以去除的技术难题，具有过程简单、条件温和、原材料廉价易得、设备要求低和产品附加值高等特点。

以上结合具体实施方式极其优选实例对本发明进行了详细描述，不过这些描述并不构成对本发明范围的限制。应当理解，在不偏离本发明范围和精神的情况下，可以对本发明的技术方案及其具体实施方式进行多种修饰、改进和替换，这些修饰、改进和替换均应落入所附权利要求书的保护范围内。

Claims (9)

1.一种从钙基膨润土中分离提纯蒙脱石的方法，该方法包括以下步骤： 

（1）向待纯化的蒙脱石的水悬浮液中加入分散剂，其中分散剂用量为膨润土重量的0.8-1.2%，并用pH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.5，离心分离，收集沉淀物得到初步提纯的蒙脱石； 

（2）将初步提纯的蒙脱石加水制成悬浮液，用pH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.5，搅拌后，进行超声处理，然后离心分离，收集沉淀物得到纯化蒙脱石。 

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分散剂选自碳酸钠、碳酸钾和碳酸锂，优选碳酸钠。 

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述pH值调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂，优选氢氧化钠。 

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（1）中， 

待纯化的蒙脱石的水悬浮液的浓度为1-5%，该浓度以蒙脱石和水的重量比计，优选的，蒙脱石的水悬浮液的浓度为1-3%；和/或 

分散剂用量为膨润土重量的1.0%；和/或 

用pH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.3；和/或 

离心分离速度为1000r/min。 

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（2）中，初步提纯的蒙脱石的水悬浮液的浓度为1-5%，该浓度以蒙脱石和水的重量比计，优选的，初步提纯的蒙脱石的水悬浮液的浓度为1-3%；和/或 

用pH值调节剂调节悬浮液的PH值为10.0-10.3；和/或 

搅拌时间为10-30分钟，搅拌速度优选为5000r/min；和/或 

超声振动处理时间为20-60分钟，超声振动功率为85%以 上。 

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，该方法包括以下步骤： 

（1）向待纯化的蒙脱石的水悬浮液中加入分散剂，其中分散剂用量为膨润土重量的1.0%，并用PH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.3，离心分离，收集沉淀物得到初步提纯的蒙脱石； 

（2）将初步提纯的蒙脱石加水制成悬浮液，用pH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.3，搅拌20分钟后，超声处理45分钟，然后离心分离，收集沉淀物得到纯化蒙脱石。 

7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，该方法包括以下步骤： 

（1）向待纯化的蒙脱石的水悬浮液中加入分散剂，其中蒙脱石的水悬浮液浓度为3%，以蒙脱石和水的重量比剂，分散剂用量为膨润土重量的1.0%，并用PH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.3，分散30分钟后进行离心分级，收集1000r/min下的沉淀物得到初步提纯的蒙脱石； 

（2）将初步提纯的蒙脱石加水制成悬浮液，其中初步提纯的蒙脱石的水悬浮液浓度为3%，以蒙脱石和水的重量比剂，用pH值调节剂调节悬浮液的pH值为10.0-10.3，在5000r/min搅拌速度下搅拌20min，然后以80%超声振动功率，超声处理45min，在1000r/min离心速度下离心，收集沉淀物得到纯化蒙脱石。 

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，该方法在步骤（1）之前还包括以下步骤： 

（1’）将膨润土原矿制的水悬浮液在容器中浸泡，搅拌，静置，提取容器上部浆液用离心机离心、干燥去除大颗粒杂质，得到待纯化的蒙脱石。 

9.根据权利要求8任一项所述的方法，其中，在步骤（1）之前还包括以下步骤： 

（1’）将膨润土原矿和水按1：3-9的固液重量比制成浆液，在容器中浸泡，用搅拌器搅拌0.5小时，静置8小时，提取容器上部10cm内的浆液用离心机离心、干燥去除大颗粒杂质，得到待纯化的蒙脱石。 

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