CN108516562A - 一种凹凸棒石粘土的提纯工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种凹凸棒石粘土的提纯工艺。本发明的凹凸棒石粘土的提纯工艺,所述提纯工艺包括如下步骤：1)将低品位凹凸棒石粘土原矿破碎至2cm以下；2)将步骤1)破碎后的产物进行捣浆；3)将步骤2)捣浆后的产物进行筛分，将筛分后的粗颗粒抛尾；4)将步骤3)筛分后的细颗粒进行高压均质分散；5)将步骤4)高压均质分散后的产物进行分级提纯；6)将步骤5)分级提纯后的细粒级产物进行冷冻干燥，得到精矿产品。本发明的凹凸棒石粘土的提纯工艺，采用低品位的原矿获得高品位的精矿，获得的产品中凹凸棒石充分分离，同时保证了其性能不受分散剂等药剂的影响，有效提高了湿法提纯凹凸棒石产品的吸附性能和胶体性能。

Description

一种凹凸棒石粘土的提纯工艺

技术领域

本发明属于粘土矿物提纯技术领域，涉及一种凹凸棒石粘土的提纯工艺，尤其涉及一种高品位凹凸棒石粘土的提纯工艺。

背景技术

凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石为主要组分的一种粘土矿物。凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，晶体呈针状、纤维状或纤维集合状，具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。由于凹凸棒石粘土具有的特殊的物理化学性质和工艺性能，使其在石油、化工、建材、造纸、医药、农业等方面得到广泛应用，是我国矿物功能材料发展壮大的重要助力。

天然凹凸棒石粘土杂质含量较高，对其吸附性、胶体性和脱色性等影响较大，因此提纯是实现凹凸棒石深加工，开发高附加值、高技术和高档次产品的首要条件。目前，凹凸棒石粘土矿物提纯方法主要有湿法和干法两种。现行的干法提纯工艺一般为原矿破碎-磨矿-分级；湿法提纯工艺一般为破碎-捣浆-分级-脱水-烘干-研磨。

干法提纯成本低、工艺流程简单，一般适用于原矿品位好、凹凸棒石含量高的矿石，但提纯效果有限，只适用于凹凸棒石含量高的原矿。而湿法的适用范围较广、提纯效果较好，但是湿法提纯成本高，且由于纤维状的凹凸棒石易团聚成束、以及高温烘干后结块效应，导致获得的凹凸棒石产品普遍呈集合体，凹凸棒石颗粒并未分离，同时由于湿法提纯分散剂的使用，大大影响了产品的吸附、胶体等性能，使获得的产品性能缺陷较大。

CN101214968A公开了一种凹凸棒石粘土矿物的提纯和加工方法，具体步骤如下：第一步，利用螺旋分级机进行初级提纯，同时加入表面活性剂，高速搅拌30分钟后，得到高度分散的初级提纯凹凸棒石粘土矿浆；第二步，利用旋流分级器进行二级提纯，将第一步制得的高度分散的初级提纯的凹凸棒石粘土矿浆用泥浆泵送入旋流分级器，形成的矿浆溢流进入二级搅拌筒，继续搅拌，得到高度分散的二级提纯的凹凸棒石粘土矿浆；第三步，利用重力分选设备进行三级提纯，将第二步制得的高度分散的二级提纯凹凸棒石粘土矿浆通过管道输送给重力分选设备，经过重力分选提纯，分离出微细粒杂质矿物，得到高度分散的三级提纯的凹凸棒石粘土矿浆；第四步，浓缩，在第三步得到的高度分散的三级提纯的凹凸棒石粘土矿浆中加入絮凝剂，混匀后用泥浆泵送入高效浓密机中进行浓缩，其中的大部分水分通过上清液溢流排除，得到提纯浓缩的凹凸棒石粘土矿浆；第五步，烘干，将第四步得到的提纯浓缩的凹凸棒石粘土矿浆用泥浆泵送入离心机或板框压滤机进行脱水，得到粘稠矿泥，再将该粘稠矿泥转入烘干设备中烘干，得到提纯的凹凸棒石粘土矿物团块或粗粉；第六步，粉碎，用雷蒙磨将第五步得到的提纯的凹凸棒石粘土矿物团块或粗粉粉碎和风力分级，得到平均粒径小于35微米，最大颗粒粒径小于50微米的提纯凹凸棒石粘土矿物粉体，该矿物粉体再经过气流磨进行超细粉碎，最终得到平均粒径为0.93～2.0微米，最大颗粒的粒径为3.0～5.0微米的提纯的凹凸棒石粘土矿物超细粉体。该提纯工艺克服了已有技术存在的难以实现工业化生产和很难得到合格的提纯产品的缺点，但是，其中添加剂的使用会对产品的吸附性能和胶体性能产生不良影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种凹凸棒石粘土的提纯工艺，采用低品位的原矿获得高品位的精矿，获得的产品中凹凸棒石充分分离，同时保证了其性能不受分散剂等药剂的影响，有效提高了湿法提纯凹凸棒石产品的吸附性能和胶体性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种凹凸棒石粘土的提纯工艺,所述提纯工艺包括如下步骤：

1)将低品位凹凸棒石粘土原矿破碎至2cm以下；

2)将步骤1)破碎后的产物进行捣浆；

3)将步骤2)捣浆后的产物进行筛分，将筛分后的粗颗粒抛尾；

4)将步骤3)筛分后的细颗粒进行高压均质分散；

5)将步骤4)高压均质分散后的产物进行分级提纯；

6)将步骤5)分级提纯后的细粒级产物进行冷冻干燥，得到精矿产品。

本发明的凹凸棒石粘土的提纯工艺未使用分散剂，采用高压均质分散和真空冷冻干燥等方法，可以获得的产品中凹凸棒石充分分离，同时保证了其性能不受分散剂等药剂的影响，有效提高了湿法提纯凹凸棒石产品的吸附性能和胶体性能等。

本发明所述的低品位凹凸棒石粘土原矿是指品位≤40％的凹凸棒石粘土原矿，所述的高品位凹凸棒石粘土是指经本发明的提纯工艺得到的精矿的品位≥90％。

步骤2)中，所述捣浆过程为，将破碎后的产物加入水进行捣浆；优选地，所述捣浆浓度为10～30％，所述捣浆浓度是指捣浆过程中，经破碎后的矿物加入水中后制成的矿浆中矿物的浓度，例如捣浆过程中，破碎后的矿物加入水中后的矿物质量浓度为10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％；所述捣浆时间为10～30min，例如捣浆的时间为10min、15min、20min、25min、30min。

步骤3)中，所述筛分的粒度为45～74μm，例如筛分的粒度为45μm、46μm、48μm、49μm、50μm、51μm、52μm、53μm、54μm、55μm、56μm、57μm、58μm、59μm、60μm、61μm、62μm、63μm、64μm、65μm、66μm、67μm、68μm、69μm、70μm、71μm、72μm、73μm、74μm。

步骤4)中，所述高压均质分散的压力为100～400MPa，例如高压均质分散的压力为100MPa、150MPa、200MPa、250MPa、300MPa、350MPa、400MPa；优选地，所述高压均质分散所用设备为高压均质机。

步骤5)中，所述分级提纯的分级粒度为0.5～5μm，例如分级提纯的分级粒度为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm。

步骤6)中，所述冷冻干燥的冷冻温度＜-30℃，所述冷冻干燥的真空度＜20Pa。

优选地，步骤6)中，所述冷冻干燥所用设备为真空冷冻干燥机。

作为本发明的优选方案，所述提纯工艺包括如下步骤：

(1)将品位≤40％的低品位凹凸棒石粘土原矿破碎至2cm以下；

(2)将破碎后的产物加入适量的水后进行捣浆，捣浆浓度为10～30％，捣浆时间为10～30min；

(3)将捣浆后的产物进行筛分，筛分粒度为45～74μm，粗颗粒直接抛尾；

(4)利用高压均质机将分级后的细颗粒进行高压高剪切分散，压力为100～400MPa；

(5)将分散后的产物进行分级提纯，分级粒度为0.5～5μm；

(6)利用真空冷冻干燥机将分级后的细粒级产物进行冷冻干燥，冷冻温度＜-30℃，真空度＜20Pa，得到品位≥90％的精矿产品。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

与传统湿法提纯工艺相比，本发明的凹凸棒石粘土的提纯工艺，获得产品中凹凸棒石团聚现象明显降低、颗粒分散性大大提高，从而有效提高了产品的胶体性能和吸附性能。

(1)相对于常规捣浆工艺，本发明的凹凸棒石粘土的提纯工艺，采用品位≤40％的低品位凹凸棒石粘土原矿，经提纯工艺后得到品位≥90％的精矿产品，该工艺在捣浆时未加入分散剂，不会影响产品的胶体性能和吸附性能。

(2)本发明的凹凸棒石粘土的提纯工艺，采用高压均质对45～74μm粒级抛尾产物进行充分的分散，提高了后续分级提纯的精度以及产品的吸附性能与胶体性能等性能，得到的精矿产品的脱色力在183以上，即时黏度在575mPa·s以上。

(3)本发明的凹凸棒石粘土的提纯工艺，采用冷冻干燥的方式进行干燥，避免了常规烘干干燥产品的团聚现象，充分保留了产品的颗粒分散性，保留了产品的高吸附性能与胶体性能。

(4)本发明的凹凸棒石粘土的提纯工艺，相对于常规干法提纯工艺，大大提高了精矿产品的品位，采用品位≤40％的低品位凹凸棒石粘土原矿，经提纯工艺后可得到品位≥90％的精矿产品。

附图说明

图1为本发明的凹凸棒石粘土的提纯工艺的流程图。

具体实施方式

下面结合附图1，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如附图1所示，本发明的凹凸棒石粘土的提纯工艺，包括如下步骤：

1)将低品位凹凸棒石粘土原矿破碎至2cm以下；

2)将步骤1)破碎后的产物进行捣浆；

3)将步骤2)捣浆后的产物进行筛分，将筛分后的粗颗粒抛尾；

4)将步骤3)筛分后的细颗粒进行高压均质分散；

5)将步骤4)高压均质分散后的产物进行分级提纯；

6)将步骤5)分级提纯后的细粒级产物进行冷冻干燥，得到精矿产品。

实施例1

本实施例的凹凸棒石粘土的提纯工艺，包括如下步骤：

(1)将品位为35％的低品位凹凸棒石粘土原矿破碎至2cm以下；

(2)将破碎后的产物加入适量的水后进行捣浆，捣浆浓度为15％，捣浆时间为30min；

(3)将捣浆后的产物进行筛分，筛分粒度为45μm，粗颗粒直接抛尾；

(4)利用高压均质机将分级后的细颗粒进行高压高剪切分散，压力为200MPa；

(5)将分散后的产物进行分级提纯，分级粒度为3μm；

(6)利用真空冷冻干燥机将分级后的细粒级产物进行冷冻干燥，冷冻温度＜-30℃，真空度＜20Pa，得到品位为93％的精矿产品。

将本实施例得到的精矿的吸附性能与胶体性能进行测试，实验结果如表1所示。

实施例2

本实施例的凹凸棒石粘土的提纯工艺，包括如下步骤：

(1)将品位为30％的低品位凹凸棒石粘土原矿破碎至2cm以下；

(2)将破碎后的产物加入适量的水后进行捣浆，捣浆浓度为20％，捣浆时间为20min；

(3)将捣浆后的产物进行筛分，筛分粒度为74μm，粗颗粒直接抛尾；

(4)利用高压均质机将分级后的细颗粒进行高压高剪切分散，压力为300MPa；

(5)将分散后的产物进行分级提纯，分级粒度为2μm；

(6)利用真空冷冻干燥机将分级后的细粒级产物进行冷冻干燥，冷冻温度＜-30℃，真空度＜20Pa，得到品位为92％的精矿产品。

将本实施例得到的精矿的吸附性能与胶体性能进行测试，实验结果如表1所示。

实施例3

本实施例的凹凸棒石粘土的提纯工艺，包括如下步骤：

(1)将品位为27％的低品位凹凸棒石粘土原矿破碎至2cm以下；

(2)将破碎后的产物加入适量的水后进行捣浆，捣浆浓度为30％，捣浆时间为30min；

(3)将捣浆后的产物进行筛分，筛分粒度为74μm，粗颗粒直接抛尾；

(4)利用高压均质机将分级后的细颗粒进行高压高剪切分散，压力为200MPa；

(5)将分散后的产物进行分级提纯，分级粒度为1μm；

(6)利用真空冷冻干燥机将分级后的细粒级产物进行冷冻干燥，冷冻温度＜-30℃，真空度＜20Pa，得到品位为90％的精矿产品。

将本实施例得到的精矿的吸附性能与胶体性能进行测试，实验结果如表1所示。

实施例4

本实施例的凹凸棒石粘土的提纯工艺，包括如下步骤：

(1)将品位为38％的低品位凹凸棒石粘土原矿破碎至2cm以下；

(2)将破碎后的产物加入适量的水后进行捣浆，捣浆浓度为10％，捣浆时间为30min；

(3)将捣浆后的产物进行筛分，筛分粒度为45μm，粗颗粒直接抛尾；

(4)利用高压均质机将分级后的细颗粒进行高压高剪切分散，压力为100MPa；

(5)将分散后的产物进行分级提纯，分级粒度为2μm；

(6)利用真空冷冻干燥机将分级后的细粒级产物进行冷冻干燥，冷冻温度＜-30℃，真空度＜20Pa，得到品位为90％的精矿产品。

将本实施例得到的精矿的吸附性能与胶体性能进行测试，实验结果如表1所示。

对比例1

本对比例与实施例1的区别之处在于，步骤2)中捣浆时添加了分散剂，且未进行步骤4)的高压均质分散，得到的精矿产品的品位为73％。

实验结果测试如表1所示。

对比例2

本对比例与实施例1的区别之处在于，步骤6)为常规高温干燥，得到的精矿产品的品位为78％。

实验结果测试如表1所示。

对比例3

本实施例的凹凸棒石粘土的提纯工艺为干法提纯工艺，包括如下步骤：

(1)将品位为38％的低品位凹凸棒石粘土原矿破碎至1cm以下；

(2)将破碎产物进行气流打散，打散粒度为-2mm含量≥60％；

(3)将打散后的产物进行气流分级，分级粒度为2μm，获得细粒级的干法提纯产品，该干法提纯产品的品位为62％。

实验结果测试如表1所示。

表1

实施案例	脱色力	即时黏度/mPa·s
			实施例1	183	591
实施例2	189	587
			实施例3	187	582
实施例4	185	575
			对比例1	162	389
对比例2	154	374
			对比例3	132	207

表1中的脱色力体现了凹凸棒石产品的吸附性能，即时黏度体现了凹凸棒石产品的胶体性能。由表1的数据可以看出，相对于对比例1，本发明的提纯工艺未加分散剂，采用高压均质分散，脱色力和即时黏度均高于对比例添加分散剂的脱色力和即时黏度，说明本发明的提纯工艺在捣浆时未加入分散剂，并采用高压均质分散，不会影响产品的胶体性能和吸附性能，提高了产品的提纯精度，得到品位大于90％的精矿产品。

相对于对比例2，本发明的提纯工艺采用冷冻干燥的方式进行干燥，避免了常规烘干干燥产品的团聚现象，充分保留了产品的颗粒分散性，保留了产品的高吸附性能与胶体性能。

对比例3的干法提纯工艺，得到的产品的品位较低，不能获得≥90％的精矿产品。本发明的提纯工艺采用低品位的原矿获得高品位的精矿，获得的产品中凹凸棒石充分分离，同时保证了其性能不受分散剂等药剂的影响，有效提高了湿法提纯凹凸棒石产品的吸附性能和胶体性能。

以上实施例仅用来说明本发明的详细方法，本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种凹凸棒石粘土的提纯工艺,其特征在于，所述提纯工艺包括如下步骤：

1)将低品位凹凸棒石粘土原矿破碎至2cm以下；

2)将步骤1)破碎后的产物进行捣浆；

3)将步骤2)捣浆后的产物进行筛分，将筛分后的粗颗粒抛尾；

4)将步骤3)筛分后的细颗粒进行高压均质分散；

5)将步骤4)高压均质分散后的产物进行分级提纯；

6)将步骤5)分级提纯后的细粒级产物进行冷冻干燥，得到精矿产品。

2.根据权利要求1所述的提纯工艺，其特征在于，步骤1)中，所述低品位凹凸棒石粘土原矿的品位≤40％。

3.根据权利要求1或2所述的提纯工艺，其特征在于，步骤2)中，所述捣浆过程为，将破碎后的产物加入水进行捣浆；

优选地，所述捣浆浓度为10～30％，所述捣浆时间为10～30min。

4.根据权利要求1-3之一所述的提纯工艺，其特征在于，步骤3)中，所述筛分的粒度为45～74μm。

5.根据权利要求1-4之一所述的提纯工艺，其特征在于，步骤4)中，所述高压均质分散的压力为100～400MPa；

优选地，所述高压均质分散所用设备为高压均质机。

6.根据权利要求1-5之一所述的提纯工艺，其特征在于，步骤5)中，所述分级提纯的分级粒度为0.5～5μm。

7.根据权利要求1-6之一所述的提纯工艺，其特征在于，步骤6)中，所述冷冻干燥的冷冻温度＜-30℃，所述冷冻干燥的真空度＜20Pa；

优选地，所述冷冻干燥所用设备为真空冷冻干燥机。

8.根据权利要求1-7之一所述的提纯工艺，其特征在于，所述提纯工艺包括如下步骤：

(1)将品位≤40％的低品位凹凸棒石粘土原矿破碎至2cm以下；

(2)将破碎后的产物加入适量的水后进行捣浆，捣浆浓度为10～30％，捣浆时间为10～30min；

(3)将捣浆后的产物进行筛分，筛分粒度为45～74μm，粗颗粒直接抛尾；

(4)利用高压均质机将分级后的细颗粒进行高压高剪切分散，压力为100～400MPa；

(5)将分散后的产物进行分级提纯，分级粒度为0.5～5μm；

(6)利用真空冷冻干燥机将分级后的细粒级产物进行冷冻干燥，冷冻温度＜-30℃，真空度＜20Pa，得到品位≥90％的精矿产品。