CN109126646B - 低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶，包括如下重量份的组分：粘土矿物100份、无机碱2‑8份、柠檬酸钠和焦磷酸钠0.5‑2份；所述粘土矿物选自凹凸棒粘土、膨润土、海泡石、埃洛石、伊蒙粘土中的一种或一种以上。其制备方法包括如下步骤：将粘土矿物原矿粉碎磨细，加入无机碱水溶液混合，挤压成片状；盖上薄膜，保持水分堆放超过10天，然后加水打浆制成乳浊液；通过振动筛后脱水，饼料加水和稀酸调节pH至3‑4，超声分散；添加柠檬酸钠和焦磷酸钠的混合物后继续超声分散，再加水和碱调节pH至7‑8，再经脱水、干燥、粉碎后得到所述高悬浮矿物凝胶。本发明具有先去方英石，再除重金属，后调节电荷制备凝胶的特点，可适用于医药、食品、日化等领域。

Description

低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及无机凝胶的制备技术领域，具体涉及一种高悬浮矿物凝胶及其制备方法。

背景技术

矿物凝胶广泛应用于农药、医药、涂料、化工等领域，主要起稳定、分散、悬浮、增稠等作用；是由天然矿物，如膨润土加工而成的一维纳米材料，可分散于水中，形成触变性凝胶。

目前，天然膨润土加工无机凝胶的制备技术主要是湿法制浆、钠化改型、分离提纯、干燥粉碎即得到制品。

CN1363515A公开了一种天然硅酸镁铝凝胶的制备方法，以皂土、蒙皂石、凹凸棒土或膨润土为原料，按下列步骤进行：1、对原料进行粉碎；2、将矿粉加水制成矿浆，并加入降粘剂充分搅拌、均匀分散；3、采用动态离心分离提纯方法进行分离提纯；4、加入含有一价金属离子的无机盐，并进行充分搅拌，对胶凝性能进行预激活处理；5、加入至少含有Na⁺的无机盐，充分搅拌进行改性；6、对改性后的矿浆进行后处理，从而获得最终产品。

硅酸镁铝无机凝胶的增稠性、悬浮性、触变性形成是由于无机凝胶粉体中包含大量有规则的片状结构聚集体，在水溶液中片状结构层间吸附的阳离子电荷被静电引力拖至晶片表面，水渗透至片层间溶胀使片状结构解聚，最终互相搭接形成“卡房式”结构。

目前，许多天然膨润土在加工硅酸镁铝无机凝胶过程中，存在粘度提升难，或干燥后再水化粘度下降的现象，制约了硅酸镁铝无机凝胶的应用；另外，硅酸镁铝无机凝胶的亲水性强，使其在水性分散体系中会出现粉体抱团的现象，导致水体系中分散时间长，对应用厂家的生产效率和生产成本造成影响。

CN1562745A公开了一种高纯度的硅酸镁铝无机凝胶的制备方法，以镁锂皂石、膨润土、皂土、凹凸棒石为原料，按下列步骤制备：1.矿物原料粉碎；2.矿粉加水加降粘剂搅拌制浆；3.离心分离提纯；4.强磁选机除铁；5.加入A型改性剂改性；6.加入B型改性剂改性；7.离心机浓缩；8.用醇类制剂对矿浆进行滤式洗涤；9.对洗涤后的矿浆进行干燥等处理后获得制品。该发明通过强磁选机除铁和醇类制剂洗涤的步骤使制品的白度和纯度得到提高，但是其水体系中分散时间及水分散粘度未得到改善。

CN105600798A公开了一种具有良好分散性能的硅酸镁铝无机凝胶及其制备方法，所述硅酸镁铝无机凝胶主要由硅酸镁铝和有机改性剂制备得到；所述方法为：(1)制备硅酸镁铝矿浆；(2)向制备的硅酸镁铝矿浆中加入有机改性剂，搅拌混合，然后进行陈化反应；(3)陈化反应后的料浆经干燥，制得有机改性硅酸镁铝无机凝胶。该发明通过添加适量的有机改性剂对硅酸镁铝无机凝胶进行表面改性，来实现改善硅酸镁铝无机凝胶在水性体系中分散速度的目的，但是其水分散粘度有待提高。

自然界的粘土矿物中都共生有方英石和重金属等，而这些致癌物在生物体内会富集，所以其在医药、日化、饲料等领域是受限的。因此，需要开发一种低方英石和重金属的、能在水性分散体系中快速分散、水分散粘度大的矿物凝胶材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶，以及该矿物凝胶的制备方法，以解决背景技术存在的上述缺陷。

本发明是通过如下的技术方案实现的：

一种低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶，其包括如下重量份的组分：

粘土矿物 100份、

无机碱 2-8份、

柠檬酸钠和焦磷酸钠 0.5-2份；

所述粘土矿物选自凹凸棒粘土、膨润土、海泡石、埃洛石、伊蒙粘土中的一种或一种以上。

作为优选的技术方案，所述粘土矿物粒径为200-325目。

所述无机碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钠等等，优选氢氧化钠。

其中，柠檬酸钠和焦磷酸钠可以以任意比例混合。作为优选的技术方案，所述柠檬酸钠和焦磷酸钠的重量比为1：4。

本发明还提供上述低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将粘土矿物原矿粉碎磨细，加入适量无机碱水溶液充分混合，挤压成片状；

步骤二，将步骤一获得的片状粘土矿物混合物盖上薄膜，保持水分堆放超过10天，晒至水分≤18％，然后加水高速打浆制成乳浊液；

步骤三，将所述乳浊液通过振动筛后脱水，脱水后的饼料加酸调节pH至3-4，超声分散；

步骤四，添加柠檬酸钠和焦磷酸钠的混合物，继续超声分散；

步骤五，将经步骤四处理后的乳浊液脱水后，再加水和碱调节pH至7-8，然后再经脱水、干燥、粉碎后得到所述低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶。

作为优选的技术方案，所述粘土矿物选自凹凸棒粘土、膨润土、海泡石、埃洛石、伊蒙粘土中的一种或一种以上。

作为优选的技术方案，步骤一中，采用三辊机联用将粘土矿物混合物挤压成片状。

作为优选的技术方案，步骤二中，加入占所述片状粘土矿物混合物绝干重量8-12倍的水进行打浆。

作为优选的技术方案，步骤三中，所述振动筛的目数不小于325目。

作为优选的技术方案，步骤五中，将经步骤四处理后的乳浊液用20公斤以上隔膜压滤机脱水，饼料用200℃鼓风干燥机烘至水分10-15％，然后破碎，磨粉至200目全通，得到所述低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶。

本发明针对常规选矿工艺无法去除方英石和重金属的缺陷，利用方英石可以碱溶，重金属在酸性条件下易洗脱的特点，开发出低方英石和重金属的无机凝胶生产工艺。本发明与现有技术相比，具有先去方英石，再除重金属，后调节电荷制备凝胶的特点，产品极大的降低了在医药等领域的应用风险。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。

实施例1：

(1)将凹凸棒粘土原矿晾晒至水分≤20％，用破碎机粗碎至3±1mm颗粒后，磨粉；

(2)将利用连续式粉液分散混合机经步骤(1)的粉体和20％的氢氧化钠水溶液充分混合，然后用三辊机(间距≦2mm)联用进行挤压成片状；

(3)将经步骤(2)中处理后的片状粘土混合物盖上薄膜，保持水分堆放超过10天，晒至水分≤18％，然后放入不锈钢打浆池，按土水比1︰10，高速打浆；

(4)将经步骤(3)中处理后的乳浊液通过带有超声的325目振动筛后，5000转以上卧螺离心机脱水；

(5)将经步骤(4)中处理后的饼料转入超声分散釜，用10％的硫酸调节pH至3～4，超声分散半小时，然后添加1％固含量的柠檬酸钠和焦磷酸钠1:4混合物，继续超声分散半小时；

(6)将经步骤(5)中乳浊液用蝶式离心机脱水，将脱水厚饼料转入打浆池，加水边搅拌边用轻质氧化镁调节pH至7～8；

(7)将经步骤(6)中悬浮液用20公斤以上隔膜压滤机脱水，饼料200℃鼓风干燥机烘至水分10％～15％，然后破碎，磨粉至200目全通，得到低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶。

实施例2

(1)将膨润土原矿晾晒至水分≤20％，用破碎机粗碎至3±1mm颗粒后，磨粉；

(2)将利用连续式粉液分散混合机经步骤(1)的粉体和20％的氢氧化钠水溶液充分混合，然后用三辊机(间距≦2mm)联用进行挤压成片状；

(3)将经步骤(2)中处理后的片状粘土混合物盖上薄膜，保持水分堆放超过10天，晒至水分≤18％，然后放入不锈钢打浆池，按土水比1︰10，高速打浆；

(4)将经步骤(3)中处理后的乳浊液通过带有超声的325目振动筛后，5000转以上卧螺离心机脱水；

(5)将经步骤(4)中处理后的饼料转入超声分散釜，用10％的硫酸调节pH至3～4，超声分散半小时，然后添加1％固含量的柠檬酸钠和焦磷酸钠1:4混合物，继续超声分散半小时；

(6)将经步骤(5)中乳浊液用蝶式离心机脱水，将脱水厚饼料转入打浆池，加水边搅拌边用轻质氧化镁调节pH至7～8；

(7)将经步骤(6)中悬浮液用20公斤以上隔膜压滤机脱水，饼料200℃鼓风干燥机烘至水分10％～15％，然后破碎，磨粉至200目全通，得到低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶。

实施例3

(1)将海泡石原矿晾晒至水分≤20％，用破碎机粗碎至3±1mm颗粒后，磨粉；

(2)将利用连续式粉液分散混合机经步骤(1)的粉体和20％的氢氧化钠水溶液充分混合，然后用三辊机(间距≦2mm)联用进行挤压成片状；

(3)将经步骤(2)中处理后的片状粘土混合物盖上薄膜，保持水分堆放超过10天，晒至水分≤18％，然后放入不锈钢打浆池，按土水比1︰10，高速打浆；

(4)将经步骤(3)中处理后的乳浊液通过带有超声的325目振动筛后，5000转以上卧螺离心机脱水；

(5)将经步骤(4)中处理后的饼料转入超声分散釜，用10％的硫酸调节pH至3～4，超声分散半小时，然后添加1％固含量的柠檬酸钠和焦磷酸钠1:4混合物，继续超声分散半小时；

(6)将经步骤(5)中乳浊液用蝶式离心机脱水，将脱水厚饼料转入打浆池，加水边搅拌边用轻质氧化镁调节pH至7～8；

(7)将经步骤(6)中悬浮液用20公斤以上隔膜压滤机脱水，饼料200℃鼓风干燥机烘至水分10％～15％，然后破碎，磨粉至200目全通，得到低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶。

实施例4

(1)将埃洛石原矿晾晒至水分≤20％，用破碎机粗碎至3±1mm颗粒后，磨粉；

(2)将利用连续式粉液分散混合机经步骤(1)的粉体和20％的氢氧化钠水溶液充分混合，然后用三辊机(间距≦2mm)联用进行挤压成片状；

(3)将经步骤(2)中处理后的片状粘土混合物盖上薄膜，保持水分堆放超过10天，晒至水分≤18％，然后放入不锈钢打浆池，按土水比1︰10，高速打浆；

(4)将经步骤(3)中处理后的乳浊液通过带有超声的325目振动筛后，5000转以上卧螺离心机脱水；

(5)将经步骤(4)中处理后的饼料转入超声分散釜，用10％的硫酸调节pH至3～4，超声分散半小时，然后添加1％固含量的柠檬酸钠和焦磷酸钠1:4混合物，继续超声分散半小时；

(6)将经步骤(5)中乳浊液用蝶式离心机脱水，将脱水厚饼料转入打浆池，加水边搅拌边用轻质氧化镁调节pH至7～8；

(7)将经步骤(6)中悬浮液用20公斤以上隔膜压滤机脱水，饼料200℃鼓风干燥机烘至水分10％～15％，然后破碎，磨粉至200目全通，得到低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶。

实施例5

(1)将伊蒙粘土原矿晾晒至水分≤20％，用破碎机粗碎至3±1mm颗粒后，磨粉；

(2)将利用连续式粉液分散混合机经步骤(1)的粉体和20％的氢氧化钠水溶液充分混合，然后用三辊机(间距≦2mm)联用进行挤压成片状；

(3)将经步骤(2)中处理后的片状粘土混合物盖上薄膜，保持水分堆放超过10天，晒至水分≤18％，然后放入不锈钢打浆池，按土水比1︰10，高速打浆；

(4)将经步骤(3)中处理后的乳浊液通过带有超声的325目振动筛后，5000转以上卧螺离心机脱水；

(5)将经步骤(4)中处理后的饼料转入超声分散釜，用10％的硫酸调节pH至3～4，超声分散半小时，然后添加1％固含量的柠檬酸钠和焦磷酸钠1:4混合物，继续超声分散半小时；

(6)将经步骤(5)中乳浊液用蝶式离心机脱水，将脱水厚饼料转入打浆池，加水边搅拌边用轻质氧化镁调节pH至7～8；

(7)将经步骤(6)中悬浮液用20公斤以上隔膜压滤机脱水，饼料200℃鼓风干燥机烘至水分10％～15％，然后破碎，磨粉至200目全通，得到低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶。

按照《中国药典》(2015年版)规定的方法和标准对重金属(铅、砷、镉)含量进行检测，实施例1-5得到的高悬浮矿物凝胶中重金属含量均低于1微克/克。经XRD衍射图谱测定，样品中均未检出衍射角(2θ)约为22.0°的方英石峰。可满足医药、日化、饲料等领域的应用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.制备低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将粘土矿物原矿粉碎磨细，加入适量无机碱水溶液充分混合，挤压成片状；

步骤二，将步骤一获得的片状粘土矿物混合物盖上薄膜，保持水分堆放超过10天，晒至水分≤18％，然后加水高速打浆制成乳浊液；

步骤三，将所述乳浊液通过振动筛后脱水，脱水后的饼料加酸调节pH至3-4，超声分散；

步骤四，添加柠檬酸钠和焦磷酸钠的混合物，继续超声分散；

步骤五，将经步骤四处理后的乳浊液脱水后，再加水和碱调节pH至7-8，然后再经脱水、干燥、粉碎后得到所述低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶；

各组分的重量份数如下：粘土矿物100份、无机碱2-8份、柠檬酸钠和焦磷酸钠0.5-2份；所述粘土矿物选自凹凸棒粘土、膨润土、海泡石、埃洛石、伊蒙粘土中的一种或一种以上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘土矿物粒径为200-325目，所述无机碱为氢氧化钠，所述柠檬酸钠和焦磷酸钠的重量比为1：4。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，采用三辊机联用将粘土矿物混合物挤压成片状。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤二中，加入占所述片状粘土矿物混合物绝干重量8-12倍的水进行打浆。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中，所述振动筛的目数不小于325目。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤五中，将经步骤四处理后的乳浊液用20公斤以上隔膜压滤机脱水，饼料用200℃鼓风干燥机烘至水分10-15％，然后破碎，磨粉至200目全通，得到所述低重金属和方英石的高悬浮矿物凝胶。