CN109422269A - 一种钠基膨润土的制备方法 - Google Patents

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谢天明
田先国
董天雷
殷惠琴
贺健
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20—Silicates
    • C01B33/26—Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20—Silicates
    • C01B33/36—Silicates having base-exchange properties but not having molecular sieve properties
    • C01B33/38—Layered base-exchange silicates, e.g. clays, micas or alkali metal silicates of kenyaite or magadiite type
    • C01B33/40—Clays

Abstract

本发明提供一种钠基膨润土的制备方法，属于非金属矿物加工领域。具体步骤为，将钙基膨润土原矿石碾磨成粉，再与粉状钠化改性剂搅拌混合均匀，向搅拌的混合物中喷入一定量的水进行改性，烘干后即可得到钠基膨润土。本发明提供的方法提高了钙基膨润土与钠化改性剂之间的混合效率，减少了水的使用量，具有工艺简单、节能环保、改性效果好的特点。

Description

一种钠基膨润土的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钠基膨润土高效制备的方法，尤其涉及一种钙基膨润土与钠化改性剂干法混合制备钠基膨润土的方法。
背景技术
钠基膨润土由于其特殊的性质，如膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性等，广泛用于各个工业领域，被人们称之为“万能土”。膨润土的钠化改性是在一定的条件下，通过加入改型剂及一定的加工处理，使钙基膨润土转化为钠基膨润土的加工过程。钙基膨润土所具有的可交换性Ca2+，当遇到Na+时便可发生以下反应，可使其转化为钠基膨润土。其过程为：Ca2+-蒙脱石+2Na+==2Na+-蒙脱石+Ca2+。
目前钙基膨润土改性方法主要两种，一种是半干法，即往膨润土干料中加入溶解的钠盐，借助外加的高能量机械力的挤压将Na+强制引入蒙脱石层间。这种方法较难使膨润土充分钠化，一般适用于性能要求不高的造浆土等，而且存在能耗较高的的缺点。另一类方法为湿法，在水介质中添加钠盐并不断搅拌，使蒙脱石充分分散、膨胀而实现钠化，此方法耗水量约为钙基膨润土重量的两倍，后续烘干过程需6h以上，所以能耗很高。本发明先通过干法使钙基膨润土与钠基改性剂充分混合，再添加少量水进行钠化改性，工艺步骤简单，减少了水的用量，后续烘干过程能耗降低。
发明内容
本发明的目的是为了克服了现有钠基膨润土制备工艺复杂、用水量大、能耗高的缺点，提供一种钠基膨润土高效制备的方法。
本发明的技术方案：一种钠基膨润土高效制备的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将钙基膨润土原矿石碾磨成粉；
（2）将碾磨后的钙基膨润土与粉状钠化改性剂搅拌混合均匀；
（3）在搅拌状态下喷入一定量的水，控制改性温度和时间，烘干后即可得到钠基膨润土。
一般地，所述步骤（1）中，钙基膨润土的胶质价大于40ml/15g ，膨胀容大于15ml/g，蒙脱石含量大于80%。
所述步骤（1）中，钙基膨润土原矿石碾磨至粒径小于300μm，利于钙基膨润土与钠化改性剂的混合和后续钠化改性的效果。
所述步骤（2）中，钠化改性剂为碳酸钠、氯化钠、氢氧化钠、氟化钠和碳酸氢钠中的一种或几种，其加入量为钙基膨润土质量的2%-15%。
所述步骤（3）中，水的加入量为钙基膨润土质量的5%-35%，利于钙基膨润土与钠化改性剂的接触反应。
所述步骤（3）中，改性温度在30-120oC之间，时间在30-300min之间。
所述步骤（3）中，烘干温度在50-200 oC，时间在0.5-5h。
本发明技术先通过干法使钙基膨润土与钠基改性剂充分混合，再添加少量水进行钠化改性，工艺步骤简单，减少了水的用量，后续烘干过程能耗降低，具有工艺简单、节能环保、改性效果好的特点。
有益效果
①本发明制备工艺简单、改性过程用水量少；
②本发明使制备过程能耗降低，节能环保、改性效果好。
具体实施方式
实施例1
将5Kg钙基膨润土原矿石碾磨至粒径小于250μm，钙基膨润土的胶质价位45ml/15g ，膨胀容为30ml/g，蒙脱石含量为85%，加入质量比2:1的碳酸钠和氯化钠粉状钠化改性剂共0.5Kg，搅拌混合均匀。在搅拌状态下喷入1Kg水，控制温度在60oC，改性200min，70 oC烘2h后得到钠基膨润土样品1。
实施例2
将5Kg钙基膨润土原矿石碾磨至粒径小于220μm，钙基膨润土的胶质价位55ml/15g ，膨胀容为40ml/g，蒙脱石含量为90%，加入质量比1:1的碳酸钠和氟化钠粉状钠化改性剂共0.66Kg，搅拌混合均匀。在搅拌状态下喷入1.2Kg水，控制温度在80oC，改性150min，150 oC烘0.5h后得到钠基膨润土样品2。
实施例3
将5Kg钙基膨润土原矿石碾磨至粒径小于270μm，钙基膨润土的胶质价位49ml/15g ，膨胀容为38ml/g，蒙脱石含量为92%，加入碳酸氢钠改性剂0.4Kg，搅拌混合均匀。在搅拌状态下喷入0.8Kg水，控制温度在100oC，改性120min，100 oC烘2.5h后得到钠基膨润土样品3。
实施例4
将5Kg钙基膨润土原矿石碾磨至粒径小于300μm，钙基膨润土的胶质价位47ml/15g ，膨胀容为36ml/g，蒙脱石含量为89%，加入碳酸氢钠改性剂0.4Kg，搅拌混合均匀。在搅拌状态下喷入0.7Kg水，控制温度在110oC，改性60min，50oC烘4h后得到钠基膨润土样品4。
对比实施例5
将5Kg钙基膨润土原矿石碾磨至粒径小于220μm，钙基膨润土的胶质价位47ml/15g ，膨胀容为36ml/g，蒙脱石含量为92%，加入12Kg浓度为5%的碳酸氢钠水溶液，搅拌混合均匀。控制温度在60oC，改性150min，120oC烘9h后得到钠基膨润土样品5。
表1所示为实施例1-4和对比实施例5得到的钠基膨润土样品性能，由表可知，本发明技术得到的钠基膨润土样品阳离子交换容量均大于120mmol·g-1，膨胀容大于90ml·g-1，胶质价大于500ml·(15g)-1，胶质价和膨胀容有了较大的提高，表现出良好的阳离子交换性能，与比实施例5得到的钠基膨润土样品性能相当，但是耗水量和烘干时间大大减少。
表1 钠基膨润土样品性能

Claims (7)

1.一种钠基膨润土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将钙基膨润土原矿石碾磨成粉；
（2）将碾磨后的钙基膨润土与粉状钠化改性剂搅拌混合均匀；
（3）在搅拌状态下喷入水，控制改性温度和时间，烘干后得到钠基膨润土。
2.如权利要求1所述的一种钠基膨润土的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，将钙基膨润土原矿石碾磨至粒径小于300μm。
3.如权利要求1所述的一种钠基膨润土的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，钙基膨润土的胶质价大于35ml/15g，膨胀容大于10ml/g，蒙脱石含量大于75%。
4.如权利要求1所述的一种钠基膨润土的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，钠化改性剂为碳酸钠、氯化钠、硫酸钠、氢氧化钠、氟化钠和碳酸氢钠中的至少一种，其加入量为钙基膨润土质量的2%-20%。
5.如权利要求1所述的一种钠基膨润土的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，水的加入量为钙基膨润土质量的5%-40%。
6.如权利要求1所述的一种钠基膨润土的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，改性温度在30-120oC，时间在30-300min。
7.如权利要求1所述的一种钠基膨润土的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，烘干温度在50-200℃，时间在0.5-5h。
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