CN110357118B - 一种膨润土制备无机凝胶的低能耗生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种膨润土制备膨润土无机凝胶的低能耗生产工艺。本发明的低能耗生产工艺包括以下步骤：1)制浆分散；2)分级；3)高压均化；4)提纯；5)浓缩脱水；6)钠化改型；7)干燥。本发明通过高压均化处理实现了膨润土先提纯脱水后钠化改型的加工工艺，使无机凝胶加工过程中可以提前机械脱水，从而大大降低了产品干燥时的含水量，节约了干燥能耗，生产成本可以降低20～30％。

Description

一种膨润土制备无机凝胶的低能耗生产工艺

技术领域

本发明属于膨润土加工技术领域，涉及一种膨润土制备膨润土无机凝胶工艺，尤其涉及一种膨润土制备无机凝胶的低能耗生产工艺。

背景技术

膨润土是以蒙脱石为主要成分的一种非金属矿，蒙脱石具有两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体的2:1型结构。在水分散体系中，层间阳离子交换会使蒙脱石内部电荷发生变化，导致片层剥离分散，然后在静电作用力下建立三维结构，混合体系的粘度迅速增加，形成无机凝胶。该凝胶具有多种特性，可制成悬浮剂、吸附剂、脱色剂、增稠剂等，广泛应用在建材、日化、制药、环保等领域。

膨润土一般需要先钠化后才能被提纯，因此目前制备无机凝胶的工艺都是先钠化，后提纯，再干燥。该工艺的问题是膨润土钠化后会变稠，提纯所得凝胶浓度低粘度高，没法进行机械脱水浓缩，只能直接进行干燥，导致干燥能耗非常高。因此，降低干燥前的含水量是膨润土加工无机凝胶的研究重点。

CN103848430A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。

CN101244828A公开了一种用钙基膨润土制备钠基膨润土的方法，其过程是将粉碎的钙基膨润土原矿土加入到己加入了分散剂(NaPO₃)₆的水溶液中浸泡搅拌混合均匀，然后加入改型剂Na₂CO₃的饱和水溶液，进而经过搅拌陈化、加热改型、高速分散、虹吸除杂、离心提纯、絮凝脱水等工序得到了优质钠基膨润土。

但是，以上方法或工艺都没能有效解决脱水的问题，或使用化学药剂，造成产品质量下降及污水等新问题。

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膨润土制备膨润土无机凝胶的低能耗生产工艺，使得加工过程中的含水量大大降低，干燥能耗减少，降低了生产成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的膨润土制备膨润土无机凝胶的低能耗生产工艺，包括如下步骤：

1)制浆分散：将膨润土原矿加水配置成矿浆，搅拌充分分散；

2)分级：将步骤1)得到的浆料进行分级；

3)高压均化：将步骤2)得到的筛下浆料进行高压均化处理；

4)提纯：将步骤3)得到的浆料进行提纯；

5)浓缩脱水：将步骤4)得到的离心溢流进行浓缩脱水；

6)钠化改型：将步骤5)得到的浓缩物料加入钠化剂改型；

7)干燥：将步骤6)得到的改型物料干燥、粉碎，得到所述膨润土无机凝胶产品。

本发明的膨润土制备膨润土无机凝胶的低能耗生产工艺，通过高压均化处理使膨润土原料在水溶液中能够悬浮分散，从而实现了膨润土不需要钠化就能进行分离提纯；这样提纯所得的精矿粘度低，可以通过机械脱水的方式进行浓缩；浓缩后的物料再进行钠化，这时需要干燥的水分已经大大降低，因此干燥的能耗就显著下降，与现有工艺相比生产成本可以降低20-30％。

所述低能耗是指单位产品天然气消耗为200m³/t以下，特别指单位产品天然气消耗为150m³/t以下。

步骤1)中，所述膨润土原矿为钙钠基膨润土或钙基膨润土，膨润土原矿经过制浆分散、分级、高压均化、离心提纯、浓缩脱水、钠化改型、干燥后得到钠基膨润土无机凝胶，各工艺之间相互关联缺一不可，整个生产工艺能耗低。

步骤1)中，所述矿浆的浓度为10～15％，例如矿浆浓度为10％、11％、12％、13％、14％、15％等。

步骤2)中，所述分级是在振动筛中进行的，所述振动筛的尺寸为250～325目，例如振动筛的尺寸为250目、270目、300目、325目等。

步骤3)中，所述高压均化是在高压均质机中进行的，所述高压均化的压力为15～25MPa，例如均质压力为15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa等。通过均化处理，膨润土可以在不钠化的情况也能被提纯。高压均化的压力选择上述范围可对能耗的影响起到最有效果，高压均化的压力太高或太低，对能耗的影响都有限，只是影响产品的粘度。

步骤4)中，所述提纯为离心提纯，所述离心提纯的分离因数为50～1800，例如分离因数为50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800。

步骤5)中，所述脱水方式为离心或压滤脱水；优选地，所述浓缩脱水后的浓度为30～60％，例如浓缩脱水后的浓度为30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％。

步骤6)中，所述改型方式为半干法钠化改型。其中，所述半干法钠化改型是指：湿的膨润土原料在固含量为60～70％时加入钠化剂，接着使用挤出机对混合物进行循环挤压，使两者充分混合均匀；混合好的物料放置陈化2-3天，然后干燥、粉碎，即得到产品。

优选地，步骤6)中，所述钠化剂为碳酸钠，所述钠化剂的用量为所述浓缩物料的质量的1～5％，例如钠化剂的用量为浓缩物料的质量的：1％、2％、3％、4％、5％等。钠化剂的用量选择上述范围最优，钠化剂的用量太多或太少同样只对产品的质量产生影响，能耗影响不大。

步骤6)中，所述干燥的温度为200～300℃，主要干燥方式可以为加热干燥，例如干燥的温度为200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃等。

作为本发明的优选方案，一种膨润土制备膨润土无机凝胶的低能耗生产工艺，包括如下步骤：

1)制浆分散：将膨润土原矿加水配置成浓度为10～15％的矿浆，搅拌机搅拌充分分散；

2)分级：将步骤1)得到的浆料过250～325目振动筛分级；

3)高压均化：将步骤2)得到的筛下浆料进高压均质机，使用15～25MPa的压力进行高压均化处理；

4)提纯：将步骤3)得到的浆料进离心机进行提纯，所述离心提纯的分离因数为50～1800；

5)浓缩脱水：将步骤4)得到的离心溢流使用离心机或压滤机进行浓缩脱水，浓缩脱水后的浓度为30～60％；

6)钠化改型：将步骤5)得到的浓缩物料加入1～5％的碳酸钠进行半干法钠化改型；

7)干燥：将步骤6)得到的改型物料200～300℃干燥、粉碎，即得到膨润土无机凝胶产品。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的膨润土制备膨润土无机凝胶工艺，通过高压均化处理使膨润土原料在水溶液中能够悬浮分散，从而实现了膨润土不需要钠化就能进行分离提纯；这样提纯所得的精矿粘度低，可以通过机械脱水的方式进行浓缩；浓缩后的物料再进行钠化，这时需要干燥的水分已经大大降低，因此干燥的能耗就显著下降，与现有工艺相比生产成本可以降低20-30％。

附图说明

图1为本发明的一种膨润土制备膨润土无机凝胶的低能耗生产工艺的流程图。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

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。

如图1所示，本发明一种膨润土制备膨润土无机凝胶的低能耗生产工艺，包括如下步骤：

本发明的膨润土制备膨润土无机凝胶的低能耗生产工艺，包括如下步骤：

1)制浆分散：将膨润土原矿加水配置成矿浆，搅拌充分分散；

2)分级：将步骤1)得到的浆料进行分级；

3)高压均化：将步骤2)得到的筛下浆料进行高压均化处理；

4)提纯：将步骤3)得到的浆料进行提纯；

5)浓缩脱水：将步骤4)得到的离心溢流进行浓缩脱水；

6)钠化改型：将步骤5)得到的浓缩物料加入钠化剂改型；

7)干燥：将步骤6)得到的改型物料干燥、粉碎，得到所述膨润土无机凝胶产品。

实施例1

本实施例的膨润土制备膨润土无机凝胶的低能耗生产工艺，包括如下步骤：

1)将辽宁产的钙基膨润土原矿加水配置成浓度为10％的矿浆，搅拌机搅拌充分分散；

2)将分散后的浆料过325目振动筛分级；

3)将得到的筛下浆料进高压均质机，使用20MPa的压力进行高压均化处理；

4)将高压均化后的浆料进卧式离心机进行离心提纯，分离因数为403；

5)得到的离心溢流使用离心机进行浓缩脱水，脱水后浓度为30％；

6)将脱水浓缩后的物料加入2％的碳酸钠，采用半干法进行钠化改型；

7)改型后的物料干燥、粉碎，得到膨润土无机凝胶产品。

实施例2

本实施例的膨润土制备膨润土无机凝胶的低能耗生产工艺，包括如下步骤：

1)将内蒙古产的钙基膨润土原矿加水配置成浓度为15％的矿浆，搅拌机搅拌充分分散；

2)将分散后的浆料过325目振动筛分级；

3)将得到的筛下浆料进高压均质机，使用22MPa的压力进行高压均化处理；

4)将高压均化后的浆料进卧式离心机进行离心提纯，分离因数为180；

5)得到的离心溢流使用板框压滤机进行浓缩脱水，脱水后浓度为40％；

6)将脱水浓缩后的物料加入3％的碳酸钠，采用半干法进行钠化改型；

7)改型后的物料干燥、粉碎，得到膨润土无机凝胶产品。

实施例3

本实施例的膨润土制备膨润土无机凝胶的低能耗生产工艺，包括如下步骤：

1)将新疆产的钙钠基膨润土原矿加水配置成浓度为10％的矿浆，搅拌机搅拌充分分散；

2)将分散后的浆料过270目振动筛分级；

3)将得到的筛下浆料进高压均质机，使用18MPa的压力进行高压均化处理；

4)将高压均化后的浆料进卧式离心机进行离心提纯，分离因数为1120；

5)得到的离心溢流使用板框压滤机进行浓缩脱水，脱水后浓度为45％；

6)将脱水浓缩后的物料加入1％的碳酸钠，采用半干法进行钠化改型；

7)改型后的物料干燥、粉碎，得到膨润土无机凝胶产品。

实施例4

本实施例与实施例1的区别之处在于，高压均化处理的压力为5MPa，其他工艺的与实施例1的均相同。

实施例5

本实施例与实施例1的区别之处在于，高压均化处理的压力为40MPa，其他工艺的与实施例1的均相同。

实施例6

本实施例与实施例1的区别之处在于，钠化剂的用量为浓缩物料的质量的0.5％，其他的工艺的与实施例1的均相同。

实施例7

本实施例与实施例1的区别之处在于，钠化剂的用量为浓缩物料的质量的15％，其他的工艺的与实施例1的均相同。

对比例1

本对比例的原料同实施例1，加工方法为：原矿加水配置成浓度为10％的矿浆，加入2％的碳酸钠，搅拌机搅拌充分分散；分散后的浆料进卧式离心机进行离心提纯，分离因数为1120；离心溢流使用喷雾干燥，得到膨润土无机凝胶产品。

对比例2

本对比例的原料同实施例2，加工方法为：原矿加水配置成浓度为15％的矿浆，加入3％的碳酸钠，搅拌机搅拌充分分散；分散后的浆料进卧式离心机进行离心提纯，分离因数为717；离心溢流使用喷雾干燥，得到膨润土无机凝胶产品。

对比例3

本对比例的原料同实施例3，加工方法为：原矿加水配置成浓度为10％的矿浆，加入1％的碳酸钠，搅拌机搅拌充分分散；分散后的浆料进卧式离心机进行离心提纯，分离因数为1613；离心溢流使用喷雾干燥，得到膨润土无机凝胶产品。

将实施例1-3与对比例1-3制得的产品进行分析，实验结果如表1所示。

表1

由表1可以看出，实施例4、5，高压均化处理的压力太低或太高，对能耗降低影响不大；实施例6、7钠化剂的用量太少或太多，对能耗降低影响也不大，因此，对高压均化处理的压力和钠化剂的用量选择本发明的范围可达到能耗最低。相对于对比例1、对比例2、对比例3，本发明的低能耗生产工艺生产单位产品的干燥能耗大大降低，进而可以极大降低生产成本。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。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 (5)

1.一种膨润土制备膨润土无机凝胶的单位产品天然气消耗为150m³/t以下的低能耗生产工艺，其特征在于，所述低能耗生产工艺包括如下步骤：

1)制浆分散：将膨润土原矿加水配置成矿浆，所述矿浆的浓度为10～15％，搅拌充分分散；

2)分级：将步骤1)得到的浆料进行分级；

3)高压均化：将步骤2)得到的筛下浆料在高压均质机中进行高压均化处理，所述高压均化的压力为15～25MPa；

4)提纯：将步骤3)得到的浆料进行提纯，所述提纯为离心提纯，所述离心提纯的分离因数为50～1800；

5)浓缩脱水：将步骤4)得到的离心溢流进行浓缩脱水，所述浓缩脱水后的浓度为30～60％；

6)钠化改型：将步骤5)得到的浓缩物料加入钠化剂半干法钠化改型，所述钠化剂为碳酸钠，所述钠化剂的用量为所述浓缩物料的质量的1～5％；

7)干燥：将步骤6)得到的改型物料200～300℃干燥、粉碎，得到所述膨润土无机凝胶产品。

2.根据权利要求1所述的低能耗生产工艺，其特征在于，步骤1)中，所述膨润土原矿为钙钠基膨润土或钙基膨润土。

3.根据权利要求1所述的低能耗生产工艺，其特征在于，步骤2)中，所述分级是在振动筛中进行的，所述振动筛的尺寸为250～325目。

4.根据权利要求1所述的低能耗生产工艺，其特征在于，步骤5)中，所述浓缩脱水的脱水方式为离心或压滤脱水。

5.根据权利要求1所述的低能耗生产工艺，其特征在于，所述低能耗生产包括如下步骤：

1)制浆分散：将膨润土原矿加水配置成浓度为10～15％的矿浆，搅拌机搅拌充分分散；

2)分级：将步骤1)得到的浆料过250～325目振动筛分级；

3)高压均化：将步骤2)得到的筛下浆料进高压均质机，使用15～25MPa的压力进行高压均化处理；

4)提纯：将步骤3)得到的浆料进离心机进行离心提纯，所述离心提纯的分离因数为50～1800；

5)浓缩脱水：将步骤4)得到的离心溢流使用离心机或压滤机进行浓缩脱水，浓缩脱水后的浓度为30～60％；

6)钠化改型：将步骤5)得到的浓缩物料加入1～5％的碳酸钠进行半干法钠化改型；

7)干燥：将步骤6)得到的改型物料200～300℃干燥、粉碎，即得到所述膨润土无机凝胶产品。

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