CN110681374A - 一种凹凸棒黏土固体酸化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及凹凸棒黏土加工技术领域，具体涉及一种凹凸棒黏土固体酸化剂，由如下按重量百分比的成分组成：SiO2含量58～71%，Al2O3含量5.0～15%，Fe2O3含量1.5～5%，MgO含量0.2～5.5%，CaO含量0.5～4.5%，游离酸含量2.5～11%，余量为不可避免的杂质。本发明可用于加工低品位凹凸棒黏土原矿，制备出符合国家标准的脱色剂，填补了低品位凹凸棒黏土原矿生产脱色剂的技术空白。

Description

一种凹凸棒黏土固体酸化剂
技术领域
本发明涉及凹凸棒黏土加工技术领域，具体涉及一种凹凸棒黏土固体酸化剂。
背景技术
凹凸棒石黏土用于生产油脂脱色剂脱色力较好，活化工艺简单，原料经活化、固化、改性、粉碎、分级生产制得，无需除杂无尾矿，无需漂洗脱酸，无环境污染，可连续生产，生产成本低。但对生产使用的凹凸棒石黏土的品位有很高要求，矿物组分中凹凸棒石含量至少大于45%，甚至要大于50%以上。
目前,国内利用凹凸棒石黏土生产油脂脱色剂主要使用江苏盱眙、六合的优质凹凸棒石黏土。盱眙（龙王山）凹凸棒石黏土的矿物成分中凹凸棒石占70%～80%，石英占5%～10%，水云母、蒙脱石10%～25%，蛋白石2% 。六合（白土山、小盘山）凹凸棒石黏土矿物成分中凹凸棒石占40%～50%，蒙脱石占25%～30%，其次为石英、白云石。
甘肃临泽、会宁等地方的凹凸棒石黏土的矿物成分中凹凸棒石含量仅为20-30%，结晶程度和有序度均较低，无法用于生产油脂脱色剂，成为困扰当地凹凸棒石黏土产业发展的难题。目前国内的大专院校和企业正在努力研发，均未开发出可行的技术方案，甘肃凹凸棒石黏土还待大批量开发利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对所述背景技术中存在的不足，提供一种凹凸棒黏土固体酸化剂，可用于加工低品位凹凸棒黏土原矿，制备出符合国家标准的脱色剂。
本发明解决上述技术问题的方案是：一种凹凸棒黏土固体酸化剂，由如下按重量百分比的成分组成：SiO2含量58～71%，Al2O3含量5.0～15%，Fe2O3含量1.5～5%，MgO含量0.2～5.5%，CaO含量0.5～4.5%，游离酸含量2.5～11%，余量为不可避免的杂质。
优选地，上述凹凸棒黏土固体酸化剂成分组成为：SiO2含量58%，Al2O3含量14.75%，Fe2O3含量4.63%，MgO含量3.17%，CaO含量0.78%，游离酸含量2.5%，余量为不可避免的杂质。
优选地，上述凹凸棒黏土固体酸化剂成分组成为：SiO2含量65%，Al2O3含量12.62%，Fe2O3含量2.32%，MgO含量0.45%，CaO含量1.24%，游离酸含量6.28%，余量为不可避免的杂质。
优选地，上述凹凸棒黏土固体酸化剂成分组成为：SiO2含量71%，Al2O3含量6.12%，Fe2O3含量1.52%，MgO含量0.24%，CaO含量2.31%，游离酸含量11%，余量为不可避免的杂质。
优选地，上述凹凸棒黏土固体酸化剂成分组成中还含有三氧化硫和烧失量。
上述凹凸棒黏土固体酸化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：粉碎，将膨润土矿和凹凸棒石黏土按4:1～2:1的比例混合后粉碎，形成30份粉碎料A；
步骤二：湿法提纯，将粉碎料A投入100份水中，加入0.5～1份分散剂进行湿法提纯，形成混合料B；
步骤三：加酸，将3～7.5份浓度为98%的硫酸投入混合料B中搅拌均匀，形成混合料C；
步骤四：加热酸化，通入蒸汽对混合料 C进行加热酸化，反应温度为120℃～130℃，反应压力为0.2MPa～0.3 MPa，反应时间为2小时，形成混合料D；
步骤五：洗酸压滤，加水稀释混合料D至游离酸含量为2.5%～11%，然后压滤脱水形成混合料E；
步骤六：冷却烘干，待混合料E冷却至室温，然后烘干或晒干，形成混合料F，混合料F含水量≤10%；
步骤七：粉磨，对混合料E进行粉磨，细度200目，通过率≥90%，形成最终成品。
优化地，所述步骤一中的膨润土矿为钙基膨润土、镁基膨润土或两者的混合料。
优化地，所述步骤二中的分散剂为焦磷酸钠、六偏磷酸钠或硅酸钠。
优化地，所述步骤二中加入分散剂的0.8份，分散剂利于提高湿法提纯的效率。
优化地，所述步骤五中混合料D经压滤脱水后形成的酸水可输送到步骤二中进行湿法提纯，酸水可循环使用。
利用上述凹凸棒黏土固体酸化剂加工低品位凹凸棒黏土原矿制备脱色剂的方法，包括如下步骤：
步骤一：选矿，对凹凸棒石含量为20%～40%的低品位凹凸棒黏土原矿进行选矿处理，除去石膏和砂石，形成100份预选料H；
步骤二：破碎，使用破碎装置对预选料H进行破碎处理，形成粉碎料K；
步骤三：加酸，在粉碎料K中加入20份～45份凹凸棒黏土固体酸化剂，搅拌均匀后形成混合料L；
步骤四：粉磨：对混合料L进行粉磨，细度200目，通过率80%～90%，含水量≤10%，含酸量≤0.2%，制成成品。
优化地，所述步骤一中的低品位凹凸棒黏土原矿中凹凸棒石含量为20%时，步骤三中加入45份凹凸棒黏土固体酸化剂。
优化地，所述步骤一中的低品位凹凸棒黏土原矿中凹凸棒石含量为32%时，步骤三中加入32份凹凸棒黏土固体酸化剂。
优化地，所述步骤一中的低品位凹凸棒黏土原矿中凹凸棒石含量为40%时，步骤三中加入20份凹凸棒黏土固体酸化剂。
优化地，所述低品位凹凸棒黏土原矿中伴生有高岭石、白云母，白云石、绿泥石、伊利石等或蒙脱石。
本发明的有益效果在于：1、填补了低品位凹凸棒黏土原矿生产脱色剂的技术空白。使用本发明的凹凸棒黏土固体酸化剂可用于加工凹凸棒石含量为20%～40%的低品位凹凸棒黏土原矿生产脱色剂，打破了传统工艺必须使用高品位凹凸棒石原矿才能生产脱色剂的技术局限，填补了低品位凹凸棒黏土原矿生产脱色剂的技术空白，对低品位凹凸棒黏土原矿，尤其是甘肃地区的凹凸棒石黏土大批量高值化开发利用提供了技术方案，大幅提高了低品位凹凸棒黏土原矿的高值利用率，节约了矿产资源。
2、工艺简单，节约成本。本发明的凹凸棒黏土固体酸化剂的制备方法中，生产用酸量较少，洗酸压滤过程中形成的酸水可循环使用，酸水治理与外排负荷较低，企业排污、用水用电成本较低。而使用本发明的凹凸棒黏土固体酸化剂加工低品位凹凸棒黏土原矿制备脱色剂的方法中，直接使用凹凸棒黏土固体酸化剂进行酸化，不需要用酸和用水洗涤，生产工序简单，生产成本低，生产安全性高。所以，从本发明生产脱色剂的全工艺流程来看，不仅工艺简单，生产安全性高，而且生产用酸量少，企业酸水治理与外排负荷低，具有非常好的经济和环保效益。
3、产品符合国家标准，脱色剂脱色率得到提升。使用本发明的凹凸棒黏土固体酸化剂加工低品位凹凸棒黏土原矿制备脱色剂的方法中，凹凸棒黏土固体酸化剂不会破坏凹凸棒石黏土中原有特殊的孔道结构和界面性质，酸根离子与物料中的金属离子发生转换，增加了吸附阳离子的数量，提高了物料的空隙率和比表面积，提升了凹凸棒石黏土脱色剂的脱色率。通过不断实验及检测，本发明生产的脱色剂产品质量指标：脱色率≥70%，水分≤10%，游离酸（以H2SO4计）≤0.2%，细度（通过75μm筛网）≥85%，堆积密度0.5－1.0g/cm3，重金属（以pb计）≤40mg/kg，总砷（以As计）≤3mg/kg，符合国家GB29225-2012标准。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明做进一步说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的下述实施例中用到如下三种低品位凹凸棒黏土原矿：
第一种低品位凹凸棒黏土原矿：主要成分为SiO2含量47.9%，Al2O3含量10.63%，Fe2O3含量4.04%，MgO含量7.96%，CaO含量8.91%，SO3含量2.38%，其它杂质3.07%，烧失量15.11%。其中，凹凸棒石含量20%，脱色率5.6%。
第二种低品位凹凸棒黏土原矿：主要成分为SiO2含量50.4%，Al2O3含量16.55%，Fe2O3含量7.45%，MgO含量5.27%，CaO含量3.35%，SO3含量2.06%，其它杂质2.11%，烧失量12.81%。其中，凹凸棒石含量32.8%，脱色率6.3%。
第三种低品位凹凸棒黏土原矿：主要成分为SiO2含量57.76%，Al2O3含量7.46%，Fe2O3含量4.48%，MgO含量2.59%，CaO含量10.23%，SO2含量1.25%，其它杂质2.67%，烧失量13.56%。其中，凹凸棒石含量40%，脱色率7.2%。
实施例1
第一种凹凸棒黏土固体酸化剂，由如下按重量百分比的成分组成：SiO2含量58%，Al2O3含量14.75%，Fe2O3含量4.63%，MgO含量3.17%，CaO含量0.78%，SO3含量2.63%，烧失量13.24%，游离酸含量2.5%，余量为不可避免的杂质。
上述第一种凹凸棒黏土固体酸化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：粉碎，将膨润土矿和凹凸棒石黏土按2:1的比例混合后经颚式破碎机粉碎，形成300公斤粉碎料A；
步骤二：湿法提纯，将粉碎料A投入1000公斤水中，加8公斤分散剂进行湿法提纯，形成混合料B；
步骤三：加酸，将75公斤浓度为98%的硫酸投入混合料B中搅拌均匀，形成混合料C；
步骤四：加热酸化，通入蒸汽对混合料 C进行加热酸化，反应温度为120～130℃，反应压力为0.2MPa～0.3 MPa，反应时间为2小时，形成混合料D；
步骤五：洗酸压滤，加水稀释混合料D，直至检测游离酸含量为2.5%～11%，然后压滤脱水形成混合料E；
步骤六：冷却烘干，待混合料E冷却至室温，然后烘干或晒干，形成混合料F，混合料F含水量≤10%；
步骤七：粉磨：对混合料F进行粉磨，细度200目，通过率≥90%，形成最终成品。
使用第一种低品位凹凸棒黏土原矿（凹凸棒石含量20%）和第一种凹凸棒黏土固体酸化剂制备脱色剂，经检测，脱色剂成品中游离酸含量为0.10%，脱色率达到75%。具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：选矿，对第一种低品位凹凸棒黏土原矿进行选矿处理，除去石膏和砂石，形成1000公斤预选料H；
步骤二：破碎，使用破碎装置对预选料H进行破碎处理，形成粉碎料K；
步骤三：加酸，在粉碎料K中加入450公斤第一种凹凸棒黏土固体酸化剂，搅拌均匀后形成混合料L；
步骤四：粉磨：对混合料L进行粉磨，细度200目，通过率80%～90%，水份≤10%，含酸量≤0.2%，制成成品。
使用第二种低品位凹凸棒黏土原矿（凹凸棒石含量32.8%）和第一种凹凸棒黏土固体酸化剂制备脱色剂，经检测，脱色剂成品中游离酸含量为0.07%，脱色率达到76.2%。具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：选矿，对第二种低品位凹凸棒黏土原矿进行选矿处理，除去石膏和砂石，形成1000公斤预选料H；
步骤二：破碎，使用破碎装置对预选料H进行破碎处理，形成粉碎料K；
步骤三：加酸，在粉碎料K中加入320公斤第一种凹凸棒黏土固体酸化剂，搅拌均匀后形成混合料L；
步骤四：粉磨：对混合料L进行粉磨，细度200目，通过率80%～90%，水份≤10%，含酸量≤0.2%，制成成品。
使用第三种低品位凹凸棒黏土原矿（凹凸棒石含量40%）和第一种凹凸棒黏土固体酸化剂制备脱色剂，经检测，脱色剂成品中游离酸含量0.05%，脱色率达到78%。具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：选矿，对第三种低品位凹凸棒黏土原矿进行选矿处理，除去石膏和砂石，形成1000公斤预选料H；
步骤二：破碎，使用破碎装置对预选料H进行破碎处理，形成粉碎料K；
步骤三：加酸，在粉碎料K中加入200公斤第一种凹凸棒黏土固体酸化剂，搅拌均匀后形成混合料L；
步骤四：粉磨：对混合料L进行粉磨，细度200目，通过率80%～90%，水份≤10%，含酸量≤0.2%，制成成品。
实施例2
第二种凹凸棒黏土固体酸化剂，由如下按重量百分比的成分组成：SiO2含量65%，Al2O3含量12.62%，Fe2O3含量2.32%，MgO含量0.45%，CaO含量1.24%， SO3含量2.63%，烧失量含量9.24%，游离酸含量6.28%，余量为不可避免的杂质。
上述第二种凹凸棒黏土固体酸化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：粉碎，将膨润土矿和凹凸棒石黏土按3:1的比例混合后经颚式破碎机粉碎，形成300公斤粉碎料A；
步骤二：湿法提纯，将粉碎料A投入1000公斤水中，加5公斤分散剂进行湿法提纯，形成混合料B；
步骤三：加酸，将112.5公斤浓度为98%的硫酸投入混合料B中搅拌均匀，形成混合料C；
步骤四：加热酸化，通入蒸汽对混合料 C进行加热酸化，反应温度为120～130℃，反应压力为0.2MPa～0.3 MPa，反应时间为2小时，形成混合料D；
步骤五：洗酸压滤，加水稀释混合料D，直至检测游离酸含量为2.5%～11%，然后压滤脱水形成混合料E；
步骤六：冷却烘干，待混合料E冷却至室温，然后烘干或晒干，形成混合料F，混合料F含水量≤10%；
步骤七：粉磨：对混合料F进行粉磨，细度200目，通过率≥90%，形成最终成品。
使用第一种低品位凹凸棒黏土原矿（凹凸棒石含量20%）和第二种凹凸棒黏土固体酸化剂制备脱色剂，经检测，脱色剂成品中游离酸含量0.15%，脱色率达到78.4%。具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：选矿，对第一种低品位凹凸棒黏土原矿进行选矿处理，除去石膏和砂石，形成1000公斤预选料H；
步骤二：破碎，使用破碎装置对预选料H进行破碎处理，形成粉碎料K；
步骤三：加酸，在粉碎料K中加入450公斤第二种凹凸棒黏土固体酸化剂，搅拌均匀后形成混合料L；
步骤四：粉磨：对混合料L进行粉磨，细度200目，通过率80%～90%，水份≤10%，含酸量≤0.2%，制成成品。
使用第二种低品位凹凸棒黏土原矿（凹凸棒石含量32.8%）和第二种凹凸棒黏土固体酸化剂制备脱色剂，经检测，脱色剂成品中游离酸含量0.11%，脱色率达到79.2%。具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：选矿，对第二种低品位凹凸棒黏土原矿进行选矿处理，除去石膏和砂石，形成1000公斤预选料H；
步骤二：破碎，使用破碎装置对预选料H进行破碎处理，形成粉碎料K；
步骤三：加酸，在粉碎料K中加入320公斤第二种凹凸棒黏土固体酸化剂，搅拌均匀后形成混合料L；
步骤四：粉磨：对混合料L进行粉磨，细度200目，通过率80%～90%，水份≤10%，含酸量≤0.2%，制成成品。
使用第三种低品位凹凸棒黏土原矿（凹凸棒石含量40%）和第二种凹凸棒黏土固体酸化剂制备脱色剂，经检测，脱色剂成品中游离酸含量0.07%，脱色率达到82.1%。具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：选矿，对第三种低品位凹凸棒黏土原矿进行选矿处理，除去石膏和砂石，形成1000公斤预选料H；
步骤二：破碎，使用破碎装置对预选料H进行破碎处理，形成粉碎料K；
步骤三：加酸，在粉碎料K中加入200公斤第二种凹凸棒黏土固体酸化剂，搅拌均匀后形成混合料L；
步骤四：粉磨：对混合料L进行粉磨，细度200目，通过率80%～90%，水份≤10%，含酸量≤0.2%，制成成品。
实施例3
第三种凹凸棒黏土固体酸化剂，由如下按重量百分比的成分组成：SiO2含量71%，Al2O3含量6.12%，Fe2O3含量1.52%，MgO含量0.24%，CaO含量2.31%，SO3含量0.65%，烧失量7.11%，产品游离酸11%，余量为不可避免的杂质。
上述第三种凹凸棒黏土固体酸化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：粉碎，将膨润土矿和凹凸棒石黏土按4:1的比例混合后经颚式破碎机粉碎，形成300公斤粉碎料A；
步骤二：湿法提纯，将粉碎料A投入1000公斤水中，加10公斤分散剂进行湿法提纯，形成混合料B；
步骤三：加酸，将150公斤浓度为98%的硫酸投入混合料B中搅拌均匀，形成混合料C；
步骤四：加热酸化，通入蒸汽对混合料 C进行加热酸化，反应温度为120～130℃，反应压力为0.2MPa～0.3 MPa，反应时间为2小时，形成混合料D；
步骤五：洗酸压滤，加水稀释混合料D，直至检测游离酸含量为2.5%～11%，然后压滤脱水形成混合料E；
步骤六：冷却烘干，待混合料E冷却至室温，然后烘干或晒干，形成混合料F，混合料F含水量≤10%；
步骤七：粉磨：对混合料F进行粉磨，细度200目，通过率≥90%，形成最终成品。
使用第一种低品位凹凸棒黏土原矿（凹凸棒石含量20%）和第三种凹凸棒黏土固体酸化剂制备脱色剂，经检测，脱色剂成品中游离酸含量0.19%，脱色率达到79.8%。具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：选矿，对第一种低品位凹凸棒黏土原矿进行选矿处理，除去石膏和砂石，形成1000公斤预选料H；
步骤二：破碎，使用破碎装置对预选料H进行破碎处理，形成粉碎料K；
步骤三：加酸，在粉碎料K中加入450公斤第三种凹凸棒黏土固体酸化剂，搅拌均匀后形成混合料L；
步骤四：粉磨：对混合料L进行粉磨，细度200目，通过率80%～90%，水份≤10%，含酸量≤0.2%，制成成品。
使用第二种低品位凹凸棒黏土原矿（凹凸棒石含量32.8%）和第三种凹凸棒黏土固体酸化剂制备脱色剂，经检测，脱色剂成品中游离酸含量0.16%，脱色率达到81.14%。具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：选矿，对第二种低品位凹凸棒黏土原矿进行选矿处理，除去石膏和砂石，形成1000公斤预选料H；
步骤二：破碎，使用破碎装置对预选料H进行破碎处理，形成粉碎料K；
步骤三：加酸，在粉碎料K中加入320公斤第三种凹凸棒黏土固体酸化剂，搅拌均匀后形成混合料L；
步骤四：粉磨：对混合料L进行粉磨，细度200目，通过率80%～90%，水份≤10%，含酸量≤0.2%，制成成品。
使用第三种低品位凹凸棒黏土原矿（凹凸棒石含量40%）和第三种凹凸棒黏土固体酸化剂制备脱色剂，经检测，脱色剂成品中游离酸含量0.11%，脱色率达到85.2%。具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：选矿，对第三种低品位凹凸棒黏土原矿进行选矿处理，除去石膏和砂石，形成1000公斤预选料H；
步骤二：破碎，使用破碎装置对预选料H进行破碎处理，形成粉碎料K；
步骤三：加酸，在粉碎料K中加入200公斤第三种凹凸棒黏土固体酸化剂，搅拌均匀后形成混合料L；
步骤四：粉磨：对混合料L进行粉磨，细度200目，通过率80%～90%，水份≤10%，含酸量≤0.2%，制成成品。
上述实施例中，所用分散剂为焦磷酸钠，当然使用六偏磷酸钠或硅酸钠也可以的，添加分散剂只是用于加快湿法提纯的效率，对凹凸棒黏土的成分没有影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种凹凸棒黏土固体酸化剂，由如下按重量百分比的成分组成：SiO2含量58～71%，Al2O3含量5.0～15%，Fe2O3含量1.5～5%，MgO含量0.2～5.5%，CaO含量0.5～4.5%，游离酸含量2.5～11%，余量为不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的凹凸棒黏土固体酸化剂，其特征在于，所述SiO2含量58%，Al2O3含量14.75%，Fe2O3含量4.63%，MgO含量3.17%，CaO含量0.78%，游离酸含量2.5%，余量为不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的凹凸棒黏土固体酸化剂，其特征在于，所述SiO2含量65%，Al2O3含量12.62%，Fe2O3含量2.32%，MgO含量0.45%，CaO含量1.24%，游离酸含量6.28%，余量为不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的凹凸棒黏土固体酸化剂，其特征在于，所述SiO2含量71%，Al2O3含量6.12%，Fe2O3含量1.52%，MgO含量0.24%，CaO含量2.31%，游离酸含量11%，余量为不可避免的杂质。
5.根据权利要求1至4任一项所述的凹凸棒黏土固体酸化剂，其特征在于，所述凹凸棒黏土固体酸化剂成分组成中还含有三氧化硫和烧失量。
6.根据权利要求1所述的凹凸棒黏土固体酸化剂，其特征在于，所述凹凸棒黏土固体酸化剂的制备方法包括如下步骤：
步骤一：粉碎，将膨润土矿和凹凸棒石黏土按4:1～2:1的比例混合后粉碎，形成30份粉碎料A；
步骤二：湿法提纯，将粉碎料A投入100份水中，加入0.5～1份分散剂进行湿法提纯，形成混合料B；
步骤三：加酸，将3～7.5份浓度为98%的硫酸投入混合料B中搅拌均匀，形成混合料C；
步骤四：加热酸化，通入蒸汽对混合料 C进行加热酸化，反应温度为120℃～130℃，反应压力为0.2MPa～0.3 MPa，反应时间为2小时，形成混合料D；
步骤五：洗酸压滤，加水稀释混合料D至游离酸含量为2.5%～11%，然后压滤脱水形成混合料E；
步骤六：冷却烘干，待混合料E冷却至室温，然后烘干或晒干，形成混合料F，混合料F含水量≤10%；
步骤七：粉磨，对混合料E进行粉磨，细度200目，通过率≥90%，形成最终成品。
7.根据权利要求6所述的凹凸棒黏土固体酸化剂，其特征在于，所述步骤一中的膨润土矿为钙基膨润土、镁基膨润土或两者的混合料。
8.根据权利要求6所述的凹凸棒黏土固体酸化剂，其特征在于，所述步骤二中的分散剂为焦磷酸钠、六偏磷酸钠或硅酸钠。
9.根据权利要求6所述的凹凸棒黏土固体酸化剂，其特征在于，所述步骤二中加入分散剂的0.8份。
10.根据权利要求6所述的凹凸棒黏土固体酸化剂，其特征在于，所述步骤五中混合料D经压滤脱水后形成的酸水可输送到步骤二中循环使用。
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