CN113683095B - 一种含方石英的天然钠基膨润土提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含方石英的天然钠基膨润土提纯的方法，至少包括干法磨矿工艺和半干法炼泥工艺；所述干法磨矿工艺包括对原矿进行干燥预处理后再进行磨粉形成粉料，所述干燥预处理包括晾晒‑破碎‑干燥，制得含水量为6～10％的粉料；所述半干法炼泥包括将粉料掺水使粉料快速吸水促使蒙脱石和方石英的包裹体崩解形成矿泥后进行碾压炼泥。选取的天然钠基膨润土原矿中的方石英颗粒细微且包裹在蒙脱石内，本发明采用干法磨矿和半干法练泥的方法，利用膨润土的强吸水性能，获得低含水量的粉料，加水后快速吸水促使蒙脱石的崩解，再辅以半干法练泥和超声波分散的方法将蒙脱石与方石英的包裹体分散，最终获得高纯度蒙脱石产品。

Description

一种含方石英的天然钠基膨润土提纯方法

技术领域

本发明涉及膨润土提纯技术领域，具体涉及一种含方石英的天然钠基膨润土提纯方法。

背景技术

膨润土具有优良的物理化学性质，包括吸水性、溶胀性、黏结性、吸附性、催化活性、触变性、悬浮性、可塑性、润滑性和阳离子交换性等，使其作为缓释剂、吸附剂、催化剂、增稠剂、触变剂、脱色剂等广泛应用于医药、化工、食品、环境治理、新材料等多个领域，高纯度的膨润土具有更高附加值和更重要的应用。随着科技和社会生产的发展，对高质量高纯度的膨润土的需求明显增加。天然膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成分的粘土矿物。除蒙脱石外，膨润土中还含有其他矿物，如石英、伊利石、高岭石、绿泥石、海泡石、水铝英石、凹凸棒石以及细微的方石英等，通常需要进行选矿加工提纯才能得到较高纯度的膨润土精矿产品。因膨润土提纯在膨润土的开发利用中占有很重要的位置，精矿中蒙脱石的含量高低会直接影响到膨润土加工产品的性能，往往随着开发利用层次的提高，对蒙脱石含量的要求也相应增高，因此提纯是我国膨润土矿开发利用的至关重要的技术环节。

我国膨润土类型大多以钙基膨润土为主，天然钠基膨润土比较少，但是天然钠基膨润土比钙基膨润土具有更加优良的物理化学性能。天然钠基膨润土选矿提纯工艺主要有干法和湿法两种。干法加工工艺主要为原矿干燥→磨粉→分级，细粒级为蒙脱石精矿，粗粒级为尾矿(粗砂)，干法工艺通常用于原矿蒙脱石含量大于80％且杂质矿物粒度较粗的膨润土。蒙脱石含量较低的原矿主要采用湿法提纯工艺，湿法提纯主要包括制浆分散、分离粗砂、离心提纯或自然沉降、悬浮液干燥、产品磨粉等环节，自然沉降工艺耗时较长，生产效率低下，高速离心工艺生产效率高，但是能耗高，生产成本高，是目前生产高附加值膨润土产品的主要工艺。

现有技术中对于膨润土矿石提纯工艺的另一个难题在于对于蒙脱石与方石英的分离。方英石一般粒度细微、嵌布且与蒙脱石相互包裹形成包裹结构，蒙脱石遇水溶胀，浆料粘度增大，更不利于微细粒方石英的分离。换言之，将膨润土中包裹的方石英除去的关键问题在于如何打开蒙脱石与方石英的包裹体及如何有效降低矿浆粘度的问题，从而使已经解离的方石英和蒙脱石充分分散而分离。而传统的干法和湿法均无法实现。中国发明专利CN101391779A公开了一种用两次分散法从膨润土矿中提纯蒙脱石的方法，先采用过氧化氢作为分散剂破坏蒙脱石的片层结构，再采用焦磷酸钠打开缔结结构降低矿浆粘度来实现重力沉降，使方石英从蒙脱石中分离出来。该方法提纯能达到95％，操作方便，但是需要将矿浆浓度控制在5-15％，双氧水添加量为矿浆的1～3％，矿浆浓度极低，极大地增加了离心干燥过程的能耗，增加了生产成本；同时，由于添加双氧水后会生产大量的氧气，矿浆内产生向上的气泡，细小的杂质难以沉降，难以避免地最后留在悬浮液中，并与蒙脱石粘合难以剔除，且这些细小的杂质后续难以再通过其他方法将其除去。

中国发明专利CN 102120587A公开了一种从富含方石英钙基膨润土矿制取高纯钠基蒙脱石、白炭黑及尺寸可控的纳米二氧化硅的方法，该方法采用碱提取分离的方法，利用钠基蒙脱土更好的亲水性和更容易在水介质中分散的特点为下一步碱提取分离方石英创造条件通过碱溶液提取蒙脱石包裹的方石英，并制备纳米二氧化硅，实现矿物的高附加值利用。但是该方法对于方石英的提取效率不高，原因在于虽然将钙基膨润土改性为钠基蒙脱石，提高其分散性能，但是并未改变蒙脱石的包裹结构，蒙脱石的纯度也受到了极大地影响。因此现有技术中尚没有高效率分离蒙脱石和方石英的方法来提高蒙脱石的纯度。

发明内容

本发明的目的是提供一种含方石英的天然钠基膨润土提纯的方法，，针对膨润土含有细微粒方石英的皂状天然钠基膨润土矿，采用原矿干燥后干法磨矿并结合半干法碾压炼泥工艺来解决方石英与蒙脱石矿物包裹体的解离，结合超声分散，促进其中的微细粒方石英与蒙脱石的分散和崩解，缩短分散时间，提高分离效果，得到高纯度钠基膨润土。

为实现上述的目的，本发明提供了一种含方石英的天然钠基膨润土提纯的方法，至少包括干法磨矿工艺和半干法炼泥工艺；所述干法磨矿工艺包括对原矿进行干燥预处理后再进行磨粉形成粉料，所述干燥预处理包括晾晒-破碎-干燥，制得含水量为6～10％的粉料；所述半干法炼泥包括将粉料掺水使粉料快速吸水促使蒙脱石和方石英的包裹体崩解形成矿泥后进行碾压炼泥。选取的天然钠基膨润土原矿中蒙脱石含量为60～86％，吸蓝量为25～32g/100g，方石英含量为20～30％。该天然钠基膨润土原矿中的方石英颗粒细微，且与包裹在蒙脱石内，难以依靠方石英自身重力或离心力除去。

优选地，所述干燥预处理是将原矿进行晾晒干燥至水分为15～20％，破碎成粒度为2～5mm的粗颗粒；所述干法磨矿形成的粉料为40～100目。

优选地，所述半干法炼泥的矿泥的固含量为76～84％；碾压炼泥的设备为螺旋挤出炼泥机。

优选地，所述干法磨矿工艺中干燥方法为微波干燥，干燥温度为100～110℃。

具体地，本发明提供了一种含方石英的天然钠基膨润土提纯的方法，依次包括以下步骤：干法磨矿-半干法炼泥-捣浆分散-筛分除砂-超声分散-离心提纯；其中，所述干法磨矿包括晾晒-破碎处理为粗颗粒，再进行微波干燥粗至粗颗粒含水量为6～10％，进行磨矿过筛40～100目形成粉料；所述半干法炼泥，是将粉料掺水形成固含量为76～84％的矿泥，掺水过程中粉料快速吸水促使蒙脱石和方石英的包裹体崩解，矿泥经反复多次碾压炼泥后，形成泥条；所述捣浆分散是将泥条加水后捣浆形成泥浆，再加入降粘药剂，降低矿浆的粘度，使矿浆内杂质矿物与蒙脱石充分分散，形成初级分散矿浆；所述筛分除砂是将初级分散矿浆过筛后保留筛下产物；所述超声分散，将过筛后的山下产物进行超声波分散，形成超声分散矿浆，超级分散矿浆中的蒙脱石和方石英的包裹体已经进一步完全崩解蒙脱石和方石英完全分离；所述离心提纯是将超声分散矿浆进行离心机离心，并将上层悬浮液干燥即可得到提纯产品。

优选地，捣浆分散包括加入的降粘药剂的用量为原矿质量百分比0.2～1.5％；所述降粘药剂为聚乙二醇分散剂的一种或多种。

优选地，所述捣浆的矿浆的浓度为10～20％，捣浆时间为40～90分钟。

优选地，所述离心分离包括采用离心机对离心分离，转速2000～3200r/min，离心时间3～10min。

作为本发明的优选技术方案，还可以采用下述技术方案，一种含方石英的天然钠基膨润土提纯的方法，包括以下步骤：

(1)选取矿物：选取天然钠基膨润土中蒙脱石含量为60～86％，吸蓝量为25～32g/100g，方石英含量为20～30％；

(2)干燥预处理，将选取的块状的原矿晾晒至水分为15-20％，在破碎呈粒度为2～5mm的粗颗粒；

(3)干法磨矿，将干燥预处理后的钠基天然膨润土原矿进行至少一次的干燥和磨粉，干燥后含水量为6～10％，干燥后的矿样磨粉40～100目的粉料；

(4)半干法炼泥，将步骤(3)的粉料掺水混合均匀形成矿泥，直至矿泥的固含量为76～84％；再将泥浆进行碾压练泥，可重复多次，形成泥条；

(5)捣浆分散，将步骤(4)的泥条加水捣浆形成矿浆，矿浆浓度为10～20％，捣浆分散时间40～90分钟，捣浆过程中加入降粘药剂，捣浆分散后形成初级分散浆料；

(6)筛分除砂，将步骤(5)的初级分散浆料过300～350目筛，筛上粗粒产物直接排砂，得到筛下产物；

(7)超声分散，将步骤(6)筛下产物再次超声分散，进一步将蒙脱石和方石英的包裹体深度崩解，释放方石英细微颗粒，形成超声分散浆料；

(8)离心提纯，将步骤(7)的超声分散浆料离心机离心，得到上层悬浮液，悬浮液干燥，得到干燥产物，进行磨粉，过200目筛，得到产品。

筛下产物即为提纯后的高纯度蒙脱石产品，将筛下产物进行测试，产品性能指标包括吸蓝量、蒙脱石含量和回收率，提纯产品吸蓝量42～45g/100g，蒙脱石含量大于96％，回收率60％以上。提纯后的产品可用来制备高性能膨润土无机凝胶材料，或应用于高端日化产品，大大提高了该天然钠基膨润土的附加值。

针对蒙脱石提纯存在皂状钠基膨润土难崩解、蒙脱石和方石英难解离的问题，本发明先将含方石英的皂状钠基膨润土原矿进行微波干燥处理进行干法磨粉，目的在于降低原矿的水分，促进原矿在水中快速吸水膨胀导致蒙脱石与方石英的包裹结构崩解。

本发明选用的天然钠基膨润土原矿中蒙脱石含量为60～88％，吸蓝量为25～32g/100g，方石英含量为20～30％，膨胀容35～39mL/g，吸水率430％，白度69％，属于优质的天然钠基膨润土资源，其主要矿物成分除蒙脱石外主要还包括方石英、长石、伊利石、方解石。该天然钠基膨润土是地下开采，矿石风化程度低，硬度大，直接磨粉后得到的粉料含水量高，其在水中的崩解度差。因此，本发明采用干法磨矿得到含水量极低的粉料来提高蒙脱石在水中的崩解度。具体地先将原矿晾干至水分为15-20％后，在进行破碎，破碎后的原矿粒度为2～5mm。经过预处理后的原矿在进行微波干燥，由于经过一次破碎，粒度远小于原矿的块状结构，从而降低了微波干燥的能耗，提高了微波干燥的干燥效率。微波干燥将含水量降至6～10％，再进行干法磨矿得到相同含水量的粉料，并磨粉至40～100目。磨矿可以选用气流磨矿机，磨矿机转速为2000～3000r/min，磨矿时间为30～90s。此时，粉料的含水量远远低于原矿的含水量，由于蒙脱石的优异的吸水性能，在超低含水量的情况下，将水加入其中，导致蒙脱石快速吸水从而促进了蒙脱石与方石英的包裹结构的崩解。至此，原矿经过半干法磨矿掺水后，蒙脱石与方石英的包裹结构已经基本解离。

进一步地，从蒙脱石的结构上说，蒙脱石分子因晶格取代作用而使其带负电，又因破键边缘带正电，在水介质中正负电荷吸引，局部形成“工”字型结构，使细粒方石英杂质被支托或包裹在其中。根据本发明提供的降粘药剂为聚乙二醇(PEG)，分子式为HO-(CH₂CH₂O)_nH，其在水溶液中呈蛇形，易于在氧化铝表面建立较强的氢键，其氧醚基也易与含氧的胶粒表面产生离子亲和作用，氢键和亲和作用使得聚乙二醇较容易地吸附于蒙脱石分子表面形成一层高分子保护膜，包围了蒙脱石分子，而其分子键呈蛇形伸向水溶液中使得具有一定的厚度，故当带同性电荷的胶体互相接近时，静电斥力加上高分子的空间位阻效应，彼此之间相互排斥，消除了“工”字型结构，使细粒方石英杂质失去支托，与蒙脱石颗粒分离，起到分散作用，降低了矿浆的粘度。随着分散剂质量分数的增加，分散体系分散程度变的更好。但分散剂的过量加入，会因阴离子的浓度升高使双电层的电位下降，从而造成粒子的团聚。显然，紧紧靠加入分散剂来破坏蒙脱石的包裹结构效果并不好。本发明利用超声分散法，采用超声波震荡仪，产生的超声波在矿浆中作用不仅是分散效应。原理在于：超声波在液体里的分散作用，主要依赖液体的超声空化作用，可以得微米甚至是纳米粒子。当超声振动传递到液体中时，由于声强很大，会在液体中激发很强的空化效应，从而在液体中产生大量的空化气泡。随着这些空化气泡产生和爆破，将产生微射流，进行将液体重大的固体颗粒击碎。本发明利用超声波的这一功能将蒙脱石的工字型结构打开，从而将其中包裹的方石英释放出来，为离心工艺提供分离的基础。而对于已经经过干法磨矿和半干法练泥工艺的蒙脱石原矿来说，辅以超声波分散能够进一步的对蒙脱石与方石英的包裹体深度崩解，从而实现蒙脱石与方英石的分离，得到高纯度的精矿产品。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

(1)本发明采用干法磨矿的方法，获得低含水量的粉料，利用膨润土的强吸水性能，再加入水后快速吸水导致，利用膨润土的强吸水膨胀的性能快速吸收水分促使蒙脱石的崩解，将蒙脱石与方石英的包裹体分散。

(2)采用半干法碾压炼泥工艺，有利于打开蒙脱石和方石英的包裹体，促进皂状蒙脱石的崩解，有助于提高产率，再通过降粘药剂更有利于微细粒方石英和蒙脱石的分散分离超声震荡分散工艺更有利于实现方石英和蒙脱石的分散，有效降低精矿中方石英的含量，提高蒙脱石产品的纯度。

(3)微波干燥前先将原矿进行晾晒，降低含水量，破碎后再进行微波干燥，能够大大降低微波干燥的能耗。

(4)加入的有机降粘药剂能够在精矿的干燥阶段挥发，不影响产品胶体性能。

附图说明

图1为本发明实施例1制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

现有技术中，天然钠基膨润土湿法提纯工艺为：原矿破碎至粒度小于5mm，以液固比10:1～7:1捣浆分散，制成浆料，分离并舍弃浆料中粗砂，剩余悬浮液进行离心提纯进一步去除浆料中的细砂(石英、长石、碳酸盐等)，将悬浮液进行干燥、打散解聚即可得到膨润土精矿产品，微细粒的方石英是蒙脱石中比较难除的杂质矿物，因其粒度微细，与蒙脱石矿物相互包裹，且蒙脱石分散体粘度高，离心工艺甩出微细粒的方石英杂质比较困难。显然，提高蒙脱石的纯度的最主要的问题是如何彻底打开微细粒的方石英与蒙脱石矿物形成的包裹体，将方石英从蒙脱石中除去。

本发明提供了一种含方石英的天然钠基膨润土提纯的方法，选取天然钠基膨润土原矿为原料，其中，该原矿中蒙脱石含量为60～86％，吸蓝量为25～32g/100g，方石英含量为20～30％，膨胀容35～39mL/g，吸水率430％，白度69％，属于优质的天然钠基膨润土资源，其主要矿物成分除蒙脱石外主要还包括方石英、长石、伊利石、方解石。该天然钠基膨润土是地下开采，矿石风化程度低，硬度大，直接对原矿进行磨粉，因为含水量较高粉料水中的崩解度差。因此，本发明采用干法磨矿来获得低含水量的粉料以提高蒙脱石在水中的崩解度。具体地，预处理的方法为先将原矿晾干至水分为15～20％后，在进行破碎，破碎后的原矿粒度为2～5mm。再进行微波干燥，由于经过一次破碎，粒度远小于原矿的块状结构，从而降低了微波干燥的能耗，提高了微波干燥的干燥效率。干燥后的粗颗粒水分降至6～10％，并磨粉至40～120目的粉料。磨矿用的设备可以采用气流磨矿机，磨矿机转速为2000～3000r/min，磨矿时间为30～90s。显然，干法磨矿能够获得低含水量的粉料，使蒙脱石掺水后能够快速吸水导致蒙脱石和方石英包裹体的崩解。

针对上述的原矿，本发明选取干法磨矿和半干法炼泥相结合的方法来实现蒙脱石和方石英的包裹体崩解制备矿泥。具体地，干法磨矿，顾名思义，是对原矿先进行干燥处理后再磨矿以获得低含水量粉料的方法。半干法炼泥是将获得的粉料加水促使蒙脱石和方石英包裹体的崩解后，再通过对具有高固含量的矿泥进行反复碾压炼泥，对蒙脱石和方石英包裹体进行物理挤压，从而使蒙脱石和方石英包裹体得到进一步的解离。

具体地，本发明至少包括干法磨矿工艺和半干法炼泥工艺两个工艺。干法磨矿工艺包括对原矿进行干燥预处理后再进行磨粉形成粉料，干燥预处理包括晾晒-破碎-干燥，制得含水量为6～10％的粉料；干燥预处理是将原矿进行晾晒干燥至水分为15～20％，破碎成粒度为2～5mm的粗颗粒；所述干法磨矿形成的粉料为40～100目。半干法炼泥的矿泥的固含量为76～84％；碾压炼泥的设备为螺旋挤出炼泥机。半干法炼泥包括将粉料掺水使粉料快速吸水促使蒙脱石和方石英的包裹体崩解形成矿泥后进行碾压炼泥。干法磨矿工艺中干燥方法为微波干燥，干燥温度为100～110℃。

具体提纯步骤包括：干法磨矿-半干法炼泥-捣浆分散-筛分除砂-超声分散-离心提纯。

其中，干法磨矿包括晾晒-破碎处理，晾晒干燥至水分为15～20％，破碎成粒度为2～5mm的粗颗粒，再将粗颗粒进行微波干燥至含水量为6～10％，进行磨矿过筛40～100目形成粉料；半干法炼泥，是将粉料掺水形成固含量为76～84％的矿泥，掺水过程中粉料快速吸水促使蒙脱石和方石英的包裹体崩解，矿泥经螺旋挤出炼泥机反复多次碾压炼泥后，形成泥条，将泥条加水形成矿浆，浓度为10～20％，所述捣浆的捣浆时间为40～90分钟，捣浆过程中加入原矿质量百分比0.2～1.5％的降粘药剂，降粘药剂为聚乙二醇分散剂的一种或多种，来降低矿浆的粘度，使矿浆内杂质矿物与蒙脱石充分分散，形成初级分散矿浆；筛分除砂是将初级分散矿浆过筛后保留筛下产物；超声分散，将过筛后的筛下产物进行超声波分散，形成超声分散矿浆，超级分散矿浆中的蒙脱石和方石英的包裹体已经进一步完全崩解蒙脱石和方石英完全分离；离心提纯是将超声分散矿浆进行离心机离心，转速2000～3200r/min，离心时间3～10min，取上层悬浮液干燥即可得到提纯产品。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细描述。参阅图1，包括以下步骤：

(1)选取矿物：选取天然钠基膨润土中蒙脱石含量为60～86％，吸蓝量为25～32g/100g，方石英含量为20～30％；

(2)干燥预处理，将选取的块状的原矿晾晒至水分为15-20％，在破碎呈粒度为2～5mm的粗颗粒；

(3)干法磨矿，将预处理后的钠基天然膨润土原矿至少包括一次干燥和磨粉工艺，干燥至水分含量为6～10％，干燥后的矿样磨粉至40～100目的粉料；

(4)半干法炼泥，将步骤(3)的粉料掺水混合均匀形成矿泥，直至矿泥的固含量为76～84％；再将泥浆进行碾压练泥，可重复多次，形成泥条；

(5)捣浆分散，将步骤(4)的泥条加水捣浆形成矿浆，矿浆浓度为10～20％，捣浆分散时间40～90分钟，捣浆过程中加入降粘药剂，捣浆分散后形成初级分散浆料；

(6)筛分除砂，将步骤(5)的初级分散浆料过300～350目筛，筛上粗粒产物直接排砂，得到筛下产物；

(7)超声分散，将步骤(6)筛下产物再次超声分散，进一步将蒙脱石和方石英的包裹体深度崩解，释放方石英细微颗粒，形成超声分散浆料；

(8)离心提纯，将步骤(7)的超声分散浆料离心机离心，得到上层悬浮液，悬浮液干燥，得到干燥产物，进行磨粉，过200目筛，得到产品。

检测筛下产物的性能指标。

实施例1

本实施例具体步骤包括：

(1)选取矿物：选取天然钠基膨润土原矿100kg，其中蒙脱石含量为60.3％，吸蓝量为26.53g/100g，方石英含量为30.7％；

(2)干燥预处理，将选取的块状的原矿晾晒至含水量为15％，再破碎为3mm的粗颗粒。

(3)干法磨矿，将破碎后的原矿粗颗粒微波干燥机干燥至含水量为6％，干燥后的原矿进行湿法磨矿机并通过40目筛子，直至原矿全部通过；

(4)掺水制泥，将干法磨矿得到的粉料注水至水分全部吸收后混合均匀形成矿泥，矿泥的固形物含量为65％；

(5)半干法练泥，将掺水后的矿泥进行在螺旋挤出炼泥机中重复四次形成泥条；

(6)捣浆分散，泥条中加水形成浓度为10％矿浆，进行捣浆，捣浆过程中加入500g的聚乙二醇分散剂作为降粘药剂，捣浆分散后形成初级分散浆料；

(7)筛分除砂，过滤筛选取300目，将筛上粗粒产物直接排砂，筛分后得到筛下产物；

(8)超声分散，将过筛后的初级分散浆料倒入锥形瓶中采用超声波震荡机中超声震荡分散30分钟，形成超声分散浆料；

(9)离心提纯，将超声分散浆料使用离心机离心，离心机转速2000～3200r/min，离心时间3分钟，得到上层悬浮液为精矿，底层为尾矿。

(10)干燥磨粉，将悬浮液100℃干燥，得到干燥产物，进行磨粉，过200目筛，得到筛下产物，称重，进行性能指标的检测。筛下产物即为提纯后的高纯度蒙脱石产品。

其中，聚乙二醇采用陶氏化学的PEG-1000和/或PEG1500。

微波干燥机采用郑州菲利特智能装备有限公司，型号FLT-X-9。

超声波震荡机为苏州纳博科超声设备有限公司的超声波震荡器，或现有技术中可以实现相同功能的超声波震荡设备均可。

螺旋挤出炼泥机采用湖南花石陶瓷玻璃机械有限公司的TCZL250型陶瓷练泥机，可对含水量在16～25％的黏土进行碾压、练泥。

实施例2

与实施例1的区别在原矿的预处理，晾晒至含水量为15％；微波干燥至含水量为10％。

实施例3

与实施例1的区别在原矿的干燥预处理，晾晒至含水量为20％；微波干燥至含水量为10％。

实施例4

与实施例1的区别在原矿的干燥预处理，晾晒至含水量为20％；微波干燥至含水量为6％。

实施例5

与实施例1的区别在原矿的干燥预处理，晾晒至含水量为18％；微波干燥至含水量为6％。

实施例6

与实施例1的区别在原矿的干燥预处理，晾晒至含水量为18％；微波干燥至含水量为8％。

实施例7

与实施例1的区别在于预处理工艺中原矿破碎的粒度为2mm。

实施例8

与实施例1的区别在于预处理工艺中原矿破碎的粒度为5mm。

实施例9

与实施例1的区别在于矿浆浓度为10％，降粘药剂聚乙二醇的添加量为0.2％。

实施例10

与实施例1的区别在于矿浆浓度为10％，降粘药剂聚乙二醇的添加量为1％。

实施例11

与实施例1的区别在于矿浆浓度为10％，降粘药剂聚乙二醇的添加量为1.5％。

实施例12

与实施例1的区别在于矿浆浓度为20％，降粘药剂聚乙二醇的添加量为0.5％。

实施例13

与实施例1的区别在于矿浆浓度为20％，降粘药剂聚乙二醇的添加量为1％。

实施例14

与实施例1的区别在于矿浆浓度为20％，降粘药剂聚乙二醇的添加量为1.5％。

实施例15

与实施例1的区别在于于矿浆浓度为15％，降粘药剂聚乙二醇的添加量为1％。

实施例16

与实施例1的区别在于掺水制泥工艺中矿泥的固形物含量为80％，碾压练泥次数为4次。

实施例17

与实施例1的区别在于掺水制泥工艺中矿泥的固形物含量为78％，碾压练泥次数为4次。

实施例18

与实施例1的区别在于掺水制泥工艺中矿泥的固形物含量为78％，碾压练泥次数为6次。

实施例19

与实施例1的区别在于掺水制泥工艺中矿泥的固形物含量为80％，碾压练泥次数为8次。

实施例20

与实施例1的区别在于选取的矿物的蒙脱石含量为85.5％，吸蓝量为37.62g/100g，方石英含量为12.3％。

实施例21

与实施例1的区别在于选取的矿物的蒙脱石含量为80.6％，吸蓝量为35.46g/100g，方石英含量为15.7％。

实施例22

与实施例1的区别在于选取的矿物的蒙脱石含量为70.5％，吸蓝量为31g/100g，方石英含量为25.7％。

对照例1

本实施例具体步骤包括：

(1)选取矿物：选取天然钠基膨润土原矿，其中蒙脱石含量为60.3％，吸蓝量为26.53g/100g，方石英含量为30.7％；

(2)磨矿，将原矿粗颗粒进行湿法磨矿机并通过40目筛子，直至原矿全部通过；

(3)掺水制泥，将半干法磨矿得到的粉料注水至水分全部吸收后混合均匀形成矿泥，矿泥的固形物含量为76％～84％；

(4)碾压练泥，将掺水后的矿泥进行在碾压练泥机中重复四次，最终加水形成矿浆，浓度为10％。

(5)捣浆分散，捣浆过程中加入500g的聚乙二醇分散剂，捣浆分散后形成初级分散浆料；

(6)筛分除砂，过滤筛选取300目，将筛上粗粒产物直接排砂，筛分后得到筛下产物；

(7)超声分散，将过筛后的初级分散浆料倒入锥形瓶中采用超声波震荡机中超声震荡分散30分钟，形成超声分散浆料；

(8)离心提纯，将超声分散浆料使用离心机离心，离心机转速2000～3200r/min，离心时间3分钟，得到上层悬浮液为精矿，底层为尾矿。

(9)干燥磨粉，将悬浮液100℃干燥，得到干燥产物，进行磨粉，过200目筛，得到筛下产物，称重，进行性能指标的检测。筛下产物即为提纯后的高纯度蒙脱石产品。

对照例2

本实施例具体步骤包括：

(1)选取矿物：选取100kg天然钠基膨润土原矿，其中蒙脱石含量为60.3％，吸蓝量为26.53g/100g，方石英含量为30.7％；

(2)磨矿，将原矿粗颗粒进行湿法磨矿机并通过40目筛子，直至原矿全部通过，经回转窑干燥至水分为8％；

(3)掺水制泥，将半干法磨矿得到的粉料注水至水分全部吸收后混合均匀形成矿泥，矿泥的固形物含量为76％～84％；

(4)碾压练泥，将掺水后的矿泥进行在碾压练泥机中重复四次，最终加水形成矿浆，浓度为10％。

(5)捣浆分散，捣浆过程中加入500g的聚乙二醇分散剂，捣浆分散后形成初级分散浆料；

(6)筛分除砂，过滤筛选取300目，将筛上粗粒产物直接排砂，筛分后得到筛下产物；

(7)超声分散，将过筛后的初级分散浆料倒入锥形瓶中采用超声波震荡机中超声震荡分散30分钟，形成超声分散浆料；

(8)离心提纯，将分散浆料使用离心机离心，离心机转速2000～3200r/min，离心时间3分钟，得到上层悬浮液为精矿，底层为尾矿。

(9)干燥磨粉，将悬浮液100℃干燥，得到干燥产物，进行磨粉，过200目筛，得到筛下产物，称重，进行性能指标的检测。筛下产物即为提纯后的高纯度蒙脱石产品。

对照例3

本实施例具体步骤包括：

(1)选取矿物：选取100kg天然钠基膨润土原矿，其中蒙脱石含量为60.3％，吸蓝量为26.53g/100g，方石英含量为30.7％；

(2)磨矿，将原矿粗颗粒进行湿法磨矿机并通过40目筛子，直至原矿全部通过；

(3)掺水制泥，将半干法磨矿得到的粉料注水至水分全部吸收后混合均匀形成矿泥，矿泥的固形物含量为76％～84％；

(4)碾压练泥，将掺水后的矿泥进行在碾压练泥机中重复四次，最终加水形成矿浆，浓度为10％。

(5)捣浆分散，捣浆过程中加入500g的聚乙二醇分散剂，捣浆分散后形成初级分散浆料；

(6)筛分除砂，过滤筛选取300目，将筛上粗粒产物直接排砂，筛分后得到筛下产物；

(7)搅拌分散，将过筛后的初级分散浆料搅拌机搅拌30分钟；

(8)离心提纯，将分散浆料使用离心机离心，离心机转速2000～3200r/min，离心时间3分钟，得到上层悬浮液为精矿，底层为尾矿。

(9)干燥磨粉，将悬浮液100℃干燥，得到干燥产物，进行磨粉，过200目筛，得到筛下产物，称重，进行性能指标的检测。筛下产物即为提纯后的高纯度蒙脱石产品。

对照例4

本实施例具体步骤包括：

(1)选取矿物：选取天然钠基膨润土原矿100kg，其中蒙脱石含量为60.3％，吸蓝量为26.53g/100g，方石英含量为30.7％；

(2)干燥预处理，将选取的块状的原矿晾晒至含水量为15％，再破碎为3mm的粗颗粒。

(3)干法磨矿，将破碎后的原矿粗颗粒微波干燥机干燥至含水量为6％，干燥后的原矿进行湿法磨矿机并通过40目筛子，直至原矿全部通过；

(4)掺水制泥，将干法磨矿得到的粉料注水至水分全部吸收后混合均匀形成矿泥，矿泥的固形物含量为65％；

(5)捣浆分散，泥条中加水形成浓度为10％矿浆，进行捣浆，捣浆过程中加入500g的聚乙二醇分散剂作为降粘药剂，捣浆分散后形成初级分散浆料；

(6)筛分除砂，过滤筛选取300目，将筛上粗粒产物直接排砂，筛分后得到筛下产物；

(7)超声分散，将过筛后的初级分散浆料倒入锥形瓶中采用超声波震荡机中超声震荡分散30分钟，形成超声分散浆料；

(8)离心提纯，将超声分散浆料使用离心机离心，离心机转速2000～3200r/min，离心时间3分钟，得到上层悬浮液为精矿，底层为尾矿。

(9)干燥磨粉，将悬浮液100℃干燥，得到干燥产物，进行磨粉，过200目筛，得到筛下产物，称重，进行性能指标的检测。筛下产物即为提纯后的高纯度蒙脱石产品。

分别将实施例1-22和对照例1-4的产品称重并进行性能检测，检测指标主要为吸蓝量的检测，检测依据GB/T20973-2007膨润土，吸蓝量的检测方法采用次甲基兰标准溶液滴定法检测。

表1产品的蒙脱石纯度和吸蓝量

	精矿蒙脱石含量(％)	吸蓝量(g/100g)	产率(％)
				实施例1	99.2	43.65	62.8
实施例2	98.0	43.12	61.2
				实施例3	97.9	43.08	60.1
实施例4	98.6	43.38	60.5
				实施例5	99.3	43.69	61.0
实施例6	98.9	43.52	60.9
				实施例7	99.3	43.69	61.5
实施例8	98.1	43.16	60.2
				实施例9	98.0	43.12	59.8
实施例10	99.3	43.69	61.5
				实施例11	99.3	43.69	61.2
实施例12	98.1	43.60	60.4
				实施例13	98.4	43.74	60.7
实施例14	98.5	43.78	60.8
				实施例15	99.3	43.69	61.0
实施例16	98.8	43.47	61.4
				实施例17	99.5	43.78	61.8
实施例18	99.6	43.82	61.9
				实施例19	99.3	43.69	62.5
实施例20	98.6	43.38	63.7
				实施例21	98.9	43.52	63.4
实施例22	99.1	43.60	62.8
				对照例1	80.9	35.60	48.6
对照例2	87.4	38.46	45.2
				对照例3	80.3	35.33	46.2
对照例4	81.6	35.90	47.6

通过上述实施例检测结果可见，采用本发明的实施方式，采用半干法磨矿结合碾压练泥工艺和超声分散工艺，能够获得98％以上纯度的蒙脱石，拓宽了蒙脱石的应用领域。

具体地，对原矿进行预处理后进行半干法磨矿，先将原矿晾干粉碎后再通过微波干燥，降低原矿的含水量的同时，使原矿的粗颗粒具有均匀的含水量。再利用干燥后的原矿粗颗粒的强吸水性能，使其快速吸收水分，促使蒙脱石与方石英的包裹体因快速吸收大量水分而崩解。从实施例1-6可见，实施例1和实施例5的蒙脱石纯度最佳，其次为实施例4和实施例6，也即，微波干燥的含水量为6～8％较佳，最优地，含水量为6％为最佳。进一步地，实施例1中的晾晒后含水量与微波干燥含水量差值最小，微波干燥的能耗最小。

从实施例1和实施例7-8来分析，实施例1和实施例7明显优于实施例8，预处理工艺中原矿破碎的粒度2～3mm范围内区别较小。粒度小时更利于微波干燥，从而有利于掺水时蒙脱石与方石英的包裹体因吸收大量水分而崩解。

从实施例1和实施例9-15可见，降粘药剂的添加量为0.5～1％时最佳。当矿浆浓度为10％时，降粘药剂添加量0.5～1.5％效果均优于添加量为0.2％。当矿浆浓度为20％时，降粘药剂添加量为1～1.5％较优。

从实施例1和实施例16-19可见，碾压练泥的次数在4-6次较佳，优选地，碾压练泥次数为4次能够降低能耗。

从实施例1和实施例20-22，在原矿中蒙脱石含量在60～68％，均能获得高的蒙脱石纯度。

对照例1与实施例1区别在于对照例1没有进行干法磨矿工艺进行预处理，实施例1的蒙脱石纯度提高了18.4％。

对照例2与实施例1区别在于没有进行微波干燥工艺，直接采用回转窑干燥，实施例1的蒙脱石纯度提高了11.9％，显然晾晒后破碎再微波干燥效果明显优于一次性干燥过程，前者能耗高，且干燥不彻底，蒙脱石和方石英包裹体崩解度低。后者微波干燥时先破碎，颗粒小，含水量经晾晒处理水份比较低，明显能够降低能耗，且干燥能够更加彻底，提高蒙脱石和方石英包裹体崩解度，从而提高蒙脱石产品的纯度。

对照例3和实施例1区别在于没有进行超声波分散工艺，而是采取传统的分散方法，相比较于实施例1的蒙脱石纯度提高了19％。显而易见地，超声波分散工艺有助于提高蒙脱石和方石英包裹体崩解度。

对照例4和实施例1区别在于没有进行半干法练泥工艺，实施例1的蒙脱石纯度提高了16.5％。显而易见地，半干法练泥工艺的采用碾压练泥工艺有助于提高蒙脱石和方石英包裹体崩解度。

根据以上的实施例可见，微波干燥工艺及超声波分散工艺均能够提高蒙脱石的纯度，结合对比例1-4和实施例1，对于本发明的技术方案而言，对蒙脱石进行微波干燥处理能够对高蒙脱石和方石英包裹体崩解的促进作用最大，能够获得更加高纯度的蒙脱石产品。

从最终的产率来看，实施例1-22的产率结果可见，除实施例9外，其他实施例的产率均在60％以上。实施例9的原因在于降粘药剂的添加量不足以分散矿浆，导致后续操作过程中粘度太大。

通过上述实施例制得的高纯度蒙脱石，纯度至少在98％以上，能够直接用于高端日化产品中，大大提高了该天然钠基膨润土的附加值。

本发明的技术方案同样适用于天然钙基膨润土，在选取天然该机膨润土作为原矿时，只需在捣浆分散过程中同时加入钠化剂。因此，采取本发明的技术方案并以天然钙基膨润土为原料的技术也应当属于本发明的保护范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种含方石英的天然钠基膨润土提纯方法，其特征在于，

依次包括以下步骤：干法磨矿-半干法炼泥-捣浆分散-筛分除砂-超声分散-离心提纯；

其中，所述干法磨矿包括晾晒-破碎处理为粗颗粒，再进行微波干燥粗至粗颗粒含水量为6~10%，进行磨矿过筛40~100目形成粉料；

所述半干法炼泥，是将粉料掺水形成固含量为76~84%的矿泥，掺水过程中粉料快速吸水促使蒙脱石和方石英的包裹体崩解，矿泥经反复多次碾压炼泥后，形成泥条；

所述捣浆分散是将泥条加水后捣浆形成泥浆，再加入降粘药剂，降低矿浆的粘度，使矿浆内杂质矿物与蒙脱石充分分散，形成初级分散矿浆；

所述筛分除砂是将初级分散矿浆过筛后保留筛下产物；

所述超声分散，将过筛后的筛下产物进行超声波分散，形成超声分散矿浆，超级分散矿浆中的蒙脱石和方石英的包裹体已经进一步完全崩解蒙脱石和方石英完全分离；

所述离心提纯是将超声分散矿浆进行离心机离心，并将上层悬浮液干燥即可得到提纯产品；

所述含方石英的天然钠基膨润土选取天然钠基膨润土原矿为原料，其中，该原矿中蒙脱石含量为60～86％，吸蓝量为25～32g/100g，方石英含量为20～30％，膨胀容35～39mL/g。

2.如权利要求1所述的含方石英的天然钠基膨润土提纯方法，其特征在于，所述干燥预处理是将原矿进行晾晒干燥至水分为15~20%，破碎成粒度为2~5mm的粗颗粒；所述干法磨矿形成的粉料为40~100目。

3.如权利要求1所述的含方石英的天然钠基膨润土提纯方法，其特征在于，所述半干法炼泥的矿泥的固含量为76~84%；碾压炼泥的设备为螺旋挤出炼泥机。

4.如权利要求1所述的含方石英的天然钠基膨润土提纯方法，其特征在于：所述干法磨矿工艺中干燥方法为微波干燥，干燥温度为100~110℃。

5.如权利要求1所述的含方石英的天然钠基膨润土提纯方法，其特征在于，捣浆分散包括加入的降粘药剂的用量为原矿质量百分比0.2~1.5%；所述降粘药剂为聚乙二醇分散剂。

6.如权利要求1所述的含方石英的天然钠基膨润土提纯方法，其特征在于，所述捣浆的矿浆的浓度为10~20%，捣浆时间为40 ~90分钟。

7.如权利要求1所述的含方石英的天然钠基膨润土提纯方法，其特征在于，所述离心分离包括采用离心机对离心分离，转速2000~3200r/min，离心时间3~10min。

8.如权利要求1-7任一所述的含方石英的天然钠基膨润土提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）选取矿物：选取天然钠基膨润土中蒙脱石含量为60~86%，吸蓝量为25~32g/100g，方石英含量为20~30%；

（2）干燥预处理，将选取的块状的原矿晾晒至水分为15-20%，在破碎呈粒度为2~5mm的粗颗粒；

（3）干法磨矿，将干燥预处理后的钠基天然膨润土原矿进行至少一次的干燥和磨粉，干燥后含水量为6~10%，干燥后的矿样磨粉40~100目的粉料；

（4）半干法炼泥，将步骤（3）的粉料掺水混合均匀形成矿泥，直至矿泥的固含量为76~84%；再将泥浆进行碾压练泥，可重复多次，形成泥条；

（5）捣浆分散，将步骤（4）的泥条加水捣浆形成矿浆，矿浆浓度为10~20%，捣浆分散时间40~90分钟，捣浆过程中加入降粘药剂，捣浆分散后形成初级分散浆料；

（6）筛分除砂，将步骤（5）的初级分散浆料过300~350目筛，筛上粗粒产物直接排砂，得到筛下产物；

（7）超声分散，将步骤（6）筛下产物再次超声分散，进一步将蒙脱石和方石英的包裹体深度崩解，释放方石英细微颗粒，形成超声分散浆料；

（8）离心提纯，将步骤（7）的超声分散浆料离心机离心，得到上层悬浮液，悬浮液干燥，得到干燥产物，进行磨粉，得到产品。

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