膨润土湿法提纯及其钠化工艺优化研究.doc

膨润土湿法提纯及其钠化工艺优化研究
2007-05-26 23:53:15| 分类: |字号订阅
摘要:选用焦磷酸钠作分散剂、碳酸钠作钠化剂,探讨了安徽某地膨润土矿湿法提纯及钠化改型的优化工艺。结果表明:当矿浆质量分数为20%.%,钠化3h可使膨润土的性能得到很大改善。
膨润土是以蒙脱石矿物为主要成分的黏土矿。蒙脱石晶体是由两层Si-0四面体和一层Al-0八面体构成,在两层Si-O四面体中间充满着游离的多个水分子和可交换的阳离子,以及一些可溶性物质。在一定外界条件下,晶体结构中的中心离子能被电性相同、荷电量接近的离子交换;同时其片层结构中的可溶性物质的溶出,将形成特殊的微孔结构,从而使其具有如膨胀、吸附和触变等特性。高质量的蒙脱石凝胶是一种在水分散介质中外观均匀而又稳定的胶体,可作为触变剂、增稠剂、分散剂、悬浮剂和稳定剂,应用广泛,是高附加值产品[1]。随着对高质量膨润土的需求的增加,对低品位膨润土的提纯及钠化改性研究具有现实意义。目前,膨润土的提纯方法主要有两种[2],即干法和湿法。干法主要应用于对蒙脱石含量大于80%的原矿的提纯,它是根据天然土中杂质矿物的硬度和密度都较大的特点,通过逐级分离沉降将杂质分开,从而得到精制土,该法工艺流程简便,处理量大,但产品质量不易控制。湿法选矿适用于蒙脱石含量在30%~80%问的中低品位土的提纯。该法主要利用膨润土具有良好的亲水性和蒙脱石晶胞细小能在水介质中充分分散的原理,使杂质与蒙脱石分
离。湿法又可分为淘洗法、电泳法和磷酸盐法。淘洗法根据斯托克斯定律,颗粒的沉降速度与颗粒直径的平方成正比,细颗粒的膨润土与粗颗粒杂质悬浮在水中具有不同的沉降速度。此法设备投资大,需要大量水,实际生产受到一定限制。电泳法是利用电泳现象,使带负电荷的膨润土颗粒聚集在阳极上,达到和其他杂质分离的目的。此法设备费用高,耗电量大。磷酸盐法是利用磷酸盐分散膨润土浆液,分离杂质。相比之下,磷酸盐法操作简单,切实可行。本研究选用焦磷酸钠为分散剂、碳酸钠作钠化剂,探讨安徽某地膨润土矿提纯及其钠化优化工艺,为其深加工提供实验基础。
1 试样物质组分与结构特征

对经破碎、过100目筛的天然膨润土进行了XRD分析,结果见图1。×10-1nm附近,说明试样的主要矿物成分是蒙脱石,属钙基膨润土。同时,图1也显示了SiO2的特征衍射峰(×10-1nm),表明试样中含有一定量的石英砂成分。
化学成分(wt%)
SiO2,;Al2O3,;Fe203,;CaO,;MgO,; K20,;Na20,。上述结果显示,所取矿样的SiO2成分偏高,说明试样中含有一定量游离的 Si02。 2实验部分
最佳提纯工艺流程
采用了湿法-离心分离二次提纯法,提纯后的蒙脱石含量高达90%
(图2)。
取100g经破碎的天然膨润土,加入到一定量的水中搅拌成一定质量分数的矿浆,于其中加入一定量的焦磷酸钠(化学纯),机械搅拌(800r/min),然后静置4h后倾析出上层矿浆,去除下层粗大杂质。将上层浆液进行离心分离(500r/min),弃去细渣后于上层浆料中加入一