膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的粘土巖,常含有少量的伊利石、高嶺土、沸石、長石、方解石等礦物。膨潤土是一種寶貴的非金屬礦產資源,用途有1000多種,被人們譽為“萬能材料”。膨潤土根據蒙脫石層間陽離子的不同可分為鈣基、鈉基、鎂基、鈉鈣基、鎂鈉基。
膨潤土一般呈白色、灰色、粉紅色、黃色、褐黑等多種顏色,其形態常呈土狀隱晶質塊體,有時呈細小鱗片狀、球粒狀。性軟有滑感,吸水膨脹,最大吸水量可為其體積的8~15倍,具油脂或蠟狀光澤,斷口為貝殼狀或鋸齒狀,硬度2~2.5;密度 2~2.7g/cm3,熔點 1330~1430℃。膨潤土具有膨脹性、吸附性、懸浮性、分散性、陽離子交換性、穩定性、觸變性、無毒性、粘結性等特性。
萬能粘土可用作粘接劑、吸附劑、吸收劑、填充劑、催化劑、蝕變劑、絮凝劑、洗滌劑、穩定劑、增稠劑,被廣泛用于鐵礦球團、鑄造、鉆井、石油、化工、紡織、造紙、橡膠、農業、醫藥等行業。隨著科技的發展,膨潤土的消費已由傳統的鉆井泥漿、鐵礦球團鑄造業三大行業向石化、輕工、農業、環保、建筑等領域廣泛延伸,這對加工技術提出了更高的要求。
膨潤土加工技術——提純
膨潤土的提純方法有化學提純和物理提純,物理提純分為手選、風選(干法提純)、水選(濕法提純)。
主要用于原土蒙脫石含量較高的影潤土,膨潤土原礦→破碎→干燥→手選→粉磨→包裝。
適用于蒙脫石含量高(大于80%)、粒度較細而脈石礦物石英、長石較粗的礦石,膨潤土原礦→自然干燥→破碎→氣流干燥→粉磨→風選分級→包裝
適用于原礦中蒙脫石含量,只在30%-80%的低品位膨潤土或所含長石、石英的粒度較細等膨潤土,膨潤土原礦→破碎→制漿(加分散劑)→沉降分離→懸浮液離心分離(加絮凝劑)→過濾→干燥→打散解聚→包裝。
利用化學試劑與膨潤土中的雜質礦物發生化學反應而將其除掉的方法,通常是利用強堿去除方英石和石英,其反應原理是:2NaOH + SiO2= NaSiO3?+H2O。
在實際提純工藝過程中常常會同時采用物理方法和化學方法進行復合提純,原礦→用次硫酸鹽或連二亞硫酸鈉表面處理礦物→大于60℃條件下用堿處理膨潤土→脫水用水沖洗至少一次→重新配置懸浮液→均化器處理→干燥→粉碎→包裝、運輸。????
膨潤土的加工技術——改性
膨潤土的表面改性就是用物理、化學、機械等方法改變膨潤土的表面結構、表面能、電性、吸附性能和反應活性等,以此提高膨潤土的使用價值。
機械力活力是利用機械力作用提高膨潤土的某些活性和性能的作用過程,包括超細粉碎和擠壓。
超細粉碎:作用強弱與粉碎時間、粉碎設備類型、機械力作用方式、粉碎環境等有關。
擠壓作用:剝片作用、溫度作用、斷鍵作用。
熱活化程度與哪些因素有關?
與熔燒時間有關:一般選擇熔燒時間為1小時即可。
與焙燒溫度有關:焙燒溫度在400-450攝氏度就可以達到活化目的。
焙燒前后膨潤土比表面積對比數據
吸附劑 |
天然膨潤土 |
400℃焙燒土 |
450℃焙燒土 |
600℃焙燒土 |
700℃焙燒土 |
比表面積(m2/g) |
310 |
360 |
370 |
86 |
40 |
膨潤土酸活化是利用各種酸(硫酸、硝酸、鹽酸、草酸)以不同濃度在一定條件下對膨潤土進行活化處理。
濕法工藝:原礦破碎→分散制漿→提純→改型→覆蓋→過濾→烘干→破碎→產品包裝
預凝膠法:原礦粉碎→分散制漿→改型提純→抽取水分→加熱除水→預凝膠產品
干法工藝:提純的銷蒙脫石+覆蓋劑→加熱混合→擠壓→干燥→破碎→包裝
膨潤土加工技術——鈉化改型
鈉基膨潤土較鈣基膨潤土具有更高的吸水率和熱穩定性能,更強的可塑性和粘結性,以及更優異的膠體懸浮液觸變性、潤滑性。因此,鈣基壺潤土的鈉化改型是提高其應用價值和經濟價值的有效途徑之一。
膨潤土的鈉化主要是用 Na+將膨潤土晶層間中可置換的陽離子Ca2+或 Mg2+置換出來,反應式如下:Ca2+-蒙脫石+2Na+=2Na*-蒙脫石+Ca2+
鈉化改型主要有懸浮液法(濕法)、堆場鈉化法(陳化法)和擠壓法等,原料→手選→破碎→提純→鈉化→擠壓→干燥→粉碎→包裝
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膨潤土及其深度開發產品經過100多年的研究和應用,在工農業生產和科學領域已經發揮了重要作用。未來應加大膨潤土的有效利用的研究,大力發展膨潤土的高、精、尖產品,向著生產規模化、產品系列化的方向發展。
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文章來源:中國粉體網
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