第九章粘土矿物加工工艺.ppt

第九章粘土矿物加工工艺 主要教学内容： 膨润土概述; *膨润土的钠化技术； #产品的性能测定。 教学目的要求： 掌握膨润土的钠化工艺； 掌握钠基膨润土的性能测试方法； 了解膨润土的属性、性质及用途。 教学方法与手段： 讲授；多媒体 讨论、思考题、作业： 膨润土钠化改型的原理。 与干法改型相比湿法改型的优缺点是什么？ 参考资料： 姜桂兰，张培萍等编。膨润土加工与应用。北京：化学工业出版社。2005。 杨雅秀，张乃娴著。中国粘土矿物。北京：地质出版社。1994。 9.1 概述 9.1.1 膨润土的矿物组成及蒙脱石的结构 1、矿物组成 主要矿物为蒙脱石，其次伊利石、长石及石英等。其性质取决于蒙脱石。 2、蒙脱石的晶体结构 9.1.2 膨润土属性分类 膨润土的可交换性阳离了种类、数量和比例，在膨润土实用工艺技术上具有重要意义，它是评价膨润土质量的重要指标之一，又是划分属性的依据。 1、碱性系数法(ENa+十EK+／ECa２+十EMg２＋)来划分（欧美国家）。 (1)钠基膨润土：碱性系数＞1。 (2)钙基膨润土：碱性系数＜1。 我们国家《膨润土矿地质勘探规范》采用的属性分类如下： 9.1.3 蒙脱石的性能 1、晶格置换 2、电负性； 3、离子交换性。蒙脱石对几种阳离子的交换能力顺序：Li+＜Na+ ＜ K +＜ NH4+＜ ＜ Mg2+ ＜ Ca2+ ＜ Ba2+ 4、膨胀性 5、分散悬浮性 6、触变性、可塑性及粘结性 7、吸附性 8、化学稳定性 9.2 人工改型钠基土（钠化改型） 1、原理：将外加的钠离子挤压插入蒙脱石层间，进行阳离子交换，形成钠蒙脱石。（交换性） 2、改型剂（钠化剂）：钠盐。 3、钠化方法 (1)堆场法钠化：干粉+3-5%钠盐（溶解）-拌匀—堆放（30%水分）--老化（7-10天）--干燥—磨粉。 膨润土钠化因素-水平表 （2）悬浮法 土＋纯碱－矿浆（１：１０)—在一定温度下搅拌－脱水－干燥－粉磨． 与湿法提纯结合使用． 以碳酸钠为改型剂的湿法改型工艺如下： 膨润土钠化正交实验表 （３）挤压钠化法 轮碾钠化法：轮碾机碾压－老化． 双螺旋钠化法：双螺旋混料机混合（矿粉＋钠盐＋３０％水）－干燥－粉碎． 螺旋阻流挤压钠化法：螺旋混炼机混炼并造粒 对辊挤压：原料小于５毫米＋碱液－挤压－干燥． ４．性能测试 层间距及上述性质． 5. 用途 广泛用于油田，钻井泥浆。 以优质钠基膨润土为原料制备胶体级浆料． 一类为泥浆：以水为载体，膨润土为增稠剂；另一类为油浆，以柴油或原油为载体，需要有机膨润土． 9.3 膨润土凝胶制备 代替聚合物用于牙膏、化妆品等行业。 制备过程分四个阶段： 1、精选提纯：选用高纯天然钠基或人工钠基膨润土； 2、边缘改性：用磷酸盐或焦磷酸钠。降低粘度，便于提纯。 3、胶凝：用高价阳离子使蒙脱石颗粒重新締合。 加入高价盐，与磷酸盐反应，解除磷酸盐原来的作用。提高粘度及触变性。4 9.4 ４A合成沸石 一种典型的酸处理衍生物。一种新型洗涤剂助剂，代替三聚磷酸钠。 1.工艺流程及化学反应 酸处理膨润土形成硅凝胶，再加入一定量铝酸钠和氢氧化钠，调整到符合NaA合成沸石的摩尔比，在一定条件下成胶、晶化、过滤即得到NaA沸石。 反应式：12SiO2+12NaAlO2+27H2O—Na12[AlO2.SiO2]12.27H2O. 2.工艺条件： (1)酸化阶段：土：酸＝100：2-10； 温度100； 酸浓度10-50% (2)偏铝酸钠加入量比：Na2O/Al2O3=1.5(mol)，2-3小时； (3)成胶阶段：Si/Al=2.8-3.0 保温老化0.5-4小时，净化时间数小时，分离后水分30-20%，母液含碱4-5%，值9-10； 干燥温度100，产品含水15-20%。 3、物料平衡计算 以生产每吨沸石为准，计算其它组分的用量。344。 基本配比：硫酸（93%）0.618；膨润土0.980；氢氧化铝0.504；氢氧化钠1.237；30%碱液；软水10吨。 4、漂白处理 根据要求可以在40℃温度下进行还原漂白工艺。 如化妆品凝胶的基本生产工艺： 矿石—粉碎—浸泡—搅拌—除砂—表面改性—边缘改性—提纯—漂白—凝胶化—产品。 产品性能：吸蓝量98.77mmol/100g，阳离子交换容量70.37mmol/100g膨胀容85，pH值8.4，白度78. 产品性能： 吸蓝量98.77mmol/100g， 阳离子交换容量70.37mmol/100g， 膨胀容85， pH值8.4， 白度78。 9.5　活性白土 酸性白土：天然产出的具有酸性、催化性能的黏土矿物。 活性白土：以钙基膨润土为原料经过酸处理后的产品。 1、原理 用无机酸（硫酸多用）浸泡膨润土，膨润土中的金属离子会被酸溶解出来