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| 低品位膨潤土礦提純技術(shù)研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-02-02 11:17:26 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）隨著(zhù)科技和社會(huì )生產(chǎn)的發(fā)展，對高質(zhì)量高純度的膨潤土的需求明顯增加。膨潤土中蒙脫石的含量是評價(jià)膨潤土質(zhì)量的重要指標，常用來(lái)評判膨潤土品位的高低。
我國膨潤土資源豐富，不同產(chǎn)地的膨潤土中的鈣、鈉、鐵等的含量不同，含鐵量不同使膨潤土表現出不同的顏色。由于自然開(kāi)采的膨潤土純度不高，中低品位的膨潤土比較多，達不到現代工業(yè)生產(chǎn)的純度要求。因此，膨潤土的提純越來(lái)越受到人們的關(guān)注。膨潤土的純度可以用吸藍量和陽(yáng)離子交換量(CEC)來(lái)表征。吸藍量是指100g膨潤土在水中飽和吸附無(wú)水亞甲基藍的量(g)；CEC是指100g膨潤土可交換的陽(yáng)離子的物質(zhì)的量(mmol)。膨潤土的提純方法很多，依據提純工藝可分為干法和濕法兩種，依據分離原理可分為物理方法和化學(xué)方法提純。
1 物理方法提純
物理提純法有風(fēng)選法、重力淘洗法、離心法、旋流分級法、磷酸鹽法、超聲波振蕩法、電泳法、絮凝法等。根據膨潤土品位和產(chǎn)品純度的要求，通常需要聯(lián)合使用幾種方法。
1.1 風(fēng)選法
風(fēng)選法主要用于品位比較高的膨潤土(一般蒙脫石的含量大于80%)。它是利用天然土中雜質(zhì)礦物的硬度和密度都較大的特點(diǎn)，通過(guò)逐級分離沉降將雜質(zhì)分開(kāi)。膨潤土原礦經(jīng)破碎、干燥、風(fēng)選分級、碾磨，得到精制土。干燥分兩段進(jìn)行，首先，通過(guò)自然干燥，然后采用流態(tài)化干燥機、回轉百葉窗式烘干機、旋風(fēng)式烘干機等進(jìn)行干燥。該方法操作簡(jiǎn)便，處理量大，但產(chǎn)品的質(zhì)量不容易控制，而且容易造成嚴重的空氣污染，由于大部分膨潤土屬于中低品位，因而該方法在試驗中和工業(yè)生產(chǎn)中較少適用。
1.2 重力淘洗法
重力淘洗法又稱(chēng)自然沉降法。重力淘洗法的基本工藝為原礦粉浸水制成泥漿，然后放入沉降槽，使其自然沉降。
詹建華對鈣基膨潤土采用沉降法進(jìn)行提純。將膨潤土原礦浸泡24h后，充分攪拌30min，使膨潤土顆粒充分分散；之后進(jìn)行預沉降分選，以濾去泥沙等粗顆粒和重礦物。然后根據斯托克定律設計精細分選試驗，并重復多次分選過(guò)程，最終獲得純化膨潤土精土，通過(guò)電子顯微鏡觀(guān)察，其平均粒徑為2～5μm。
Neaman等利用自然沉降法對美國懷俄明州的Na/Ca膨潤土進(jìn)行了提純。膨潤土中除了蒙脫石之外，還含有石英3%、鉀長(cháng)石2%、斜長(cháng)石9%、碳酸鹽3%、云母2%以及其他礦物1%。大塊樣品中86.1%的顆粒粒度小于2μm，8.8%的顆粒大小在2～50μm之間，粒度大于50μm的顆粒占5.1%。將樣品溶解在水中，制成泥漿，在重力作用下，大顆粒物質(zhì)沉降，粒度小于2μm的部分顆粒被分離出來(lái)。這部分分離出來(lái)的顆粒即為純化的蒙脫石，其陽(yáng)離子交換量為71.5mmol/100g。重力淘洗法可除去長(cháng)石、石英等粒度比較大的顆粒，對膨潤土進(jìn)行粗提純。
1.3 離心法
在很多情況下，僅靠重力自然沉降分級提純膨潤土需要較長(cháng)時(shí)間。因此，一般經(jīng)自然沉降去雜質(zhì)后的懸濁液，再進(jìn)一步通過(guò)旋流、離心來(lái)強化分選，得到純度比較高的膨潤土。
Lin等用高速離心法對臺灣臺東縣的膨潤土(蒙脫石30%～40%，含綠泥石、高嶺石、伊利石等雜質(zhì))進(jìn)行了提純。將1kg原礦物溶解在4kg蒸餾水中，室溫靜置3d使礦物全部浸濕，然后經(jīng)攪拌、離心、冷凍、干燥制得純度較高的膨潤土。
武占省等考察了液固比、離心轉速和離心時(shí)間對提純的影響。當膨潤土制漿的液固比為12∶1，進(jìn)行制漿40min，采用3000r/min離心10min時(shí)，提純的產(chǎn)品中蒙脫石含量達到56.4%，回收率為45.3%。離心法有利于對低品位的膨潤土進(jìn)行提純，并且改變離心速度和離心時(shí)間，對膨潤土的提純都有影響。離心時(shí)間的增加有利于提高膨潤土中蒙脫石含量，但對膨潤土的提純效果不是特別明顯，且離心時(shí)間越長(cháng)消耗電能越多。離心轉速提高也有利于蒙脫石的分離。
1.4 旋流分級法
王澤民等將吉林省鈉基膨潤土原礦粉加水浸泡制漿，采用分級法即一級提純除沙，選出粗土進(jìn)行二級、三級提純，通過(guò)脫水、干燥、粉碎得到精土。蒙脫石含量約65%的鈉基膨潤土，經(jīng)三級提純，蒙脫石含量提高到約90%，精土的收率約45%。
鄭林偉等采用旋流分級法對浙江省安吉膨潤土進(jìn)行了提純，先將原礦膨潤土搗漿，通過(guò)旋流器分級粗選，去除部分較粗的雜質(zhì)如石英、長(cháng)石等后，蒙脫石含量有所提高，然后采用一粗二精的旋流器除砂分級提純工藝，獲得的精礦產(chǎn)品吸藍量為45.1g/100g，蒙脫石含量為94.07%，如果再增加一次精選，提純精礦產(chǎn)品的吸藍量可大于46.4g/100g。離心法提純、旋流分級法可使膨潤土中蒙脫石的含量分別提高約15%、25%。在一定條件下，分級法提純膨潤土比離心法效率更高。
1.5 磷酸鹽法
磷酸鹽法是將分散劑加入礦漿中以提高礦物在溶劑中的分散性，有利于膨潤土的提純。常用的分散劑有磷酸鈉、水玻璃、六偏磷酸鈉等。分散劑的種類(lèi)、用量都會(huì )影響提純效果。
張娜等考察了六偏磷酸鈉、水玻璃分散劑對新疆巴里坤鈉基膨潤土提純的影響。僅加入六偏磷酸鈉分散劑，產(chǎn)品純度提高約5%；加入兩種分散劑六偏磷酸鈉和水玻璃(比例為2∶1和1∶1)得到的產(chǎn)品純度更高，其中比例為1∶1時(shí)，純度最高為82.50%。
葉力佳等將內蒙古的鈣基膨潤土原礦制成15%的漿液，以0.5%的六偏磷酸鈉為分散劑，提純制備的膨潤土中土蒙脫石含量為95%，產(chǎn)品中石英、方石英、長(cháng)石顯著(zhù)降低，提純效果明顯。
張琳等對信陽(yáng)膨潤土進(jìn)行了提純研究，分散劑六偏磷酸鈉的用量為0.125%，漿液的液固比為12，p H 值= 8 ～ 9 ，室溫下攪拌8 0 m i n ，靜置沉降120min，去渣，1500r/min離心分離5min，取其上清液，105℃烘干，研磨，過(guò)200目篩，制得純化膨潤土，通過(guò)吸藍法測定蒙脫石含量為90%。但當六偏磷酸的用量超過(guò)0.125%時(shí)，蒙脫石的純度反而下降。磷酸鹽法操作簡(jiǎn)單，分散劑的加入，可降低膨潤土的團聚程度，有利于膨潤土的提純，不同品質(zhì)的膨潤土有各自最佳分散劑用量。分散劑用量不足，則礦物分散不充分，過(guò)多則會(huì )引起絮凝，增加膨潤土漿液的粘稠性，不利于提純。因此，在磷酸鹽法中，分散劑種類(lèi)及用量的選擇要適當。
1.6 超聲波振蕩法
超聲波振蕩法是利用超聲波進(jìn)行振蕩，促進(jìn)漿液分散和縮短分散時(shí)間。通常此方法不單獨使用，而是聯(lián)合其他方法。Thuc等利用超聲波對越南南部林東的膨潤土(原礦的陽(yáng)離子交換量為29.5mmol/100g，蒙脫石含量為60%)進(jìn)行了提純。使用六偏磷酸鈉為分散劑的磷酸鹽法提純制備的產(chǎn)品陽(yáng)離子交換量為32mmol/100g，蒙脫石含量為65%。對原礦漿液進(jìn)行超聲振蕩處理后， 制備的產(chǎn)品陽(yáng)離子交換量為46mmol/100g，蒙脫石含量為93%。若將原礦漿液先進(jìn)行超聲振蕩，再離心沉降，制備的產(chǎn)品陽(yáng)離子交換量為48.5mmol/100g，蒙脫石含量為98%。由此可以看出，超聲法和離心法聯(lián)合使用，可制備更高純度的膨潤土。
1.7 電泳法及絮凝法
膨潤土分散在水中后，其顆粒帶負電荷，將其懸浮液置于電場(chǎng)中，利用電泳現象，使帶負電荷的膨潤土顆粒聚集在陽(yáng)極上，達到膨潤土和其他雜質(zhì)分離的目的。電泳法提純膨潤土一般要求粒度小于2μm，提純后的膨潤土純度較高，且膨潤土中SiO2、Fe2O3減少，Al2O3增加。但由于提純設備十分昂貴，使用中耗電量大，提純成本太高。因此，電泳提純法在工業(yè)上的應用受到限制。
絮凝法是將原礦粉浸水制漿，經(jīng)離心得到高純度漿液，再利用絮凝劑進(jìn)行絮凝沉淀，過(guò)濾，向濾餅中加入反絮凝劑，得到精品。由于絮凝過(guò)程中蒙脫石顆粒迅速聚集緊縮，比表面積變小，顆粒部分表面被絮凝劑覆蓋，使其固有的膨脹、吸附和粘結等特性降低，因此限制其在某些領(lǐng)域的應用。
2 化學(xué)方法提純
采用物理方法提純膨潤土難以除盡粒度很細的方石英、部分石英、Fe2O3及混合在蒙脫石內部的雜質(zhì)，以及微量的其他粘土礦物和非粘土礦物，要制得高純度的膨潤土有時(shí)就必須采用化學(xué)提純法。
化學(xué)提純法通常是利用強堿除去方石英和石英，連二亞硫酸鈉(俗稱(chēng)保險粉)或次硫酸鹽除去
Fe2O3，以達到對粘土的漂白作用。
Alemdar等對土耳其的埃內茲的鈣基膨潤土進(jìn)行了化學(xué)方法提純。將鈣基膨潤土浸入到5% 的NaHCO3溶液中形成膠體，進(jìn)行鈉化改性，再加入檸檬酸鈉和過(guò)二硫酸鈉緩沖溶液，除去其中的鐵氧化物。然后分別用水、NaCl(1mol/L)、HCl(0.05mol/L)洗滌后除去碳酸鹽，使用過(guò)氧化氫在80℃時(shí)除去其中的有機物。經(jīng)沉降得到大量粒度小于2μm的蒙脫石。鈉化的蒙脫石在NaCl溶液中凝固，過(guò)濾，然后在蒸餾水中透析，直到電導率為7～8mS/cm，經(jīng)冷干、碾磨制備的純化膨潤土陽(yáng)離子的交換量為102mmol/100g。將膨潤土通過(guò)物理方法提純后，再進(jìn)行化學(xué)提純，除去細小的雜質(zhì)及鐵等金屬氧化物，可以得到更高純度的膨潤土。
3 總結
膨潤土提純方法眾多，要根據膨潤土的品位和應用要求，如高品位(蒙脫石含量在80%左右)的膨潤土可采取風(fēng)選法提純；低品位的膨潤土則采取濕法提純；含有長(cháng)石、方解石等粗顆粒雜質(zhì)的膨潤土可采用重力淘洗法提純；對于那些粒度與蒙脫石相近或者包裹在蒙脫石里面的雜質(zhì)需化學(xué)方法除去，而在醫療、食品上使用的膨潤土一般不能用化學(xué)法提純。
要充分利用好膨潤土資源，提高膨潤土的利用率，減少資源的浪費，這要求我們提高膨潤土的加工技術(shù)水平，促進(jìn)先進(jìn)的提純技術(shù)開(kāi)發(fā)向更環(huán)保、低能耗方向發(fā)展。
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