专利名称：一种有机粘土的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种材料的生产方法，尤其是涉及一种改性的有机粘土的生产方法。
背景技术：
目前国内外生产有机粘土的工艺一般包括如下工艺步骤原矿粘土湿法分散、改型、提纯，提纯后的悬浮液用含有机溶剂的季铵盐改性、脱水、干燥和分级包装。
采用该工艺生产的有机粘土品质稳定，但改性剂通常采用70％以上的季铵盐溶液，阳离子季铵盐被粘土吸附后，还有20～25％有机溶剂(如乙醇、甲醇、异丙醇等)不被吸附。这些溶剂在脱水工序中进入工业废水，使CODCr达到2500～4000mg/L，带来环境水污染。
发明专利申请00101420.X公开了一种有机膨润土的生产方法，其步骤依次为选矿、粉碎精选、挤压法有机改性、干燥粉碎和成品包装。挤压改性中采用十二-十八烷基季胺盐为覆盖剂在螺旋挤压机上挤出。
发明专利申请03116258.4公开了一种微波合成有机膨润土的方法，将表面活性剂按膨润土原土的阳离子交换容量的20～200％CEC溶于水中，其质量固液比范围在1∶5～1∶500，加入经干燥、过筛的膨润土原土，放入100～5000W微波功率的微波反应器，辐照10s-30min，过虑，洗去游离的表面活性剂，微波干燥，于60～120℃下烘干，烘干时间为30min～24hr，研磨、过筛，得到有机膨润土。
上述工艺中，由于醇类溶剂的大量使用，同时工业废水需进行兼氧或厌氧、耗氧活性污泥法处理，这两个方面使生产成本大大提高。
发明专利ZL02103804.X公开了一种干法生产有机膨润土的方法，主要适用将天然钙基膨润土通过人工改性成为高价值的有机膨润土。是将天然钙基膨润土加纯碱在混炼设备中，交换反应生成钠基膨润土，然后加入活化剂，混匀、反应；再加入有机覆盖剂，充分加热、混合、反应。最后用螺旋挤压机挤出成条状物，挤出物经烘干、磨粉成有机膨润土粉末。
该工艺虽然不产生或仅产生少量工业废水，但季铵盐仍含有大量有机溶剂，并在干燥过程中与水蒸气一起挥发进入空气，对空气造成污染，并且难以治理，不是清洁生产的方法；另外，由于干法工艺提纯程度不高，有机膨润土产品质量不高，使产品的使用范围受到限制。
发明内容
本发明提供了一种清洁、成本低的有机粘土的生产方法。
一种有机粘土的生产方法，包括以下步骤(1)对原矿粘土进行打浆、沉降和离心提纯，制得粘土悬浮液；提纯后粘土悬浮液中阳离子的交换总量为(a)膨润土、锂皂石单一矿种为90～130mmol/100g；(b)海泡石、高岭土、凹凸棒单一矿种为20mmol/100g以上；(c)多种粘土混合悬浮液，根据比例不同，需达到50～130mmol/100g；(2)将制得的粘土悬浮液加热至75～95℃，季铵盐加入量是粘土悬浮液阳离子交换总量的0.8～1.2倍，加入含量为10～30％的季铵盐水溶液，在60～95℃下进行改性反应0.5～2小时；(3)对改性后的溶液进行脱水、干燥、粉碎、分级包装制得成品。
所述的原矿粘土为钠基或钙基膨润土、海泡石、锂皂石、凹凸棒、高岭土的一种或多种。
所述的含量为10～30％的季铵盐水溶液的制备方法，包括以下步骤在反应设备中装入水，蒸汽加热至65～75℃，按叔胺与水的比例为1∶2.5～4.0，投入C12-C18叔胺，保温搅拌，在60～95℃下通入氯甲烷2～6小时，反应至终点。
所述的C12-C18叔胺为十二、十四、十六、十八叔胺的一种或多种。
所述的反应设备为密闭的配有循环泵和喷淋装置或机械搅装置的反应釜。
根据本发明生产工艺制得的有机粘土产品质量好，由于不使用有机溶剂，废水中CODCr指标达到国家排放标准，污水的处理不需采用兼氧(或厌氧)、活性污泥法处理工艺，大大降低了生产成本。
具体实施例方式
一种有机粘土的生产方法，包括以下步骤(1)制备粘土悬浮液将原矿粘土打浆，控制固含量为10～20％，加水稀释至2～10％，自然沉降4小时以上，上层悬浮液采用离心机离心提纯，提纯后的悬浮液固含量控制在1.0～3.0g/100ml。原矿粘土可为钠基或钙基膨润土、海泡石、锂皂石、凹凸棒、高岭土的一种或多种，提纯后粘土悬浮液中阳离子的交换总量为(1)膨润土、锂皂石单一矿种为90～130mmol/100g；(2)海泡石、高岭土、凹凸棒单一矿种为20mmol/100g以上；(3)多种粘土混合悬浮液，根据比例不同，需达到50～130mmol/100g之间。
(2)制备10～30％季铵盐水溶液于3000L反应釜中预先加1500～2200kg自来水，用夹套或盘管蒸汽加热至65～75℃，再投入十二、十四、十六、十八叔胺或混合叔胺540～570kg，开动搅拌或开启循环泵，继续加热保温，打开氯甲烷减压阀门，缓慢向反应釜中通入氯甲烷2～6小时，控制通气速度，反应过程中反应温度逐步上升，当温度上升至95℃时，关闭蒸汽，并准备向夹套冲入冷水以控制温度，当反应釜内的反应物胺值＜0.1mg/g时，即可。反应过程中，反应釜内的气压控制在0.3Mpa.s以下，并保持通气时间2～4小时，氯甲烷通入数量为90～110公斤。
(3)制备有机粘土将步骤(1)制备的粘土悬浮液加热至75～95℃，并调PH值为3～5，按粘土悬浮液总阳离子交换量的0.8～1.2倍，加入步骤(2)中制得的10～30％的季铵盐水溶液，改性反应0.5～2小时；对改性反应后的溶液进行脱水、干燥、粉碎、分级包装制成有机粘土。
实施例1(1)取水土比为10∶1的膨润土原矿，打浆2小时后，加入改型助剂再继续打浆3小时，稀释沉降4小时，上层悬浮液用离心机提纯，差速15，转速为2500r/min，流量20m3/h。提纯后的浆液固含量为2.4g/100ml，固体含量120kg，阳离子交换容量92mmol/100g。
(2)于3000L带有夹套并配有循环泵和喷淋装置的反应釜中，加入自来水2200kg，并用蒸汽夹套加热至65℃，投入十八/十六叔胺混合物560kg，其中C18占68.2％，C16占27.1％。开启循环泵喷淋，打开氯甲烷钢瓶减压阀，缓慢通入氯甲烷，随着反应进行，温度逐渐升至90℃，反应釜内的气压控制在0.3Mpa.s以下，可通过关闭氯甲烷或降低温度来控制。通入氯甲烷4小时，取样分析胺值，胺值为0.07mg/g，反应到终点。氯甲烷的通气量为95kg，经测试，季铵盐的含量为22.4％，该批季铵盐水溶液备用。
(3)将(1)制备得到的粘土悬浮液加热到85℃，投入22.4％季铵盐水溶液171kg，季铵盐加入摩尔数与总离子交换量为1∶1，反应1小时，脱水、干燥、粉碎、分级包装。
经测试，工业废水CODCr为91mg/L；产品按HG/T2248标准测试I类粘度6.3Pa.s。
实施例2(1)取膨润土原矿与海泡石按重量比为2∶1混合，投入打浆，水∶土为15∶1，打浆1小时，投入改型助剂后继续打浆3小时，用水稀释至固含量为5％，搅拌均匀沉降6小时后，按实施例1中步骤(1)进行离心提纯，提纯后悬浮液测试含固量1.8g/100ml，固含总量90kg，阳离子交换总量77mmol/100g。
(2)将(1)中制备得到的粘土悬浮液加热至85℃，按阳离子交换总量的0.8倍，加入实施例1中步骤(2)的季铵盐水溶液108kg，反应0.5小时，再经脱水、干燥、粉碎、分级包装。
本实例中工业废水CODCr为72mg/L；产品按HG/T2248标准测试I类粘度为3.5Pa.s。
实施例3(1)取膨润土原矿与凹凸棒，按重量比为3∶1投入打浆，水∶土为15∶1，打浆2小时，投入改型助剂后继续打浆2小时，用水稀释至固含量为4％，搅拌均匀沉降6小时后，按实施例1中步骤(1)进行离心提纯，提纯后悬浮液测试含固量1.2g/100ml，固含总量100kg，阳离子交换总量85mmol/100g。
(2)于3000L带有夹套并配有循环泵和喷淋装置的反应釜中，加入自来水1500kg，并用蒸汽夹套加热至65℃，投入C18、C16、C14、C12叔胺混合物540kg，其中C18占70％，C16占23％，C14占4.5％，C12占1.5％，。开启循环泵喷淋，打开氯甲烷钢瓶减压阀，缓慢通入氯甲烷，随着反应进行，温度逐渐升至90℃，反应釜内的气压控制在0.3Mpa.s以下，可通过关闭氯甲烷或降低温度来控制。通入氯甲烷4小时，取样分析胺值，胺值为0.07mg/g，反应到终点。氯甲烷的通气量为90kg，经测试，季铵盐的含量为28％，该批季铵盐水溶液备用。
(2)将(1)中制备得到的粘土悬浮液加热至75℃，按阳离子交换总量的1倍，加入上述步骤(2)的季铵盐水溶液104kg，反应1小时，再经脱水、干燥、粉碎、分级包装。
本实例中工业废水CODCr为81mg/L；产品按HG/T2248标准测试I类粘度为3.0Pa.s。
实施例4(1)取膨润土原矿与高岭土按重量比为2∶1，投入打浆，水∶土为1∶10，打浆2小时，投入改型助剂后继续打浆3小时，用水稀释至固含量为45g/100ml，搅拌均匀沉降6小时后，按实施例1中步骤(1)进行离心提纯，提纯后悬浮液测试含固量2.8g/100ml，固含总量40kg，阳离子交换总量56mmol/100g。
(2)于3000L带有夹套并配有循环泵和喷淋装置的反应釜中，加入自来水2200kg，并用蒸汽夹套加热至65℃，投入C18、C16叔胺混合物540kg，其中C18占71％，C16占28％。开启循环泵喷淋，打开氯甲烷钢瓶减压阀，缓慢通入氯甲烷，随着反应进行，温度逐渐升至90℃，反应釜内的气压控制在0.3Mpa.s以下，可通过关闭氯甲烷或降低温度来控制。通入氯甲烷4小时，取样分析胺值，胺值为0.10mg/g，反应到终点。氯甲烷的通气量为93.8kg，经测试，季铵盐的含量为17.8％，该批季铵盐水溶液备用。
(3)将(1)中制备得到的粘土悬浮液加热至90℃，按阳离子交换总量的0.8倍，加入上述步骤(2)的季铵盐水溶液152.6kg，反应2小时，再经脱水、干燥、粉碎、分级包装。
本实例中工业废水CODCr为61mg/L；产品按HG/T2248标准测试I类粘度为5.2Pa.s。
实施例5(1)取膨润土与锂皂石按重量比为1∶1，投入打浆，水∶土为10∶1，打浆2小时，投入改型助剂后继续打浆3小时，用水稀释至固含量为4.2g/100ml，搅拌均匀沉降6小时后，按实施例1中步骤(1)进行离心提纯，提纯后悬浮液测试含固量2.2g/100m1，固含总量110kg，阳离子交换总量125mmol/100g。
(2)于3000L带有夹套并配有循环泵和喷淋装置的反应釜中，加入自来水2200kg，并用蒸汽夹套加热至65℃，投入C18、C16、C14叔胺混合物570kg，其中C18占68.2％，C16占24.3％、C14占5％。开启循环泵喷淋，打开氯甲烷钢瓶减压阀，缓慢通入氯甲烷，随着反应进行，温度逐渐升至90℃，反应釜内的气压控制在0.3Mpa.s以下，可通过关闭氯甲烷或降低温度来控制。通入氯甲烷4小时，取样分析胺值，胺值为0.09mg/g，反应到终点。氯甲烷的通气量为110kg，经测试，季铵盐的含量为24.2％，该批季铵盐水溶液备用。
(3)将(1)中制备得到的粘土悬浮液加热至95℃，按阳离子交换总量的1.2倍，加入步骤(2)的季铵盐水溶液191kg，反应2小时，再经脱水、干燥、粉碎、分级包装。
本实例中工业废水CODCr为97mg/L；产品按HG/T2248标准测试I类粘度为4.5Pa.s。
实施例6(1)取膨润土∶锂皂石∶海泡石∶凹凸棒比例为2∶2∶1∶1，投入打浆，水∶土为10∶1，打浆2小时，投入改型助剂后继续打浆3小时，用水稀释至固含量为4.0g/100ml，搅拌均匀沉降6小时后，按实施例1中步骤(1)进行离心提纯，提纯后悬浮液测试含固量1.2g/100ml，固含总量70kg，阳离子交换总量80mmol/100g。
(2)于3000L带有夹套并配有循环泵和喷淋装置的反应釜中，加入自来水2200kg，并用蒸汽夹套加热至65℃，投入C18、C16叔胺混合物540kg，其中C18占30％，C16占70％，C14占2.5％。开启循环泵喷淋，打开氯甲烷钢瓶减压阀，缓慢通入氯甲烷，随着反应进行，温度逐渐升至90℃，反应釜内的气压控制在0.3Mpa.s以下，可通过关闭氯甲烷或降低温度来控制。通入氯甲烷4小时，取样分析胺值，胺值为0.08mg/g，反应到终点。氯甲烷的通气量为95kg，经测试，季铵盐的含量为25.1％，该批季铵盐水溶液备用。
(3)将(1)中制备得到的粘土悬浮液加热至90℃，按阳离子交换总量的1倍，加入实施例1中步骤(2)的季铵盐水溶液78kg，反应0.5小时，再经脱水、干燥、粉碎、分级包装。
本实例中工业废水CODCr为62mg/L；产品按HG/T2248标准测试I类粘度为3.1Pa.s。
实施例7(1)取海泡石，投入打浆，水∶土为10∶1，打浆2小时，投入改型助剂后继续打浆3小时，用水稀释至固含量为3.2g/100ml，搅拌均匀沉降6小时后，按实施例1中步骤(1)进行离心提纯，提纯后悬浮液测试含固量1.2/100ml，固含总量60kg，阳离子交换总量36mmol/100g。
(2)于3000L带有夹套并配有循环泵和喷淋装置的反应釜中，加入自来水2200kg，并用蒸汽夹套加热至65℃，投入C18叔胺混合物560kg，其中C18占95.80％，C16占2.3％。开启循环泵喷淋，打开氯甲烷钢瓶减压阀，缓慢通入氯甲烷，随着反应进行，温度逐渐升至90℃，反应釜内的气压控制在0.3Mpa.s以下，可通过关闭氯甲烷或降低温度来控制。通入氯甲烷4小时，取样分析胺值，胺值为0.07mg/g，反应到终点。氯甲烷的通气量为95kg，经测试，季铵盐的含量为22.5％，该批季铵盐水溶液备用。
(3)将(1)中制备得到的粘土悬浮液加热至90℃，按阳离子交换总量的1倍，加入步骤(2)的季铵盐水溶液33.4kg，反应2小时，再经脱水、干燥、粉碎、分级包装。
本实例中工业废水CODCr为72mg/L；产品按HG/T2248标准测试I类粘度为2.1Pa.s。
权利要求
1.一种有机粘土的生产方法，包括以下步骤(1)对原矿粘土进行打浆、沉降和离心提纯，制得粘土悬浮液；(2)将制得的粘土悬浮液加热至75～95℃，季铵盐加入量是粘土悬浮液阳离子交换总量的0.8～1.2倍，加入含量为10～30％的季铵盐水溶液，在60～95℃下进行改性反应0.5～2小时；(3)对改性后的溶液进行脱水、干燥、粉碎、分级包装制得成品。
2.如权利要求1所述的有机粘土的生产方法，其特征在于所述的原矿粘土为钠基或钙基膨润土、海泡石、锂皂石、凹凸棒、高岭土的一种或多种。
3.如权利要求2所述的有机粘土的生产方法，其特征在于提纯后粘土悬浮液中阳离子的交换总量为(a)膨润土、锂皂石单一矿种为90～130mmol/100g；(b)海泡石、高岭土、凹凸棒单一矿种为20mmol/100g以上；(c)多种粘土混合悬浮液，根据比例不同，需达到50～130mmol/100g。
4.如权利要求1所述的有机粘土的生产方法，其特征在于所述的季铵盐水溶液的制备方法包括以下步骤在反应设备中装入水，蒸汽加热至65～75℃，按叔胺与水的重量比为1∶2.5～4.0，投入C12-C18叔胺，保温搅拌，在60～95℃下通入氯甲烷2～6小时，反应至终点。
5.如权利要求4所述的有机粘土的生产方法，其特征在于所述的C12-C18叔胺为十二、十四、十六、十八叔胺的一种或多种。
6.如权利要求4所述的有机粘土的生产方法，其特征在于所述的反应设备为密闭的配有循环泵和喷淋装置或机械搅装置的反应釜。
全文摘要
本发明公开了一种有机粘土的生产方法，其步骤包括将原矿粘土打浆、沉降、离心提纯制得粘土悬浮液；以叔胺为原料，水为溶剂，通入氯甲烷，制成季铵盐含量为10～30％的水溶液，在粘土悬浮液中加入适量季铵盐水溶液进行改性反应，改性后的溶液经脱水、干燥、粉碎制成有机粘土产品。根据本发明生产工艺制得的产品质量好，废水COD
文档编号C04B33/04GK1821075SQ200610049660
公开日2006年8月23日 申请日期2006年3月1日 优先权日2006年3月1日
发明者汪平华 申请人:汪平华