专利名称：用高压处理法提高凹凸棒黏土黏度的工艺方法
技术领域：
本发明属于非金属矿深加工领域，具体涉及一种用高压处理法高效提高凹凸棒黏土黏度的工艺方法。
背景技术：
凹凸棒黏土又名坡缕石或坡缕缟石，是一种具有层链状结构的镁铝硅酸盐，在我国储量丰富。凹凸棒黏土独特的结构使其在钻井泥浆、食用油脱色、功能复合肥料、干燥剂、 吸附剂和涂料等领域中得到了广泛应用。胶体性能是凹凸棒黏土最重要的性能之一，但由于凹凸棒黏土棒晶束强烈的范德华力和氢键等分子间作用力，使凹凸棒棒晶更多以稳定的聚集体形式存在，从而限制了凹凸棒黏土胶体性能的应用。目前提高凹凸棒黏土胶体性能的主要方法是通过添加增黏剂来得以实现，但该方法没有凸显凹凸棒黏土本身的性能。也有通过高速机械搅拌、挤出、超声、球磨和超细粉碎等处理方式，提高凹凸棒黏土胶体性能的大量报道。但这些处理工艺要么单一处理方式很难达到理想效果，要么存在步骤多、过程长等不足，同时多次重复导致凹凸棒棒晶变短，反而降低了黏土的胶体性能。近年来，寻找新的凹凸棒黏土棒晶束解离方法，进而提高黏土胶体性能成为关注热点。中国专利“一种用纯物理法快速高效提高凹凸棒土粘度的工艺”(CN100556806C)，采用浸泡、重复二次挤压、掺水、冷冻、加热处理等工艺，实现了凹凸棒土的有效分散，大大提高了凹凸棒土的粘度，但仍存在工艺路线长等不足；中国专利“采用离子束构筑凹凸棒土纳米网络的方法” O00910116454. 4)，采用离子束轰击方法，得到了纳米网络结构的凹凸棒黏土，但该方法受条件限制只适用于小批量生产。随着人们对超高压技术了解的深入，超高压技术在化学工业中的应用也越来越受到关注。
发明内容
本发明的目的就是提供一种用高压处理法高效提高凹凸棒黏土黏度的工艺方法， 该工艺充分凸显凹凸棒黏土的天然增黏特性，克服通过添加增黏剂增黏的不足。本发明旨在利用高压处理法提高凹凸棒黏土黏度，在高压处理过程中，物料在液体介质中体积被压缩，超高压产生的极高静压不仅会影响物料的形态，还能使物料中的氢键等发生变化，进而可用来改善物料的结构。因此，将高压处理过程引入凹凸棒黏土的处理，既实现凹土棒晶的解离又可保持较高的胶体性能，目前还没有这方面的文献报道。本发明将凹凸棒黏土经过悬浮、分离、高压处理、烘干、粉碎过程得到产品。一种用高压处理法提高凹凸棒黏土黏度的工艺方法，其特征在于该方法过程如下A悬浮将原矿凹凸棒黏土加入水中搅拌成50_120g/L的凹凸棒黏土悬浮液；B分离凹凸棒黏土悬浮液静置后在1000-3000rpm下离心10-30min，得到含水分的滤饼；
C高压处理滤饼在50-150MPa下进行高压处理10_60min ；D烘干高压处理后的滤饼在60_90°C下烘2- ；或者滤饼在_18°C环境中冷冻 2-6h 后，在 60-90°C下烘 2-6h ；E粉碎烘干的凹凸棒黏土经粉碎机粉碎即得成品，粒度< 0. 074mm。该工艺利用超高压产生的静压，可迅速实现棒晶束的有效解离，达到纳米级分散程度，提高凹凸棒黏土的黏度。本发明工艺简单，成本低廉，可规模生产。经该工艺处理的凹凸棒黏土其胶体性能可提高5-10倍。本发明具有以下优点①高压处理具有瞬间压缩、作用均勻、时间短、操作安全、耗能低和污染少等特点，首次以高压处理方法对凹凸棒黏土的棒晶聚集体实现了有效解离； ②解离后的凹凸棒黏土，其比表面积增大，胶体性能明显改善，处理后的黏土比原土其黏度可提高5-10倍；③高压处理已有专门设备，该方法高效、环保、简便易行，可实现规模化生产。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的描述实施例1 将凹凸棒黏土加入水中搅拌成60g/L的悬浮液；静置24h后在1500rpm下离心 15min ；离心后的凹凸棒黏土滤饼在60MPa下进行高压处理IOmin ；高压处理的滤饼在90°C 下烘4h ；经粉碎机粉碎即得成品，粒度< 0. 074mm。原土棒晶束中单根纤维晶的平均直径在 45nm左右，长度1.8μπι。形貌分析表明，经该过程处理后的凹凸棒黏土棒晶聚集体得到较好的解离，单根纤维晶的平均直径在45nm左右，长度1. 7 μ m。原土黏度为425mPa *s，处理后样品的黏度为^82mPa · s,比未处理提高了约6倍。实施例2 将凹凸棒黏土加入水中搅拌成90g/L的悬浮液；静置24h后在3000rpm下离心 30min ；离心后的凹凸棒黏土滤饼在90MPa下进行高压处理30min ；高压处理的滤饼在70°C 下烘4h ；经粉碎机粉碎即得成品，粒度< 0. 074mm。原土棒晶束中单根纤维晶的平均直径在 45nm左右，长度1.8μπι。形貌分析表明，经该过程处理后的凹凸棒黏土棒晶聚集体得到较好的解离，单根纤维晶的平均直径在45nm左右，长度1. 6 μ m。原土黏度为425mPa · s，处理后样品的黏度为3415mPa · s,比未处理提高了 8倍。实施例3 将凹凸棒黏土加入水中搅拌成90g/L的悬浮液；静置24h后在3000rpm下离心30min ；离心后的凹凸棒黏土滤饼在90MPa下进行高压处理60min ；高压处理的滤饼在-18°C环境中冷冻4h后在80°C下烘4h ；经粉碎机粉碎即得成品，粒度< 0. 074mm。原土棒晶束中单根纤维晶的平均直径在45nm左右，长度1.8μπι。形貌分析表明，经该过程处理后的凹凸棒黏土棒晶聚集体得到较好的解离，单根纤维晶的平均直径在45nm左右，长度 1. 65 μ m。原土黏度为425mPa *s，处理后样品的黏度为4382mPa-s,比未处理提高了 10倍。
权利要求
1. 一种用高压处理法提高凹凸棒黏土黏度的工艺方法，其特征在于该方法过程如下 A悬浮将原矿凹凸棒黏土加入水中搅拌成50_120g/L的凹凸棒黏土悬浮液； B分离凹凸棒黏土悬浮液静置后在1000-3000rpm下离心10-30min，得到含水分的滤饼；C高压处理滤饼在50-150MPa下进行高压处理10_60min ；D烘干高压处理后的滤饼在60-90°C下烘2- ；或者滤饼在-18°C环境中冷冻2- 后，在 60-90°C下烘 2-6h ；E粉碎烘干的凹凸棒黏土经粉碎机粉碎即得成品，粒度< 0. 074mm。
全文摘要
本发明公开了一种用高压处理法提高凹凸棒黏土黏度的工艺方法。本发明将凹凸棒黏土经过悬浮、分离、高压处理、烘干、粉碎过程得到产品。利用超高压产生的静压，可迅速实现棒晶束的有效解离，达到纳米级分散程度，提高凹凸棒黏土的黏度。该工艺处理的凹凸棒黏土其胶体性能可提高5-10倍。
文档编号C01B33/40GK102198945SQ20101014896
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者杨效和, 林作川, 沈培友, 王文波, 王爱勤, 郑礼根 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所, 江苏玖川纳米材料科技有限公司