一种闭式有机酸纯化硅藻土的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种高纯度、高活性、高白度、低铁硅藻土的制备方法，是一种闭式有机酸纯化硅藻土的方法。
【背景技术】
[0002]硅藻土是无定形的生物成矿的硅质矿物。主要化学成分为非晶体二氧化硅，杂质成分主要包括A1203、Fe2O3,MnO、CaO,MgO, K2O, Na2O, P2O5和有机质。通常呈白色、灰白色、浅灰色、浅黄色和深灰色，质轻多孔。随着资源的枯竭，优质硅藻土越来越少，低质量的硅藻土经过加工改性活化达到优质硅藻土的质量，是低质硅藻土开发的热门领域。
[0003]我国娃藻原土的孔体积一般为0.45?0.98cm3/g。正是由于娃藻壳体具有大量的、有序排列的微孔，从而使硅藻土具有很大的比表面积，由于硅藻土的特殊的空隙结构，使得其具有很强的吸附性，其化学稳定性高，除溶于氢氟酸外，不溶于任何强酸，易溶于碱。另外硅藻土具有容重小、熔点高、隔热、吸声等特点。
[0004]在优质硅藻土资源日趋减少和硅藻选矿精土生产技术进入产业化的背景下，开发以中低品位硅藻土矿，经过的精选和提纯，改善其活性等，对于我国低品位硅藻土资源的高效综合利用、硅藻土助滤剂产业的可持续发展以及满足相关应用行业对优质硅藻土助滤剂不断增长的需求均具有重要的意义。其中硅藻土中的铁元素存在制约了硅藻土的质量、品质和应用范围，目前有碱煅烧、常压沸酸洗法较为可行，但是处理后的铁含量依然很高，碱法与S12高温下会发生反应，对硅藻土结构有溶蚀破坏作用。常压沸酸洗涤法的工艺环境苛刻，对结构亦有机械碰撞损伤，特别是当使用硫酸时。
【发明内容】
[0005]本发明的目的主要是针对现有工艺存在的问题，为了对中低品位硅藻土精炼和改性，提供一种闭式有机酸纯化硅藻土的方法。要求在无需增加过大成本的条件下，不添加助溶剂或增白剂等其他物质，使得改性的硅藻土保留非晶态S12完美的生物多孔结构特性，处理后的硅藻土白度到达88以上，硅藻土 S12^量大于98 %，铁含量低于0.5 %，大大提高产品的质量与使用化学活性。
[0006]一种闭式有机酸纯化硅藻土的方法，包括以下步骤:
[0007]I)将初步提纯的娃藻土分散至粒度达10?30 μ m，得到娃藻土粉体；
[0008]2)将步骤I)得到的硅藻土粉体与混有盐酸和/或硝酸的有机酸溶液混合；
[0009]3)将经过步骤2)得到的混合物置于闭式耐酸反应釜中加热反应；
[0010]4)反应结束，冷却后将反应物从反应釜中取出，洗涤、干燥；
[0011]5)将步骤4)得到的干燥物在氧化环境下煅烧0.5?lh，煅烧温度300?450°C，冷却后得到成品。
[0012]本发明中所述有机酸包括溶于水的羧酸和溶于水的羟基酸，羧酸又包括一元酸和二元酸。常见的有机酸有甲酸、乙酸、苯甲酸、乙二酸、丁二酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸等，这些均可用于本发明的技术方案中。
[0013]在步骤2)使用有机酸时包括使用单一一种有机酸或不同有机酸的混合物。
[0014]进一步，在混有盐酸和/或硝酸的有机酸中，HCl和/或圆03的摩尔数占比不大于20%。
[0015]更进一步，本发明在步骤2)，所述的酸的总用量摩尔数为理论量的2?5倍。
[0016]硅藻土粉体中除Si氧化物和Al氧化物以外的其他氧化物!^(^与R反应:
[0017]Σ [TnxOmy+ (x X n) R ^ xTRn+yH20]
[0018]TnxOmy为 Fe 203、CaO、MgO、MnO、K20、Na2O 等。
[0019]其中:
[0020]R为本发明所限定的酸，
[0021]X表示任一种其他氧化物TnxOmy中金属元素T的数目，
[0022]η表示该种其他氧化物TnxOmy中金属元素T的化合价，
[0023]y表示该种其他氧化物TnxOmy中氧元素的数目，
[0024]m表示该种其他氧化物TnxOmy中氧元素的化合价，
[0025]Σ表示总和。
[0026]理论上进行完全反应所需的R的总摩尔数可以用Σ (X X η)表示。
[0027]在所述步骤3)中，在温度为60?200°C进行反应，反应时间为4?24h。其中，加热方式包括微波加热。
[0028]更进一步，为了促使步骤3)的反应进行得更加完全，还包括在步骤3)进行反应的同时震荡反应体系。
[0029]震荡的产生方式包括对反应釜进行摇动、震动或翻滚，以及使用超声装置超声处理反应体系。
[0030]所述步骤4)中，洗涤采用超声波洗涤和/或热水洗涤，所述热水温度为60?100C，洗涤至硅藻土加纯净水pH显示中性。
[0031 ] 所述步骤4)中，干燥温度为120?300 °C，干燥时间I?5h，以除去硅藻土的微孔中的水。
[0032]本发明的方法适宜处理经过初步提纯得到的硅藻土精矿。初步提纯包括用NaOH分散、初级搅拌擦洗，沉降除砂，用NaOH分散、初级悬浮分离，沉降分离，二次悬浮分离，二次搅拌擦洗、三次悬浮分离等过程。
[0033]本发明使用混有盐酸和/或硝酸的有机酸与硅藻土粉体在闭式耐酸反应釜中进行反应(这就是本发明名称“闭式有机酸纯化硅藻土的方法”的由来)，形成Σ XTRnS溶物。有机酸酸性较弱，反应温和而易于控制，有机酸通常的沸点较低，加热到高温的时候容易分解，因而也容易回收处理或进行残留处理。但是有些有机酸单用会形成不溶于水的产物，如草酸钙，所以需要混入盐酸和/或硝酸，在盐酸和/或硝酸存在下，这些不溶于水的产物就不会形成或者即使形成了也会再溶于水。反应生成的Σ xTRn等易溶物和多余的酸尤其是硅藻孔内的残留物，经过洗涤除去，并干燥除去硅藻土的微孔中的水，在煅烧步骤通过氧化充分，将硅藻土中有机物、碳除去，并保持硅藻土活性，得到高纯硅藻土。在反应时辅以震荡可以让反应器中硅藻土动起来与HNO3能够充分接触并能够快速反应，而且反应物溶液在震荡条件下快速扩散离开硅藻土骨骼，达到分离目的。
[0034]本发明的工艺方法改进了现有工艺的方法，在无需增加过大成本的条件下，不添加助溶剂或增白剂等其他物质，实现改性的硅藻土保留非晶态3102完美的生物多孔结构特性，处理后的硅藻土白度可以到达88以上，硅藻土 S12^量大于98 %，铁含量低于0.5%，大大提高了产品的质量与使用化学活性，克服现有工艺存在的问题，使中低品位硅藻土品味得到升级和提高。
【附图说明】
[0035]图1?图4是本发明实施例1制备的高纯度高活性高白度低铁硅藻土 SEM图。