专利名称：：一种无需添加分散剂的坡缕石提纯方法
技术领域：
：本发明涉及一种在不添加任何分散剂的前提下，从坡缕石原土中提取纯坡缕石的方法。
背景技术：
：在坡缕石(又称凹凸棒石)粘土原土中，坡缕石往往和石英、方解石、白云石以及长石等杂质矿物共生。这些杂质矿物降低了坡缕石粘土的胶体性能和吸附性能。限制了其在多种工业领域的应用。而坡缕石经过提纯加工后，在化妆品、农业土壤改良、饲料、医药载体、石油化工等领域拥有美好的应用前景。高纯坡缕石是一种高附加值的工业产品。坡缕石的是一种纤维状的粘土矿物，其纤维长度一般为微米级，也有少数品种的坡缕石纤维为毫米级。由于矿物纤维呈絮状结构结合，坡缕石原土中的杂质矿物又往往被夹裹在这样的絮状结构中，致使常规的提纯方法(重力沉降，搅拌，浮选，超声分离等)无能为力。通过干磨再结合常规的重力沉降、浮选等技术也可以明显提高坡缕石的纯度，但对坡缕石纤维的破坏较大，影响其后期的工业应用。先前也有学者通过添加焦磷酸钠、六偏磷酸钠、苏打等试剂进行提纯(蔡元峰，2003;金叶玲，2004;陈天虎，2005)，虽然能获得高纯坡缕石，但是有几个缺点(1)提纯过程繁琐，(2)在实验室提纯效果不错，但难以在工业上推广，(3)引入了其他包括分散剂在内的其他杂质。目前工业上应用的提纯技术大多基于添加有机分散剂，其提纯效果明显，可获得纯度大于95%的高纯坡缕石。比如美国专利[P]6，130,179(Sampsonef2000)和[P]6，444,601(Purcelleffl/.,2001)以及中国专利[P〗1792429(尹琳等，2007)。但这些提纯技术仍然是基于添加分散剂的方案。由于引入了其它有机物,有机分散剂附于坡缕石表面，制约了坡缕石的工业性能和工业应用范围。而且在后期处理过程中难以除去吸附于粘土表面的残余分散剂。此外分散剂的质量控制，分散剂分子量范围，搅拌方式和后期的浆液分离都增加了提纯技术的成本，限制了技术的推广前景。
发明内容本发明的目的就是针对先前提纯技术中引入了分散剂这一缺点，提出一种基于不添加任何分散剂的绿色提纯技术，提纯的坡缕石纯度可达95%以上，完全满足高纯坡缕石的参数要求，而且步骤简单。同时消除了有机物对坡缕石表面性质的影响，最终达到提纯的目的。经过实验室的提纯小试，已经可以一次完成100g坡缕石原土粉末的提纯，具有良好的应用前景。本发明的技术方案为在不添加任何分散剂前提下的提纯方法，其特征是将坡缕石矿石粉碎，将得到的坡缕石粉末与蒸馏水按照一定水土比在容器中混合(比如瓶、池、塔、罐等)中，进行缓慢的搅拌。搅拌一段时间后，将浆液静置，直至获得稳定的坡缕石胶体，然后去处底部的沉淀，最后将胶体釆用日晒或者相关干燥设备烘干，获得纯土。底部沉淀土渣可以重复上述步骤进行多次提纯。上述方法中，不添加任何分散剂，利用磁力搅拌或机械搅拌(电动马达带动搅拌转叶)进行提纯，如选择机械搅拌，其搅拌转叶需尽量贴近搅拌容器底部。上述方法中，用于提纯的坡缕石粉末粒度小于200目。上述方法中，坡缕石粉末需要使用含阴阳离子较少的水混合，一般选择蒸馏水或去离子水。上述方法中，和粘土混合的比例(水土比)在25:1-100:1之间，具体视坡缕石矿石性质而定。水土比低于要求，则静置后难以获得稳定的坡缕石胶体。上述方法中，需要选择150—600r/min的搅拌速度，具体转速需根据矿石化学特征、水土比以及搅拌器参数而定。上述方法中，搅拌时间在4一12小时之间，具体时间视水土比和搅拌器参数而定。上述方法中，静置时间视容器高度以及纯度要求而定，其判断标准为坡缕石胶体是否稳定。且静置时间越长，胶体中坡缕石的纯度越高。基于上述提纯方法，选取采自江苏盱眙龙王山的坡缕石矿石进行提纯实验，获得了基本的技术参数(原土中坡缕石含量为80%;坡缕石含量高于95%定义为纯土；回收纯土都在110摄氏度烘干；搅拌方式为磁力搅拌)。表一不同搅拌时间下的坡缕石纯土回收率(200目粉末，水土比:50/1，200r/min，静置容器中液面高20cm，静置12小时，底部土渣不进行重复提纯)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表二不同搅拌速度下的坡缕石纯土回收率(200目粉末，水土比:50/1，搅拌6小时，静置容器中液面高20cm，静置12小时，底部土渣不进行重复提纯)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表三不同静置时间下的坡缕石纯土回收率(200目粉末，水土比:50/1，搅拌6小时，200r/min，静置容器中液面高20cm,底部土渣不进行重复提纯)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本发明的优点l.充分利用天然粘土矿物的胶体性能。2.未引入任何第三方有机物(蒸馏水除外)，最大限度的降低了残余分散剂对坡缕石表面的影响。3.该方法简单实用，成本低廉，除搅拌器和干燥设备外无需其他仪器。4.提纯得到的底部土渣可进行多次重复提纯。图1为实施例1中龙王山原土和提纯获得的纯土XRD图。图2为实施例2中官山原土和提纯获得的纯土XRD图。图3为实施例3中马腰山原土和提纯获得的纯土XRD图。图4为实施例4中贵州长纤维原土和提纯获得的纯土XRD图。图5为实施例5中马腰山原土和提纯获得的纯土XRD图。所有图的坐标中横轴为26角，纵轴为衍射强度。具体实施方式下面通过具体实例进一步说明本发明涉及的坡缕石提纯方式。实施例1.盱眙龙王山坡缕石的提纯。采自盱眙龙王山的坡缕石原土所含主要杂质为石英，坡缕石含量约80%，矿石呈灰白色，纤维长度为微米级。先将采自龙王山的坡缕石矿石粉碎研磨至200目，然后将10g样品粉末和300ml蒸馏水在1L圆底烧瓶中混合，并将容器置于磁力搅拌器上进行搅拌。在转速为400r/min的速度下搅拌6小时，然后停止搅拌，将浆液直接在容器中静置12小时。静置完成后，浆液出现明显分层，上部为稳定的坡缕石胶体，底部为含杂质的坡缕石土渣。将上部胶体取出，在烘箱中IIO摄氏度烘干，获得2.5g坡缕石纯土。将底部沉淀取出，重新加入300ml蒸馏水，重复上述提纯过程，获得l.lg坡缕石纯土。如图一，经过XRD(粉晶X衍射)检验，石英的最强峰(101)衍射峰几乎消失。选用内标法(熊飞等，2005;李真等，2006)测得其纯度为97.6%。实施例2.安徽官山灰白色坡缕石的提纯采自安徽官山的坡缕石原土主要杂质为石英，坡缕石含量约80%，为灰白坡缕石，吸附性能优越，纤维长度为微米级，但粘土纤维较之其他样品较短。先将采自安徽的坡缕石矿石粉碎研磨至200目，然后将得到的10g样品粉末和750ml蒸馏水在1.5L圆底烧瓶中混合，并将容器置于磁力搅拌^上进行搅拌。在转速为350r/min的速度下搅拌6小时。停止搅拌后，将浆液直接在容器中静置12小时。静置完成后，浆液出现明显的分层，上部为稳定的坡缕石胶体，底部为含杂质的坡缕石土渣。将上部胶体取出，在110摄氏度烘干，获得2.38坡缕石纯土。如图二，经过XRD检验，石英的最强峰(101)衍射峰消失。选用内标法测得其纯度，纯度为97.2%。实施例3.盱眙马腰山坡缕石原土的提纯盱眙马腰山坡缕石原土的主要杂质为非晶态蛋白石和石英，坡缕石含量约82%，蛋白石含量高于5%，矿石呈土黄色，纤维长度为微米级。先将采自盱眙马腰山的矿石粉碎研磨至200目，然后将得到的10g样品粉末和400ml蒸馏水在1L圆底烧瓶中混合，并将容器置于磁力搅拌器上进行搅拌。在转速为350r/min的速度下搅拌6小时。然后停止搅拌，将浆液直接在容器中静置12小时。静置完成后，浆液出现明显分层，上部为稳定的坡缕石胶体，底部为含杂质的坡缕石土渣。将上部胶体取出，在110摄氏度烘干，获得2.6g坡缕石纯土。如图三，经过XRD检验，石英的最强峰(101)的衍射峰几乎消失。选用内标法测得其纯度，纯度为98.2%，表明所含蛋白石也基本被除去。实施例4.贵州长纤维坡缕石原土的提纯贵州长纤维坡缕石原土的主要杂质为方解石和石英，坡缕石含量小于30%，矿石呈土黄色，粘土纤维明显长于其余坡缕石样品，长度为毫米级。先将采自贵州的坡缕石矿石粉碎研磨，因为纤维较长，矿物集合体类似于木屑，不易粉碎，需要在研钵中入少量蒸馏水进行湿磨。然后将研磨得到的3g样品和250ml蒸馏水在1L圆底烧瓶中混合,并将容器置于磁力搅拌器上进行搅拌。在转速为300r/min的速度下搅拌6小时。然后停止搅拌，将浆液直接在容器中静置6小时。静置完成后，桨液出现明显的分层，上部为稳定的坡缕石胶体，底部为含杂质的坡缕石土渣。对于长纤维样品，其附于纤维表面的方解石难以除去，提纯效果明显不如短纤维样品。上层胶体烘干后获得的土样还要进行多次提纯才能取得明显的提纯效果。本实例共重复进行3次提纯，且每次提纯过程中，底部土渣抛弃，只保留上层胶体部分。提纯后获得0.35g样品。如图四，经过XRD检验，方解石最强峰(104)衍射峰和石英的最强峰(101)衍射峰明显减弱。由于纯度较低，采用测量比表面方式估计其纯度，其比表面在提纯后从17m2/g上升到57m2/g，据此可知其纯度提高至原来的三倍。实施例5.利用机械搅拌方式的盱眙马腰山坡缕石提纯采自盱眙马腰山的坡缕石原土主要杂质为非晶态蛋白石和石英，坡缕石含量约82%，纤维长度为微米级。先将采自盱眙马腰山的矿石粉碎研磨至200目，然后将5g样品粉末和300ml蒸馏水在500ml烧杯中混合。并将电动搅拌器的转叶伸入容器浆液中，转叶尽量紧贴容器底部。在转速为350r/min的速度下搅拌10小时。然后停止搅拌，将浆液直接在容器中静置12小时。静置完成后，浆液出现明显的分层，上部为稳定的坡缕石胶体，底部为含杂质的坡缕石土渣。将上部胶体取出，在110摄氏度烘干，获得约l.Og坡缕石纯土。如图五，经过XRD检验，石英的最强峰(101)衍射峰几乎消失。选用内标法测得其纯度为95.2%。权利要求1.一种无需添加分散剂的坡缕石提纯方法，其特征在于按照如下步骤进行(1)将坡缕石粉末和蒸馏水(或去离子水)混合后搅拌，搅拌方式为磁力搅拌或机械搅拌。(2)搅拌后获得坡缕石浆液，然后将浆液静置，直至获得稳定的坡缕石胶体，上层为坡缕石胶体，下层为含杂质的坡缕石土渣。(3)将上层胶体溶液取出烘干，获得纯度为90％以上的坡缕石纯土。(4)底层土渣可以重复上述步骤进行提纯。2.根据权利1所述的反应步骤，其特征是不添加任何分散剂，利用磁力搅拌或机械搅拌(电动马达带动搅拌转叶)进行提纯，如选择机械搅拌，其搅拌转叶需尽量贴近搅拌容器底部。3.根据权利1所述的反应步骤，其特征是用于提纯的坡缕石粉末粒度小于200目。4.根据权利1所述的反应步骤，其特征是坡缕石粉末需要和含阴阳离子较少的水样，一般选择蒸馏水或去离子水。5.根据权利1所述的反应步骤，其特征是:水和粘土混合的比例(水土比)在25:1-100:1之间，具体视坡缕石矿石性质而定。水土比低于要求，则静置后难以获得稳定的坡缕石胶体。6.根据权利1所述的反应步骤，其特征是需要选择150—600r/min的搅拌速度，具体转速需根据矿石化学特征、水土比以及搅拌器参数而定。7.根据权利1所述的反应步骤，其特征是搅拌时间在4一12小时之间，具体时间视水土比和搅拌器参数而定。8.根据权利1所述的反应步骤，其特征是静置时间视容器高度以及纯度要求而定，其判断标准为坡缕石胶体是否稳定。且静置时间越长，胶体中坡缕石的纯度越高。全文摘要本发明提供了一种无需添加任何分散剂的坡缕石提纯方法，目的在于不引入任何分散剂的前提下，获得高纯坡缕石，避免残余无机或有机分散剂对坡缕石表面性质的影响。其特征是，将坡缕石原土粉末和蒸馏水(或去离子水)按一定比例混合，通过调节搅拌方式以及搅拌条件(搅拌速度、搅拌时间等)获得稳定的粘土胶体，然后将胶体和底部沉淀分离并将胶体烘干，从而获得高纯坡缕石。本发明充分利用了坡缕石粘土的胶体性能，提纯效果明显，简单实用，成本低廉，不会引入其他杂质，具有广阔的应用前景。文档编号C01B33/00GK101224892SQ20071019065公开日2008年7月23日申请日期2007年11月28日优先权日2007年11月28日发明者坤何,琳尹,真李,飞熊申请人:南京大学