一种利用NaSO₂改型膨润土的方法

专利名称：一种利用NaSO₂改型膨润土的方法
技术领域：
本发明是一种天然膨润土的改型方法，特别是指以天然膨润土矿物为原料制备高品质的 钠基膨润土的方法，属于新型材料技术范畴。 背景技术：
一、 膨润土的矿物学特征及物化性质
膨润七是以蒙脱石矿物为主要成分的粘土矿。蒙脱石为少量碱土金属的含水层状铝硅酸 盐矿物。蒙脱石晶体由两层硅氧四面体片夹一层铝氧八面体片组成，属2 : i层型[1]。由于有 些多面体中高价离子被低价位离子置换，造成晶体层间产生永久性负电荷。这种负电荷必然
要吸附交换性阳离子如&2+ 、 Na+来平衡[2]。在晶层间充满着层间水及可交换件阳离子，晶 层间吸附的阳离子是可交换的[3]。膨润土的框架结构使其具有许多特性，如膨胀、吸附和触 变性等，因此具有广泛的用途。
膨润土矿一般为白色，淡黄，因含铁量变化又呈浅灰、淡绿、粉红、黑杂等色，具蜡状、 块状，油脂光泽。硬度为l ，密度约2g/cnV'。化学组分主要是Si02、 A] 203、 H20。 FeA、 MgO 含量有时较高"]。此外，Ca、 Na、 Mg常以不同含量存在于膨润土中。
二、 钠化改型的方法及钠化剂的类型 膨润土中Na20和CaO含量对膨润土的物化性能和工艺技术特性影响颇大， 一般钠基膨润
土优于钙基膨润土，主要表现在吸水率和膨胀倍数人，阳离子交换量高，在水介质中分散性 好，胶质价高，其胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好，pH值高。因此，要制备高性能胶体 产品时，首先要对蒙脱石进行钠化改型。 (一)钠化改型的方法 膨润土的钠化改型是在一定条件下，通过加入改型剂(如Na2C03等)及一定的加工处理(挤 压、碾压等措施)，使钙基膨润土转化为钠基膨润土的加工过程。研究表明钙基膨润土在自 然条件下以聚集关态存在。因此，钙基膨润土在钠化进程中，除了必需的自由Na +夕卜，还 应当采取一定措施使晶体分离，增加钙基膨润土比表面积，加速Na +交换〔^+的进程。钙基 膨润土的钠化改型近年来取得了许多进展，归纳起来，人丄钠化处理的主要方法有以下几种,
(丄)悬浮法
这种方法是在配浆的同时向水中加入钙基膨润土和纯碱，加碱量采用最大湿粘度和最低 失水量法确定， 一般要加过量碱，液固比为1 8，经浸泡造浆后脱水，干燥，磨粉即得钠基土。
(2) 陈化法
在原矿或加工后的干粉中，按所需的*+量(常为矿石量3 % 5 %的化20)|量)化成水溶 液加入，拌匀，堆放。整个矿石含水量控制在30%左右，堆放时间7 10d ，并常翻动拌合， 老化后干燥，磨粉。该法钠化效率较差。
(3) 挤压法
此法是在加入改型剂的同时，施加一定的压力(剪切力)使蒙脱石颗粒分开，加速N^交 换Ca2+的进程。在钠化改型时，挤压是关键一步，因为①挤压起到了剥片作用，使蒙脱石颗 粒之间、晶层之间，产生相对运动而分离，从而增加了与化+离子的接触面积，易于进行充 分的离子交换。②由于挤压摩擦产生了大量热能，加快了离子运动速度，扩大了运动范围， 从而增加了反应机会与阳离子交换过速度。③蒙脱石在大的挤压作用下，化学键遭到了破坏， 产生断键。这有利于吸附相反电荷的^+离子，从而增加了钠化反应的进行。这种方法是目 前最常用的，已取得了较好的效果。 (二)钠化剂的类型
目前，钙基膨润土的钠化改型主要以Na2C03、 NaF为改型剂。但是这两种钠盐各有优缺点 Na2C03是传统的改型剂，它成本较低廉，然而使用此改型剂，改型后膨润土质量不佳，给膨润 土的使用和进一步深加工带来了一定的困难。使用NaF为改型剂，它虽可获得高质量的钠基膨 润土，但是成本较高。因此，必须寻找一种成本既低又能制备出高质量钠基膨润土的钠盐。
三.钠基膨润土的应用
由于钠基膨润土具有许多优良的工艺性能，因此其应用范围较广。目前主要应用于如下
几个方面
(1) 钻井泥浆
人工钠化改型膨润土其性能得到了改善，并优于天然产生的钠基土，造浆率提高。因此 钠化改型可使我国膨润土工业实现由粗加工向精加工，由初级产品向深加工产品过渡，充分 利用了我国的膨润土资源。
(2) 高温润滑剂
由于钠基土具有良好的热稳定性，适应于作为高温润滑剂。据研究，最高润滑温度可达
177°C，在转速大于10000r/min条件下，机械可连续运转400多小时[6]。
(3) 粘结剂
由于膨润土的分散性能好、比表面积大、亲水性强，故它的成球性能好。经钠化处理后的膨润土可用于精密铸件、高压造型和钢铸件的型砂黏结剂[7]。
(4) 环境保护
由于钠基土具有负电性，并具有多种吸附中心，因而使其具有良好的吸附性能，不仅可 以用于吸附污水处理，也可以用于消毒急救包成料。A. SafaC)zcan等[8]用钠基膨润土作为絮 凝剂处理废水中的酸性蓝193取得了较好的效果。
(5) 其它
钠化改型土用于高压造型工艺技术性能好，并可使产品质量有明显的提高和改善。此外， 钠基土在土木工程方面也有广阔的应用前景。国外在此方面应用广，用量也大，广泛用于隔 墙施工、砂浆、沉箱、打桩机、水泥和混凝土增塑添加物、隧道防护屏润滑及电线接地盖土 等。并且钠基土在陶瓷中亦可用作粘结剂和悬浮剂等。
发明内容
选用新疆丰富的NaSa为钠化改型剂，新疆夏子街地区乌兰林格矿膨润土为原料，采用改 进的挤压法制备高品质的钠基膨润土。具体方法是将提纯的膨润土粉碎，加水搅拌成奖液， 用NaSOJ寸提纯土进行钠化改型，然后干燥、粉碎，即得钠基膨润土，该钠基膨润土可广泛用 于膨润土深加工。

钠基膨润土的制备工艺流程图。
具体实施例方式
(1) 取提纯膨润土，加入一定量的水，搅拌至分散均匀。
(2) 在膨润土泥浆中加入一定量的NaS(X，常温下搅拌一段时间，干燥、粉碎，制成钠基 膨润土。参考文献 S. Das Gupta. Bentonite deposits intercalated with the Rajmahal volcanic rocks of eastern India. Journal of Southeast Asian Earth Sciences. 1996，15(2):133-137.陈淑祥，唐欣，袁键等.南京汤山钙基膨润土钠化改型研究[J].山东科学，1999， 12 (1): 22-27闫景辉，李静梅，王巍等.膨润土化学提纯研究[J].非金属矿，2002， 25(3) :8-10. [4]栾文楼，李明路.膨润土的开发应用，地质出版社，1998吴东印，卫敏，杨康平等.膨润土的提纯与开发应用[J].矿产保护与利用，2000， (3): 14-16 [6]易发成，戴淑霞，侯兰杰等.钙基膨润土钠化改型工艺及其产品应用现状[J].中国矿业，1997， 6 (4): 65-67王林江，宋慈安,余洋.湖南临澧县白土坡膨润土特征及开发应用初探[J].地质与勘探，1999， 35 (6): 34-36 A. Safa Gzcan ， Bilge Erdem, Adnan Ozcan . Adsorption of Acid Blue 193 from aqueous solutions onto Na_bentonite and DTMA - bentonite. Journal of Colloid and Interface Science 280 (2004) 44 _ 54
权利要求
1我国膨润土储量居世界第二位，主要分布在辽宁、广西、新疆、浙江等地区。其中新疆是我国膨润土远景储量最大的省份，仅新疆夏子街地区膨润土远景储量就达50亿吨。目前，膨润土选用的钠化改型剂一般为Na2CO3、NaF、NaCl等，钠化改型的方法主要有悬浮法、陈化法、挤压法，其中应用挤压法制备钠基膨润土较为广泛。本工艺是选用新疆资源非常丰富的NaSO4为钠化改型剂，新疆夏子街地区乌兰林格矿膨润土为原料，采用改进的挤压法制备高品质的钠基膨润土。该法制备的钠基膨润土膨胀容和胶质价较高，膨胀性能较好，具有良好的经济价值和应用价值，可广泛用于膨润土的进一步深加工。
2. —种利用NaS04改型膨润土的方法(1) 取提纯膨润土，加入一定量的水，搅拌至分散均匀。(2) 在膨润土泥浆中加入一定量的NaS04，常温下搅拌一段时间，干燥、粉碎，制成钠基 膨润土。
全文摘要
我国膨润土储量居世界第二位，主要分布在辽宁、广西、新疆、浙江等地区。其中新疆是我国膨润土远景储量最大的省份，仅新疆夏子街地区膨润土远景储量就达50亿吨。目前，膨润土选用的钠化改型剂一般为Na₂CO₃、NaF、NaCl等，钠化改型的方法主要有悬浮法、陈化法、挤压法，其中应用挤压法制备钠基膨润土较为广泛。本工艺是选用新疆资源丰富的NaSO₄为钠化改型剂，新疆夏子街地区乌兰林格矿膨润土为原料，采用改进的挤压法制备高品质的钠基膨润土。该法制备的钠基膨润土性能良好，膨胀容为88.5mL/g，胶质价为98.5mL/3g。该工艺成本低，经济附加值显著，可为膨润土深加工提供优质原料。
文档编号C01B33/00GK101624190SQ20081013617
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月9日 优先权日2008年7月9日
发明者斌 代, 但建民, 刘志勇, 洁 张, 顾承志, 马晓伟 申请人:斌 代