专利名称：一种高纯度蒙脱石环保生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高纯度蒙脱石环保生产工艺，尤其涉及一种从膨润土中提取高纯蒙脱石的环保生产工艺。属于医药化工生产的技术领域。
背景技术：
蒙脱石(Montmorillonite)是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的层状矿物，名称来源于首先发现的产地一法国的Montmorillon。蒙脱石亚族属于蒙阜石族(smectite)矿物之一(另一亚族是皂石saponite)，是重要的黏土矿物，一般为块状或土状。蒙脱石的分子式为(Al，Mg) JSi4O1J (OH)2.ηΗ20，中间为铝氧八面体，上下为硅氧四面体所组成的三层片状结构的黏土矿物，蒙脱石晶体属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物，在晶体构造层间含水及一些交换阳离子，有较高的离子交换容量，具有较高的吸水膨胀能力。利用其阳离子交换性能制成蒙脱石有机复合体，广泛用于高温润脂、橡胶、塑料、油漆；利用其吸附性能，用于食油精制脱色除毒、净化石油、核废料处理、污水处理；利用其粘结性可作铸造型砂粘结剂等；利用其分散悬浮性用于钻井泥浆。蒙脱石在医药中应用广泛，能够做医药载体，起控释剂的作用，并有止泻功效。蒙脱石在畜类养殖中有很好应用，尤其是仔、乳猪的黄白痢，小兔的拉稀，起到预防功效，鉴于蒙脱石的特性，还能作为最优秀的饲料脱霉剂。
蒙脱石主要存在于自然界的膨润土中，是膨润土的主要成分，膨润土中含有方英石、石英石、方解石、长石、伊利石等矿物。方英石为无定性二氧化硅，常和膨润土伴生，其职业接触限值(阈限值)为0.05mg/m3 (可呼吸粉尘)(美国政府工业卫生学家会议，1997年)；致癌物类别为I级；主要接触途径为通过吸入吸收到体内，吸入危险性为20°C时蒸发可忽略不计，但扩散时可较快地达到空气中颗粒物有害浓度；长期或反复接触能对肺有影响，导致尘肺病(矽肺)；目前按照《国家药品标准XGB2011-079》的标准中已经对方英石的含量进行控制。蒙脱石中有关其他矿物含量在国家医药标准也具有一定的含量限制；因此，从膨润土中提纯蒙脱石是医药领域的关键。目前蒙脱石纯化工艺国内通用生产方法主要有四种，干法提纯、化学法提纯、离心法提纯和先钠法再离心提纯。中国专利文献CN1803607A (200510120588.5)公开了一种高纯蒙脱石的制备方法，但是该方法利用加入化学试剂达到分离蒙脱石的效果，造成蒙脱石含有大量的有害化学物质，所提纯的蒙脱石不适合应用于医药和食品行业。中国专利文献CN101049940A (200710067840.X)公开了一种蒙脱石超细提纯方法，该方法在生产蒙脱石工艺过程中，各个生产步骤未表述工艺参数以及物料在各环节中的中间体的控制指标，从而使生产时工艺无法控制，造成产出的蒙脱石质量不稳定，特别是未表述物料的灭菌方法，在医药和食品行业无法使用。中国专利文献CN101844772A (201010185479.2)公开了一种蒙脱石提纯工艺，该方法在一定程度上克服了上述提纯方法的缺陷，但是有如下几点不足:1、该发明在原料的预处理中采用直接粉碎，造成大量的原矿中的方英石、石英石、方解石、长石、和伊利石等矿物粉碎成细粉进入整个提取工艺中，增加了后处理的难度，影响产品质量；2、该发明人灭菌采用Co6tl辐射方法，根据国家卫生部有关Co6tl辐照灭菌剂量标准《卫药发1997第38号》通知中，Co6°辐照灭菌最大剂量为6KGY，而该发明人所施Co6°辐照灭菌剂量为15KGY，远远超过国家卫生部规定的6KGY最高剂量，不适合医药和食品行业使用；3、该发明用喷雾干燥法，未标明进入喷雾干燥器的物料浓度，使得物料的产能和水分无法控制；而且喷雾干燥器进风口温度较高，温度在400 430°C消耗大量的能源，喷雾出的颗粒按照国家蒙脱石药品质量标准颗粒粒径不符合标准，必须再进行超微粉碎，使得整个生产操作复杂，并且高温能使蒙脱石化学结构发生根本性的变化。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高纯度蒙脱石环保生产工艺。术语说明纯化水:饮用水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得的供药用的水。相对密度:依照中国药典2010年版二部附录VIA，是指物质的密度与标准物质的密度之比，标准物质是水。膨润土原料:本发明所述的膨润土原料是指未预处理的膨润土原矿料。本发明的技术方案如下:一种蒙脱石环保生产工艺，步骤如下:(I)将膨润土原料90 160°C干燥至含水量为0.5 10wt%，用纯化水浸泡I 3h后搅拌分散均匀，静置30 50min，过200 300目筛，得蒙脱石粗料液；所述的膨润土原料:纯化水为1:5 10，质量比；(2)将粗料液20 60°C超声分散10 50min，超声频率为15 40KHz，得悬乳液；(3)将悬乳液旋液分离去除相对密度> 2.5g/cm3的物料后过325 400目筛，静置沉降2 10h，得沉降料液；去除沉降料液上层水分，得25°C时动力黏度为20 40Pa.s的下层物料；(4)将下层物料于130 151 °C温度和3 5Kg压力下灭菌30 50min，然后冷却至35 60°C，15 30KHz超声灭菌10 50min,得灭菌物料；(5)将灭菌物料进行离心分离，收集相对密度< 2.5g/cm3的物料，90 160°C干燥120 240min ;粉碎至平均粒径≤45 μ m ;过325 400目筛并在混料机进行总混20 40min，然后分装，即得本发明蒙脱石。根据本发明，优选的，所述步骤(I)中干燥方式为采用转筒烘干机干燥，转筒转速为6 20r/min，热空气的进气温度为130 160°C，出气温度为90 120°C ；更优选，以顺流的进料方式进料到转筒烘干机中，干燥至含水量为0.5 10wt% ；优选的，搅拌分散方式为米用分散机分散，分散机分散轴转速为1000 1400r/min,分散机分散盘直径为350 600mm,分散时间控制在10 15min。根据本发明，优选的，所述步骤(2)中用超声波发生器对粗料液超声分散，超声频率为25 35KHz。
根据本发明，优选的，所述步骤(3)中旋液分离的方式为在旋液分离机中采用三级分离；第一级旋流机规格为FXJ-75，控制压力为2.5Kpa，第一级旋流出相对密度< 3.5g/cm3的物料进入第二级旋流机；第二级旋流机规格为FXJ-50，控制压力为2.0Kpa，第二级旋流出相对密度< 2.8g/cm3的物料进入第三级旋流机；第三级旋流机规格为FXJ-25，控制压力为1.5Kpa，第三级旋流出相对密度≤2.5g/cm3的物料过325 400目筛。根据本发明，优选的，所述步骤(4)中将下层物料于135 145°C温度和3 4Kg压力下灭菌30 50min,然后冷却至35 60°C，20 30KHz超声灭菌10 50min。根据本发明，优选的，所述步骤(5)中离心分离的方式为采用卧螺离心机进行离心分离；进料速率控制在0.1 0.3m3/min，收集相对密度为2.0 2.5g/cm3的物料；优选的，粉碎方式为先粗粉碎至平均粒径≤5mm，再利用超微粉碎机超微粉碎至平均粒径≤45 μ m,超微粉碎机转速控制在1000 1400r/min ;粉碎后过325 400目筛并在混料机进行总混20 40min,然后分装。膨润土原料品质对蒙脱石在不同领域中使用是至关重要的，依照《国家药品标准XGB2011-079》，药用蒙脱石标准中的方英石标准为方英石衍射峰高与蒙脱石特征峰高的比值，不得超过50.0% ;本发明方法着重对膨润土原料中方英石进行处理，经过本发明方法处理后方英石衍射峰高与蒙脱石特征峰高的比值< 50.0%，符合国家医药标准，能够广泛应用于医药、食品、饲料添加剂以及化妆品等行业。本发明的方法适用不同地区的膨润土原料，含水量为10 50wt%的膨润土原料适用效果更佳。蒙脱石主要由基性火成岩在碱性环境中风化而成，莫氏硬度2 2.5，相对密度2 2.5g/cm3,加水膨胀，体积能增加几倍至几十倍，并变成糊状物；方英石是一种二氧化硅的矿物多形体，分α -方英石和β -方英石两个变种，方英石属等轴晶系，相对密度2.20g/cm3，莫氏硬度6.0 6.5 ;蒙脱石相对密度2 2.5g/cm3、方英石相对密度2.20g/cm3，两物质相对密度比较接近，采用沉降法分离和其他方法分离蒙脱石、方英石难度较大。本发明根据蒙脱石莫氏硬度2 2.5、方英石莫氏硬度6.0 6.5，两物质莫氏硬度成在显著的差别。对蒙脱石进行超声处理，在超声波的作用下，水与蒙脱石之间产生声波空化作用，导致矿物泥浆内气泡的形成、增长和爆破压缩，颗粒细小的固体蒙脱石体积膨胀、分散并且产生水化现象，乳化后的蒙脱石颗粒相对比重降低，并分散在水中形成胶体悬浮液。本发明有如下有益效果:1、本发明根据国家药用蒙脱石有关方英石含量的限度，对全国的膨润土原料进行大量的工艺实验和研究，得到本发明的方法步骤；经过本发明处理后方英石含量符合国家医药标准，应用范围广泛。2、蒙脱石的吸水性很强，吸水性主要由蒙脱石本身的含水量决定，当蒙脱石含水量在10wt%以下，吸水后其体积膨胀而增大几倍至十几倍，当含水量在10wt%以上，蒙脱石吸水性、体积膨胀性很小，不利于蒙脱石颗粒膨胀散开，从而使其包裹的其他矿物的分离困难；本发明对膨润土原料进行烘干处理，使含水量在10wt%以下，膨胀度达到2.0 5.0，使得蒙脱石与杂质更好的分离。用纯化水浸泡后过200 300目筛，去除粒径>75μπι的杂质，有利于后续蒙脱石的分离纯化，使得后续得到的蒙脱石纯度高。3、蒙脱石在自然界中粒径极小，粒径在2μπι以内，其表面能较大，一般聚集成较大的颗粒，其他矿物杂质的粒径主要分布> 2 μ m，与蒙脱石相互团聚在一起，很难分离开；本发明利用超声波使团聚蒙脱石颗粒分散并形成悬浮液，超声波在水和蒙脱石之间产生声波空化作用，导致矿物泥浆内气泡的形成、增长和爆破压缩，使固体蒙脱石分散，从而使其蒙脱石在液相中进行粉碎，分散；其他的矿物杂质由于比重和粒径大于蒙脱石，沉于物料下层进行分离，更有利于蒙脱石与杂质的分离。4、本发明利用高温高压和超声波协同灭菌，避免了用Co6tl辐照灭菌，使得蒙脱石产品既符合国家药品标准的要求及安全，又能达到灭菌的目的。5、本发明具用药安全性、临床有效性和质量可控性的要求，工艺简单环保，生产效率高,生产成本低,产品质量高,易于实现工业化的蒙脱石生产。
图1为本发明实施例5的X-射线衍射谱图，横坐标为2 Θ (° )，纵坐标为强度(任意单位)。图2为本发明对比例I的X-射线衍射谱图，横坐标为2 Θ (° )，纵坐标为强度(任意单位)。图3为本发明对比例2的X-射线衍射谱图，横坐标为2 Θ (° )，纵坐标为强度(任意单位)。图4为本发明实施例7得到的蒙脱石的X射线衍射图谱，横坐标为2 Θ (° )，纵坐标为强度(任意单位)。图5为蒙脱石标准品的X-射线衍射图谱，横坐标为2 Θ (° )，纵坐标为强度(任意单位)。图6为本发明 对比例4得到的蒙脱石的X-射线衍射图谱，横坐标为2 Θ (° )，纵坐标为强度(任意单位)。图7为本发明实验I中超声前膨润土原料形成的悬乳液的电子显微镜照片，放大倍率为2万倍。图8为本发明实验I中超声后膨润土原料形成的悬乳液的电子显微镜照片，放大倍率为2万倍。
具体实施例方式下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例1 3，实施例5 7和对比例I 4中膨润土原料取自山东，含水量为23.2wt%,市购产品，潍坊雍联膨润土有限公司有售。实施例1 7、对比例I 4和效果实验中所用纯化水为常规医药用水，山东司邦得制药有限公司提供；所用设备均为常规设备，市购产品。实施例1、一种高纯度蒙脱石环保生产工艺，步骤如下:(I)将膨润土原料用加热式圆转筒干燥机烘干，筒体转速控制在20r/min，进料口以顺流方向进料(热空气进入方向和物料进入方向相同)，热空气进气温度为130°C，出气温度为90°C，在干燥机中干燥120分钟，干燥至含水量为lwt% ；参考《中国药典2010年版一部附录IX O》进行膨胀度的测定，取干燥后的样品
5.0g，置IOOml具塞量筒中，加水90ml，振摇混匀，放置10分钟，其间振摇5次，加水稀释至100ml，再颠倒摇动20次，放置30分钟，测得膨胀度为3.0 ；干燥后用纯化水浸泡3h，干燥后的膨润土原料与纯化水的质量比为1:10 ;然后在分散机中进行分散，分散机分散轴转速为1400r/min,分散盘直径为500mm,分散时间控制在15分钟；分散完成后静置50分钟，过300目筛，得粗料液；用Mastersizer2000颗粒粒度分析仪测定粗料液中蒙脱石颗粒平均粒径^ 35 μ m ；(2)将粗料液20°C超声分散50min，超声频率为40KHz，得悬乳液；按照《中国药典2010年版二部附录IX E第三法》,用Mastersizer2000颗粒粒度分析仪测定悬乳液平均粒径< 8 μ m ;(3)将悬乳液在旋液分离机中进行三级旋液分离，第一级旋流机为FXJ-75，控制压力为2.5Kpa，第一级分出相对密度< 3.5g/cm3的物料进入第二级旋流机；第二级旋流机规格为FXJ-50，控制压力为2.0Kpa，第二级分出相对密度< 2.8g/cm3的物料进入第三级旋流机；第三级旋流机规格为FXJ-25，控制压力为1.5Kpa，第三级分出相对密度彡2.5g/cm3的物料过325目筛；静置沉降10h，得沉降料液；去除沉降料液上层水分，得25°C时动力黏度为20 40Pa.s的下层物料；按照《中国药典2010年版二部附录VI G第二法》采用NDJ-1型旋转式黏度计，以4号转子，转速为每分钟6转，测定下层物料的黏度，在25°C时下层物料的动力黏度为30Pa.s ;(4)将下层物料 于130°C温度和5Kg压力下灭菌50min,然后冷却至35°C,再利用30KHz超声波超声灭菌50min，得灭菌物料；按照《中国药典2010年版附录XIJ》微生物限度检查法，测定灭菌物料中微生物限度，符合国家标准的规定；(5)将灭菌物料利用卧螺离心机进行离心分离，进料速率控制在0.lm3/min，收集相对密度彡2.5g/cm3的物料，160°C干燥240min ；按照《中国药典2010年版附录VIIIL》干燥失重测定法测定,水分< 3wt% ；干燥完成后用粗碎机粉碎至平均粒径< 5mm，再用超微粉碎机粉碎至平均粒径< 45 μ m后过325目筛，即得本发明蒙脱石；按照《国家药品标准XGB2011-079》有关粒度测定方法进行检测，未过325目筛颗粒的重量不超过lwt% ；过筛完成后，投入到混料机中进行总混，总混时间为40分钟，然后分装成品。实施例2、一种高纯度蒙脱石环保生产工艺，步骤如下:(I)将膨润土原料90°C干燥至含水量为10wt%,用纯化水浸泡Ih后分散均匀,静置30min，过200目筛，得粗料液；所述的膨润土原料:纯化水为1:5，质量比；(2)将粗料液20°C超声分散lOmin，超声频率为15KHz，得悬乳液；(3)将悬乳液旋液分离去除相对密度> 2.5g/cm3的物料后，过325目筛，静置沉降2h，得沉降料液；去除沉降料液上层水分，得25°C时动力黏度为20 40Pa.s的下层物料；(4)将下层物料于130°C温度和3Kg压力下灭菌50min，然后冷却至35°C，15KHz超声灭菌50min，得灭菌物料；(5)将灭菌物料进行离心分离，收集相对密度为< 2.5g/cm3的物料，90°C干燥240min ;干燥完成后用粗碎机粉碎至平均粒径< 5mm,再用超微粉碎机粉碎至平均粒径<45μπι后过325目筛，即得本发明蒙脱石。实施例3、一种高纯度蒙脱石环保生产工艺，步骤如下:(I)将膨润土原料160°C干燥至含水量为0.5wt%，用纯化水浸泡3h后分散均匀，静置50min，过300目筛，得粗料液；所述的膨润土原料:纯化水为1:10，质量比；(2)将粗料液60°C超声分散50min，超声频率为40KHz，得悬乳液；(3)将悬乳液旋液分离去除相对密度> 2.5g/cm3的物料后过400目筛，静置沉降10h，得沉降料液；去除沉降料液上层水分，得25°C时动力黏度为20 40Pa-s的下层物料；(4)将下层物料于151 °C温度和5Kg压力下灭菌30min，然后冷却至60°C，30KHz超声灭菌lOmin，得灭菌物料；(5)将灭菌物料进行离心分离，收集相对密度为< 2.5g/cm3的物料，160°C干燥120min ;干燥完成后用粗碎机粉碎至平均粒径< 5mm,再用超微粉碎机粉碎至平均粒径<35μπι后过400目筛，即得本发明蒙脱石。实施例4、以不同地区膨润土为原料提纯蒙脱石:选择内蒙古、山东、广西、四川各三处取膨润土原料，膨润土原料品质如表I所示:表I不同地区、不同膨润土原料中蒙脱石的品质
权利要求
1.一种蒙脱石环保生产工艺，其特征在于，步骤如下: (1)将膨润土原料90 160°C干燥至含水量为0.5 10wt%，用纯化水浸泡I 3h后搅拌分散均匀，静置30 50min，过200 300目筛，得蒙脱石粗料液；所述的膨润土原料:纯化水为1:5 10，质量比； (2)将粗料液20 60°C超声分散10 50min，超声频率为15 40KHz，得悬乳液； (3)将悬乳液旋液分离去除相对密度>2.5g/cm3的物料后过325 400目筛，静置沉降2 10h，得沉降料液；去除沉降料液上层水分，得25°C时动力黏度为20 40Pa-s的下层物料； (4)将下层物料于130 151°C温度和3 5Kg压力下灭菌30 50min,然后冷却至35 60°C，15 30KHz超声灭菌10 50min，得灭菌物料； (5)将灭菌物料进行离心分离，收集相对密度<2.5g/cm3的物料，90 160°C干燥120 240min ;粉碎至平均粒径彡45 μ m ;过325 400目筛并在混料机进行总混20 40min，然后分装，即得本发明蒙脱石。
2.根据权利要求1所述的蒙脱石环保生产工艺，其特征在于，所述步骤(I)中干燥方式为采用转筒烘干机干燥，转筒转速为6 20r/min，热空气的进气温度为130 160°C，出气温度为90 120°C。
3.根据权利要求1所述的蒙脱石环保生产工艺，其特征在于，所述步骤(I)中搅拌分散方式为米用分散机分散，分散机分散轴转速为1000 1400r/min,分散机分散盘直径为350 600mm,分散时间控制在10 15min。
4.根据权利要求1所述的蒙脱石环保生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中用超声波发生器对粗料液超声分散 ，超声频率为15 40KHz。
5.根据权利要求1所述的蒙脱石环保生产工艺，其特征在于，所述步骤(3)中旋液分离的方式为在旋液分离机中采用三级分离；第一级旋流机规格为FXJ-75，控制压力为2.5Kpa，第一级旋流出相对密度< 3.5g/cm3的物料进入第二级旋流机；第二级旋流机规格为FXJ-50，控制压力为2.0Kpa，第二级旋流出相对密度< 2.8g/cm3的物料进入第三级旋流机；第三级旋流机规格为FXJ-25，控制压力为1.5Kpa，第三级旋流出相对密度< 2.5g/cm3的物料过325 400目筛。
6.根据权利要求1所述的蒙脱石环保生产工艺，其特征在于，所述步骤(4)中将下层物料于135 145°C温度和3 4Kg压力下灭菌30 50min，然后冷却至35 60°C，20 30KHz超声灭菌10 50min。
7.根据权利要求1所述的蒙脱石环保生产工艺，其特征在于，所述步骤(5)中离心分离的方式为采用卧螺离心机进行离心分离；进料速率控制在0.1 0.3mVrnin,收集相对密度为2.0 2.5g/cm3的物料。
8.根据权利要求1所述的蒙脱石环保生产工艺，其特征在于，所述步骤(5)中粉碎方式为先粗粉碎至平均粒径< 5mm，再利用超微粉碎机超微粉碎至平均粒径< 45 μ m，超微粉碎机转速控制在1000 1400r/min ;粉碎后过325 400目筛并在混料机进行总混20 40min,然后分装。
全文摘要
本发明涉及一种高纯度蒙脱石环保生产工艺，该生产工艺步骤为(1)膨润土原料烘干、浸泡、分散、过筛，得蒙脱石粗料液，(2)将粗料液超声分散得悬乳液，(3)将悬乳液旋液分离去除相对密度＞2.5g/cm3的物料后过筛，静置后去除上层水分得下层物料，(4)将下层物料进行高温高压协同超声灭菌，得灭菌物料，(5)将灭菌物料离心分离，收集相对密度≤2.5g/cm3的物料，干燥并粉碎至平均粒径≤45μm，过325～400目筛，即得本发明蒙脱石。本发明用药安全、临床有效和质量可控，工艺简单环保，生产效率高，生产成本低，产品质量高，易于实现工业化的蒙脱石生产；用高温高压和超声波协同灭菌，安全可靠，灭菌效果好。
文档编号C01B33/40GK103073010SQ20131004207
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者乔敏 申请人:乔敏