一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法与流程

本发明涉及非金属矿深加工，具体涉及一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法。

背景技术：

1、膨润土(bentonite)也叫斑脱岩或膨土岩，是以蒙脱石为主要成份的粘土矿物，蒙脱石含量一般在在85～90％，因此膨润土的一些性质由蒙脱石所决定。蒙脱石的结构式为nax(h2o)4{(ai2-xmg0.33)[si4o10](oh)2}，由两层硅氧四面体和一层硅氧八面体组成单位晶层，四面体和八面体靠共用的氧原子连接，晶层之间靠氧层连接，沿c轴方向叠置，从而使其具有刚性，层间不滑移，单为晶层的厚度约为1nm，层间距d(001)为1.2～1.6nm。

2、膨润土价格低廉、储量丰富、应用范围广。该矿物因具有良好的膨胀性、分散性、悬浮性、吸附性、可塑性、很高的离子交换能力和干粘结强度、高剪切和高的抗压强度以及良好的不渗透性等一系列性质，已在许多工业部门中得到广泛的应用。但是现有膨润土凝胶生产时产品固含量较低干燥成本较高，经过改性处理后干燥脱水难度较大，直接干燥矿浆成本较高。

3、因而，设计一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，利用合理的加工工艺，降低滤饼水分的同时降低加工成本，解决上述背景技术中提出的问题，具有广阔的应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，钙基膨润土经过钠化，采用水力旋流器和离心机提纯膨润土，添加cmc后采用板框压滤机压滤脱水，提高干燥效率。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，包括以下步骤：

3、s1、膨润土原矿钠化：将膨润土原矿、水和钠化剂加入钠化罐中混合，并进行搅拌，搅拌速度为200～400r/min，保持钠化反应10min～60min；

4、s2、提纯：将水力旋流器和卧式螺旋离心机串联；将步骤s1中钠化反应完成的物料依次经过水力旋流器和卧式离心机进行提纯，获取提纯后的矿浆；

5、s3、压滤脱水：在步骤s2提纯后的矿浆中加入cmc(carboxymethyl cellulose，羧甲基纤维素)并搅拌，搅拌后，采用板框压滤机进行压滤脱水，获取滤饼；

6、s4、粉碎干燥：将步骤s3获取的滤饼在强力粉碎干燥机中进行粉碎和干燥，即得膨润土凝胶。

7、优选地，步骤s1中所述膨润土原矿为钙基膨润土。

8、优选地，步骤s1中，水与膨润土原矿的质量比例为4﹕1～32﹕1，钠化剂与膨润土原矿的质量比例为1％～10％。

9、上文中，所述钠化剂的作用是提供na+，钠化反应是指用na+取代存在于膨润土原矿层间的其它种类的阳离子，从而有利于有机阳离子的离子交换；钠化罐是指供膨润土原矿发生钠化的容器。

10、优选地，所述钠化剂选择碳酸钠、氯化钠、氟化钠和碳酸氢钠中的至少一种。

11、优选地，步骤s2中，钠化反应完成的物料从水力旋流器的进料口进入水力旋流器，依次通过水力旋流器和卧式离心机，提纯后的膨润土矿浆从卧式旋流器的出料口排出。

12、上文中，水力旋流器可除去物料中较粗粒级的砂质，对卧式螺旋离心分离机起保护作用，卧式螺旋离心分离机中矿浆随分离机转鼓高速运动而受到离心力的作用处于动态运动之中，能够消除矿浆本身具有的触变性对矿物分离产生不利影响；可以实现较高浓度下获得产品性能稳定、质量优良的钠化提纯产品。

13、优选地，所述水力旋流器包括φ75水力旋流器，所述卧式离心机包括wlb－350卧式离心机，所述φ75水力旋流器和wlb－350卧式离心机串联。

14、优选地，所述φ75水力旋流器溢流口直径为10～30mm，底流口直径为2～12mm，给矿压力为0.3mpa，处理量为100～160kg/h，给矿浓度3～6％；wlb－350卧式螺旋离心机分离因素为1500～1800，处理量为2～5m3/h，给矿浓度为2～5％。

15、优选地，分离因素是指卧式螺旋离心机的分离因素，计算公式为分离因素＝n2r/894，其中n为离心机的转速，r为离心机的半径。

16、优选地，步骤s3中cmc和膨润土质量比为1‰～10‰，cmc分子量为100万～500万，滤饼水分为30％～40％。

17、上文中，步骤s4中粉碎干燥采用强力粉碎干燥机，强力粉碎干燥工艺干燥与碎散同时进行，使包裹在颗粒中的水分及时暴露于表面，快速蒸发，既提高了干燥效率，又能在负压下及时排出，避免过分干燥而降低产品质量。

18、优选地，将步骤s4制备凝胶产品进行检测，5％固含量时产品粘度>1000mpa·s。

19、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

20、1.本发明采用添加cmc的方法，板框压滤机压滤脱水，提高干燥效率，降低生产成本。

21、2.本发明通过水力旋流器和离心机联合提纯的动态离心提纯工艺，能够消除矿浆本身具有的触变性对矿物分离产生不利影响；并且能实现较高浓度条件下蒙脱石与杂质矿物的分离；工作连续，稳定性好，易于自动化操作，能稳定钠化提纯产品的质量。

22、3.本发明所采用的方法简易，能够自动化实现矿物有效分离、提纯和干燥，且提纯和干燥效果较好，适于推广使用。

技术特征：

1.一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，其特征在于，步骤s1中所述膨润土原矿为钙基膨润土。

3.根据权利要求1所述的一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，其特征在于，步骤s1中，水与膨润土原矿的质量比例为4﹕1～32﹕1，钠化剂与膨润土原矿的质量比例为1％～10％。

4.根据权利要求1所述的一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，其特征在于，所述钠化剂选择碳酸钠、氯化钠、氟化钠和碳酸氢钠中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，其特征在于，步骤s2中，钠化反应完成的物料从水力旋流器的进料口进入水力旋流器，依次通过水力旋流器和卧式离心机，提纯后的膨润土矿浆从卧式旋流器的出料口排出。

6.根据权利要求5所述的一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，其特征在于，所述水力旋流器包括φ75水力旋流器，所述卧式离心机包括wlb－350卧式离心机，所述φ75水力旋流器和wlb－350卧式离心机串联。

7.根据权利要求6所述的一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，其特征在于，所述φ75水力旋流器溢流口直径为10～30mm，底流口直径为2～12mm，给矿压力为0.3mpa，处理量为100～160kg/h，给矿浓度3～6％；wlb－350卧式螺旋离心机分离因素为1500～1800，处理量为2～5m3/h，给矿浓度为2～5％。

8.根据权利要求7所述的一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，其特征在于，分离因素是指卧式螺旋离心机的分离因素，计算公式为分离因素＝n2r/894，其中n为离心机的转速，r为离心机的半径。

9.根据权利要求1所述的一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，其特征在于，步骤s3中cmc和膨润土质量比为1‰～10‰，cmc分子量为100万～500万，滤饼水分为30％～40％。

10.根据权利要求1所述的一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，其特征在于，将步骤s4制备凝胶产品进行检测，5％固含量时产品粘度>1000mpa·s。

技术总结
本发明公开了一种膨润土凝胶制备及快速脱水的方法，包括以下步骤：将膨润土原矿、水和钠化剂加入钠化罐中混合，并进行搅拌；将水力旋流器和卧式螺旋离心机串联；将物料依次经过水力旋流器和卧式离心机进行提纯，获取提纯后的矿浆；在矿浆中加入CMC并搅拌，搅拌后，采用板框压滤机进行压滤脱水，获取滤饼；将滤饼在强力粉碎干燥机中进行粉碎和干燥，即得膨润土凝胶。本发明通过将钙基膨润土经过钠化、采用水力旋流器和离心机提纯膨润土、添加CMC后采用板框压滤机压滤脱水，提高干燥效率的同时降低成本。

技术研发人员：刘克起,张明,潘卫,于阳辉,孔建军,赖玮,崔波
受保护的技术使用者：苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31