一种水镁石复合吸水剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于非金属矿粉体深加工领域，特别涉及一种对应用于人体生理卫生、干燥剂、农林、石油钻采等行业的水镁石复合吸水剂及其制备方法。技术合理利用了水镁石矿所含成分的反应活性，采用粉碎、中和及聚合复合反应、后处理工艺过程，得到吸水、保水性能优、应用面广、原料成本低的水镁石复合吸水、保水材料。
【背景技术】
[0002]水镁石也叫氢氧镁石、纤水镁石，化学式为Mg (OH)2，原矿石多呈可分为球状、块状和纤维型状集合体产出，解理面呈珍珠光泽或丝絹光泽，新鲜晶面与断口现玻璃光泽，因含铁、锰等杂质使矿石呈现淡绿色、黄色、褐红色等。水镁石矿在中国的辽宁、四川、陕西、吉林、河南等地有较广泛资源分布和产出，自然产出的原矿水镁石含量在30%-60%居多，对水镁石含量多80%以上的精矿，一般采用物理选矿提纯处理后得到。高品位、高白度、纤维状水镁石粉目前主要用做阻燃材料，其它品级原矿或精矿也用做提取Mg和MgO原料，对水镁石进一步高温煅烧加工的重烧镁砂主要用于生产镁质耐火材料等。
[0003]粉碎后的水镁石矿粉在水中呈较强的碱性和反应活性，能同无机和有机酸发生酸碱中和反应，矿粉中的镁元素由于反应活性强、质轻，用作复合吸水材料制备原料时，反应后的镁及其形成的基团对氧、氢氧健有较强的亲和力和束缚作用，较现多用的含硅酸盐、铝酸盐型的矿物复合吸水材料中的S1、Al矿物组份对-0Η、Η20的吸附和束水作用更强。物性检测表明，用水镁石制备的复合吸水材料较膨润土、高岭土、凹凸棒土等复合吸水材料具有更高的吸水、保水倍数及水化稳定性。
[0004]吸水材料可广泛用于人体生理卫生、农林、干燥剂、建筑堵漏、石油钻采等领域，具有广阔的应用市场和发展前景，但长期存在因原料售价高致使成品成本高、应用推广难度大等缺陷，目前主要用于人体生理卫生领域，未能在农林等用量大的领域大量推广普及应用。采用具有一定活性和束水功能的矿物同有机原料中具有吸水、保水功能的基团进行中和、偶联、接枝、聚合反应，制备的材料是改善吸水材料性能、降低材料制备原料成本、扩大材料应用范围和应用量的有效途径。
[0005]丙烯酸是吸水材料用主要有机单体之一，目前聚合前常需用加碱如氢氧化钾或氢氧化钠预中和至一定中和度后再进行聚合反应，反应后的凝胶干燥后具有较好的吸水性能，但缺陷是成本高、耐盐性差，而用膨润土、高岭土、凹凸棒土等改性的矿物复合吸水剂虽然一定程度降低了吸水材料制备成本，但耐盐性没有显著改善，而水化稳定性确有较大降低，在水环境长时间使用时易析水、析碱，使应用寿命受到一定影响。
[0006]天然产出的水镁石矿受产出环境影响，成分及含量变化较大，水镁石矿物常同其它硅酸盐、碳酸盐矿物伴生，做其它应用时常需选矿提纯处理；而作为吸水材料原料，尤其是针对农林领域应用的吸水材料，在没有应用比重指标限制要求下，对同水镁石伴生的其它矿物可不用分离处理，其原因是伴生矿物也能同丙烯酸、丙烯酰胺偶联、接枝以致聚合，形成的 S1-o-c、S1-O-CO-, Ca-O-C, Ca-O-CO-等键同 Mg_0_C、Mg-O-CO-类似也具有一定的吸水、束水功能，仅是吸水、束水功能较Mg-O-C、Mg-O-CO-基团形成的功能稍差些。
[0007]水镁石在吸水材料制备中，即用做中和剂也用做骨架填料，是因为过量添加的粉体由于同有机基体偶联、接枝后仍具有吸水、保水功能，因而在复合吸水材料中可做为骨架填料对降低材料制备成本有较大的益处，因此，用水镁石制备复合吸水材料较纯有机吸水材料具有较好的成本优势、应用领域和市场前景。
[0008]水镁石复合吸水材料制备的整套工艺技术合理利用了水镁石矿所含组分的活性和性能特性，采用粉碎、中和、聚合、后处理工艺过程，得到吸水性能优、应用面广、原料成本低的水镁石矿复合吸水材料，工艺具有原料及工艺路线选择合理、加工过程能耗低、产品应用领域广、性能优、产品成本低等显著特点。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种针对水镁石含量30%_95%的水镁石矿制备具有吸水、保水性能的水镁石复合吸水剂及其制备方法。
[0010]为实现上述目的，本发明的菱镁石复合吸水剂制备包括以下步骤:
①、粉碎:将天然或提纯产出的水镁石制成粒径d97为0.075mm的粉料；
②、中和及聚合反应:原料及按质量份配比为水镁石粉20-60、丙烯酸20-30、丙烯酰胺20-40、(N、N)_亚甲基丙烯酰胺0.004-0.010、过硫酸铵0.05-0.20、偶氮二异丁基脒盐酸盐
0.03-0.06、亚硫酸氢钠0.005-0.03、水120-180，制备时加料顺序及反应控制条件为:搅拌下将水镁石粉加入计量水中，搅拌分散、溶解20分钟，之后开动循环冷却水下加入丙烯酸，以反应中和液温度< 40°C控制丙烯酸加入速度，之后加入丙烯酰胺搅拌溶解20分钟，继续搅拌下冷却反应液至15-25°C，通氮气除氧下依次加入已配成水溶液的(N、N)_亚甲基丙烯酰胺、过硫酸铵、偶氮二异丁基脒盐酸盐、亚硫酸氢钠溶液，反应生成初凝胶后停止通氮气，继续保温4h ;
③、后处理:将保温后的凝胶块切粒、干燥，控制干燥后颗粒的105°C挥发份<10%，再粉碎得到吸水材料成品。
[0011]更具体说，所述步骤②用的(N、N)-亚甲基丙烯酰胺、过硫酸铵、偶氮二异丁基脒盐酸盐、亚硫酸氢钠溶液是配成质量/体积浓度分别为0.4%、1%、4%、2%的纯水溶液加入。
[0012]本发明所述制备方法制备的水镁石复合吸水剂，其中，以水镁石含量30%_80%的水镁石原矿制备的复合吸水剂，可用于干燥剂、石油钻采、农林行业，用水镁石含量80%-95%的水镁石精矿制备的复合吸水剂主要针对人体生理卫生领域应用。
[0013]本发明的有益效果
采用上述
【发明内容】
技术方案的本发明，合理利用水镁石矿组分的反应活性、对水的亲和及束缚力，通过粉碎、中和及聚合反应、后处理整套工艺制备过程，得到吸纯水倍数为600-1100g/g、吸0.9%NaCl盐水倍数为50-80 g/g的水镁石复合高吸水、保水剂，制备技术具有原料成分利用合理、成品吸水性能优、应用面广、产品成本低的技术及应用效果。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
一种水镁石复合吸水剂，它的制备步骤如下: ①将水镁石含量30%的水镁石原矿用破碎机、粉碎机粉碎成粒径d97为0.075mm的粉料；
②将原料及按质量份配比为:水镁石粉60、丙烯酸20、丙烯酰胺20、(N、N)-亚甲基丙烯酰胺0.004、过硫酸铵0.05、偶氮二异丁基脒盐酸盐0.03、亚硫酸氢钠0.005、水120，反应时加料顺序及控制条件为:先将水镁石粉加入计量水中，搅拌分散、溶解20分钟，开动循环冷却水下加入丙烯酸，以控制中和液的温度< 40°C控制丙烯酸加入速度，之后再加入丙烯酰胺搅拌溶解20分钟，继续搅拌下冷却反应液至25°C，通氮气除氧下依次加入按配比量已配成质量/体积浓度分别为0.4% (N,N)-亚甲基丙烯酰胺、1%过硫酸铵、4%偶氮二异丁基脒盐酸盐、2%亚硫酸氢钠的纯水溶液，反应生成初凝胶体后停止通氮气继续保温4h ;
③后处理:将保温后的凝胶块切粒、干燥，控制干燥后的颗粒105°C挥发份<10%，再粉碎得到吸水材料成品。
[0015]实施例2
一种水镁石复合吸水剂，它的制备步骤如下:
①将水镁石含量30%的水镁石原矿用破碎