低品位膨潤土礦提純技術(shù)研究進(jìn)展

/低品位膨潤土礦提純技術(shù)討論進(jìn)展隨著科技和社會生產(chǎn)的進(jìn)展，對高質(zhì)量高純度的膨潤土的需求明顯加添。膨潤土中蒙脫石的含量是評價（膨潤土）質(zhì)量的緊要指標(biāo)，常用來評判膨潤土品位的高處與低處。我國膨潤土資源豐富，不同產(chǎn)地的膨潤土中的鈣、鈉、鐵等的含量不同，含鐵量不同使膨潤土表現(xiàn)出不同的顏色。由于自然開采的膨潤土純度不高，中低品位的膨潤土比較多，達(dá)不到現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的純度要求。因此，膨潤土的提純越來越受到人們的關(guān)注。膨潤土的純度可以用吸藍(lán)量和陽離子交換量（CEC）來表征。吸藍(lán)量是指100g膨潤土在水中飽和吸附無水亞甲基藍(lán)的量（g）；CEC是指100g膨潤土可交換的陽離子的物質(zhì)的量（mmol）。膨潤土的提純方法很多，依據(jù)提純工藝可分為干法和濕法兩種，依據(jù)分別原理可分為物理方法和化學(xué)方法提純。1物理方法提純物理提純法有風(fēng)選法、重力淘洗法、離心法、旋流分級法、磷酸鹽法、超聲波振蕩法、電泳法、絮凝法等。依據(jù)膨潤土品位和產(chǎn)品純度的要求，通常需要聯(lián)合使用幾種方法。1.1風(fēng)選法風(fēng)選法重要用于品位比較高的膨潤土（一般蒙脫石的含量大于80%）。它是利用天然土中雜質(zhì)礦物的硬度和密度都較大的特點，通過逐級分別沉降將雜質(zhì)分開。膨潤土原礦經(jīng)碎裂、干燥、風(fēng)選分級、碾磨，得到精制土。干燥分兩段進(jìn)行，首先，通過自然干燥，然后采納流態(tài)化干燥機(jī)、回轉(zhuǎn)百葉窗式烘干機(jī)、旋風(fēng)式烘干機(jī)等進(jìn)行干燥。該方法操作簡便，處理量大，但產(chǎn)品的質(zhì)量不簡單掌控，而且簡單造成嚴(yán)重的空氣污染，由于大膨潤土屬于中低品位，因而該方法在試驗中和工業(yè)生產(chǎn)中較少適用。1.2重力淘洗法重力淘洗法又稱自然沉降法。重力淘洗法的基本工藝為原礦粉浸水制成泥漿，然后放入沉降槽，使其自然沉降。詹建華對鈣基膨潤土采納沉降法進(jìn)行提純。將膨潤土原礦浸泡24h后，充分?jǐn)嚢?0min，使膨潤土顆粒充分分散；之后進(jìn)行預(yù)沉降分選，以濾去泥沙等粗顆粒和重礦物。然后依據(jù)斯托克定律設(shè)計精細(xì)分選試驗，并重復(fù)多次分選過程，最后獲得純化膨潤土精土，通過電子顯微鏡察看，其平均粒徑為2～5m。Neaman等利用自然沉降法對美國懷俄明州的Na/Ca膨潤土進(jìn)行了提純。膨潤土中除了蒙脫石之外，還含有石英3%、鉀長石2%、斜長石9%、碳酸鹽3%、云母2%以及其他礦物1%。大塊樣品中86.1%的顆粒粒度小于2m，8.8%的顆粒大小在2～50m之間，粒度大于50m的顆粒占5.1%。將樣品溶解在水中，制成泥漿，在重力作用下，大顆粒物質(zhì)沉降，粒度小于2m的顆粒被分別出來。這分別出來的顆粒即為純化的蒙脫石，其陽離子交換量為71.5mmol/100g。重力淘洗法可除去長石、石英等粒度比較大的顆粒，對膨潤土進(jìn)行粗提純。1.3離心法在很多情況下，僅靠重力自然沉降分級提純膨潤土需要較長時間。因此，一般經(jīng)自然沉降去雜質(zhì)后的懸濁液，再進(jìn)一步通過旋流、離心來強化分選，得到純度比較高的膨潤土。Lin等用高速離心法對臺灣臺東縣的膨潤土（蒙脫石30%～40%，含綠泥石、高嶺石、伊利石等雜質(zhì)）進(jìn)行了提純。將1kg原礦物溶解在4kg蒸餾水中，室溫靜置3d使礦物全部浸濕，然后經(jīng)攪拌、離心、冷凍、干燥制得純度較高的膨潤土。武占省等考察了液固比、離心轉(zhuǎn)速和離心時間對提純的影響。當(dāng)膨潤土制漿的液固比為12∶1，進(jìn)行制漿40min，采納3000r/min離心10min時，提純的產(chǎn)品中蒙脫石含量達(dá)到56.4%，回收率為45.3%。離心法有利于對低品位的膨潤土進(jìn)行提純，并且更改離心速度和離心時間，對膨潤土的提純都有影響。離心時間的加添有利于提高膨潤土中蒙脫石含量，但對膨潤土的提純效果不是特別明顯，且離心時間越長消耗電能越多。離心轉(zhuǎn)速提高也有利于蒙脫石的分別。1.4旋流分級法王澤民等將吉林省鈉基膨潤土原礦粉加水浸泡制漿，采納分級法即一級提純除沙，選出粗土進(jìn)行二級、三級提純，通過脫水、干燥、粉碎得到精土。蒙脫石含量約65%的鈉基膨潤土，經(jīng)三級提純，蒙脫石含量提高到約90%，精土的收率約45%。鄭林偉等采納旋流分級法對浙江省安吉膨潤土進(jìn)行了提純，先將原礦膨潤土搗漿，通過旋流器分級粗選，去除較粗的雜質(zhì)如石英、長石等后，蒙脫石含量有所提高，然后采納一粗二精的旋流器除砂分級提純工藝，獲得的精礦產(chǎn)品吸藍(lán)量為45.1g/100g，蒙脫石含量為94.07%，假如再加添一次精選，提純精礦產(chǎn)品的吸藍(lán)量可大于46.4g/100g。離心法提純、旋流分級法可使膨潤土中蒙脫石的含量分別提高約15%、25%。在肯定條件下，分級法提純膨潤土比離心法效率更高。1.5磷酸鹽法磷酸鹽法是將分散劑加入礦漿中以提高礦物在溶劑中的分散性，有利于膨潤土的提純。常用的分散劑有磷酸鈉、水玻璃、六偏磷酸鈉等。分散劑的種類、用量都會影響提純效果。張娜等考察了六偏磷酸鈉、水玻璃分散劑對新疆巴里坤鈉基膨潤土提純的影響。僅加入六偏磷酸鈉分散劑，產(chǎn)品純度提高約5%；加入兩種分散劑六偏磷酸鈉和水玻璃（比例為2∶1和1∶1）得到的產(chǎn)品純度更高，其中比例為1∶1時，純度最高為82.50%。葉力佳等將內(nèi)蒙古的鈣基膨潤土原礦制成15%的漿液，以0.5%的六偏磷酸鈉為分散劑，提純制備的膨潤土中土蒙脫石含量為95%，產(chǎn)品中石英、方石英、長石顯著降低，提純效果明顯。張琳等對信陽膨潤土進(jìn)行了提純討論，分散劑六偏磷酸鈉的用量為0.125%，漿液的液固比為12，pH值=8～9，室溫下攪拌80min，靜置沉降120min，去渣，1500r/min離心分別5min，取其上清液，105℃烘干，研磨，過200目篩，制得純化膨潤土，通過吸藍(lán)法測定蒙脫石含量為90%。但當(dāng)六偏磷酸的用量超過0.125%時，蒙脫石的純度反而下降。磷酸鹽法操作簡單，分散劑的加入，可降低膨潤土的團(tuán)聚程度，有利于膨潤土的提純，不同品質(zhì)的膨潤土有各自最佳分散劑用量。分散劑用量不足，則礦物分散不充分，過多則會引起絮凝，加添膨潤土漿液的粘稠性，不利于提純。因此，在磷酸鹽法中，分散劑種類及用量的選擇要適當(dāng)。1.6超聲波振蕩法超聲波振蕩法是利用超聲波進(jìn)行振蕩，促進(jìn)漿液分散和縮短分散時間。通常此方法不單獨使用，而是聯(lián)合其他方法。Thuc等利用超聲波對越南南部林東的膨潤土（原礦的陽離子交換量為29.5mmol/100g，蒙脫石含量為60%）進(jìn)行了提純。使用六偏磷酸鈉為分散劑的磷酸鹽法提純制備的產(chǎn)品陽離子交換量為32mmol/100g，蒙脫石含量為65%。對原礦漿液進(jìn)行超聲振蕩處理后，制備的產(chǎn)品陽離子交換量為46mmol/100g，蒙脫石含量為93%。若將原礦漿液先進(jìn)行超聲振蕩，再離心沉降，制備的產(chǎn)品陽離子交換量為48.5mmol/100g，蒙脫石含量為98%。由此可以看出，超聲法和離心法聯(lián)合使用，可制備更高純度的膨潤土。1.7電泳法及絮凝法膨潤土分散在水中后，其顆粒帶負(fù)電荷，將其懸浮液置于電場中，利用電泳現(xiàn)象，使帶負(fù)電荷的膨潤土顆粒聚集在陽極上，達(dá)到膨潤土和其他雜質(zhì)分別的目的。電泳法提純膨潤土一般要求粒度小于2m，提純后的膨潤土純度較高，且膨潤土中SiO2、Fe2O3削減，Al2O3加添。但由于提純設(shè)備非常昂貴，使用中耗電量大，提純成本太高。因此，電泳提純法在工業(yè)上的應(yīng)用受到限制。絮凝法是將原礦粉浸水制漿，經(jīng)離心得到高純度漿液，再利用絮凝劑進(jìn)行絮凝沉淀，過濾，向濾餅中加入反絮凝劑，得到精品。由于絮凝過程中蒙脫石顆?？焖倬奂o縮，比表面積變小，顆粒表面被絮凝劑覆蓋，使其固有的膨脹、吸附和粘結(jié)等特性降低，因此限制其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。2化學(xué)方法提純采納物理方法提純膨潤土難以除盡粒度很細(xì)的方石英、石英、Fe2O3及混合在蒙脫石內(nèi)部的雜質(zhì)，以及微量的其他粘土礦物和非粘土礦物，要制得高純度的膨潤土有時就必需采納化學(xué)提純法。化學(xué)提純法通常是利用強堿除去方石英和石英，連二亞硫酸鈉（俗稱保險粉）或次硫酸鹽除去Fe2O3，以達(dá)到對粘土的漂白作用。Alemdar等對土耳其的埃內(nèi)茲的鈣基膨潤土進(jìn)行了化學(xué)方法提純。將鈣基膨潤土浸入到5%的NaHCO3溶液中形成膠體，進(jìn)行鈉化改性，再加入檸檬酸鈉和過二硫酸鈉緩沖溶液，除去其中的鐵氧化物。然后分別用水、NaCl（1mol/L）、HCl（0.05mol/L）洗滌后除去碳酸鹽，使用過氧化氫在80℃時除去其中的有機(jī)物。經(jīng)沉降得到大量粒度小于2m的蒙脫石。鈉化的蒙脫石在NaCl溶液中凝固，過濾，然后在蒸餾水中透析，直到電導(dǎo)率為7～8mS/cm，經(jīng)冷干、碾磨制備的純化膨潤土陽離子的交換量為102mmol/100g。將膨潤土通過物理方法提純后，再進(jìn)行化學(xué)提純，除去細(xì)小的雜質(zhì)及鐵等金屬氧化物，可以得到更高純度的膨潤土。3總結(jié)膨潤土提純方法浩繁，要依據(jù)膨潤土的品位和應(yīng)用要求，如高品位（蒙脫石含量在80%左右）