4大類凹凸棒石的加工與高端應用方向

/4大類凹凸棒石的加工與高端應用方向凹凸棒石黏土是我國特色非金屬礦產(chǎn)資源，依據(jù)其形成機制可分為4種礦石類型：高品位凹凸棒石黏土；蛋白石凹凸棒石黏土；白云石凹凸棒石黏土；蒙脫石凹凸棒石黏土。不同類型的凹凸棒石黏土，其礦物構成、化學構成以及黏土的物理化學性質(zhì)在礦體橫向和縱向上都有很大變化，其加工利用必需依照礦石類型分層開采、分別加工處理和利用，這樣既可實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)礦石優(yōu)先利用于高附加值產(chǎn)品，避開資源的揮霍，又可實現(xiàn)資源的綜合利用。1、高品質(zhì)凹凸棒石黏土原材料特征：凹凸棒石含量大于85%，重要雜質(zhì)為微米級碎屑石英、長石，以及少量自生蛋白石和白云石。加工產(chǎn)品：系列凹凸棒石納米材料及衍生材料。技術關鍵：凹凸棒石平行連生呈現(xiàn)晶束結(jié)構，關鍵是促使晶束解聚。技術路線：濕法解聚分散、提純、改性、納米復合。加工工藝：制漿－蒸汽噴爆－（溶劑熱處理、酸處理）－旋流分別除雜－回收－改性。凹凸棒石納米材料應用：（1）塑料注塑成型結(jié)晶促進劑。該促進劑為凹凸棒石與塑料粒子復合（含量5%—10%）的塑料母粒，凹凸棒石在最后塑料制品中添加量0.2%—0.3%。其功效是促進塑料注塑成型過程中結(jié)晶速度，調(diào)制塑料晶體結(jié)構，提高工熱塑性程塑料強度，提高成型效率200%—300%。（2）鋰離子電池陽極隔膜用納米棒狀活性二氧化硅。鹽酸溶蝕掉凹凸棒石晶體結(jié)構八面體中的鎂、鋁、鐵后，保留凹凸棒石的晶體假象形態(tài)。在鋰離子電池陽極隔膜材料中添加凹凸棒石制備的納米棒狀活性二氧化硅電池表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。（3）高級潤滑脂添加劑。解聚分散提純制得的凹凸棒石納米材料，經(jīng)過有機改性獲得親有機的材料，添加到固體潤滑中具有較大的進展前景。其具有觸變作用，納米顆粒潤滑減磨作用，納米富鎂礦物對氣缸磨損的自修復功能。（4）高分子材料導電添加劑。解聚分散提純制得的凹凸棒石納米材料，經(jīng)過包覆導電加強納米粒子，獲得導電加強材料，添加到塑料中。凹凸棒石棒狀晶體包覆導電加強納米粒子后，在塑料等聚合物中構成三維導電網(wǎng)絡，降低材料的電阻率，除去靜電危害。（5）類瑪雅藍顏料。凹凸棒石與靛藍及其相近的有機染料分子復合形成的一類顏料。有機染料分子與凹凸棒石發(fā)生強化學結(jié)合，類瑪雅藍顏料具有耐酸堿、耐老化的優(yōu)點。可用于藝術作品顏料、古建筑修復、建筑裝修等。2、蛋白石凹凸棒石黏土原材料特征：重要礦物組分是凹凸棒石和蛋白石，蛋白石含量大于35%，重要雜質(zhì)為自生白云石和蒙脫石。干法選礦工藝：依據(jù)凹凸棒石與蛋白石水理性質(zhì)不同，人工強化千濕交替風化，通過自碎裂、選擇性碎裂、篩分把物料分成兩：富凹凸棒石物料和富蛋白石物料。富凹凸棒石物料加工產(chǎn)品和應用：（1）催化劑凈化揮發(fā)性有機物（VOC）—甲醛吸附劑。凹凸棒石納米復合鈣鈦礦等活性組分，具有對VOC強吸附、催化氧化作用。可用于高溫煙氣中VOCs深度凈化，也可用于室內(nèi)甲醛等VOCs凈化。（2）泡沫驅(qū)采油泡沫穩(wěn)定劑。泡沫驅(qū)采油是新的采油技術，正在各大油田推廣應用。在地下深層較高溫度、壓力下泡沫具有較高的穩(wěn)定性，是泡沫驅(qū)采油的關鍵。由于凹凸棒石屬于納米棒狀晶體、具有較高的熱穩(wěn)定性，耐鹽、耐熱的獨特膠體性能，凹凸棒石納米材料在泡沫驅(qū)采油泡沫穩(wěn)定劑領域具有很大應用前景。（3）中空玻璃干燥劑、油脂脫色吸附劑。從蛋白石凹凸棒石黏土礦石中回收的富凹凸棒石物料，含有少量的蛋白石，包括Opal—CT、OpalA，并且蛋白石與凹凸棒石呈現(xiàn)交織、鑲嵌狀態(tài)。用于生產(chǎn)中空玻璃干燥劑，可以使用含蛋白石稍高的物料，具有肯定的顆粒強度，碎裂、篩分、拋光、煅燒，可避開困難的滾球造粒，提高中空玻璃干燥劑的生產(chǎn)率和成本。用于生產(chǎn)油脂脫色吸附劑，由于少量蛋白石存在，在脫色操作后的油土分別環(huán)節(jié)濾餅吸持油量降低，可降低油脂脫色油料損失率。富蛋白石物料加工產(chǎn)品和應用：（1）液體水玻璃。富蛋白石物料中重要組分是蛋白石，并含有少量的凹凸棒石。蛋白石重要是Opal—CT。Opal—CT呈現(xiàn)葉片狀，具有較高的堿反應活性，可以通過氫氧化鈉水熱溶解生產(chǎn)水玻璃。液體水玻璃可以用于生產(chǎn)干燥劑、包裝紙箱的粘結(jié)劑以及建筑材料材料等。（2）合成沸石分子篩。在富蛋白石物料氫氧化鈉水熱堿溶生產(chǎn)的液體水玻璃中，依照比例加入富鋁原材料，混合液水熱合成沸石分子篩。合成沸石分子篩在工業(yè)領域有廣泛的用途。蘇皖地區(qū)凹凸棒石黏土加工企業(yè)每年消耗10萬噸以上的分子篩原材料。3、白云石凹凸棒石黏土原材料特征：富含白云石、凹凸棒石，含有少量的蛋白石，白云石含量大于35%。白云石微米—亞微米粒徑，具有納米孔結(jié)構特征，凹凸棒石與白云石鑲嵌共生。加工：納米結(jié)構化，焙燒活化。加工產(chǎn)品：系列環(huán)保材料。技術關鍵：顆粒粒徑與熱活化溫度、時間耦合，實現(xiàn)目標物相組合和納米結(jié)構化。白云石凹凸棒石黏土應用：（1）顆粒化除磷吸附劑，富營養(yǎng)化水處理；（2）顆粒化重金屬固定劑，處理含重金屬廢水；（3）土壤修復劑，土壤Cd、Pb原位鈍化；（4）酸泄露應急處理劑和酸性氣體處理劑。4、蒙脫石凹凸棒石黏土原材料特征：重要礦物是凹凸棒石、蒙脫石，凹凸棒石＋蒙脫石含量大于85%，結(jié)構特征是礦物轉(zhuǎn)化形成凹凸棒石蒙脫石復合體，具有較強的吸水膨脹性。加工產(chǎn)品：吸附劑、粘結(jié)劑系列產(chǎn)品。技術關鍵：加強風化、水化，差動對輥剪切擠壓促使復合體解聚，提高復合體分散度，實現(xiàn)凹凸棒石棒與蒙脫石篇層形成卡房式納米結(jié)構。蒙脫石凹凸棒石黏土應用：（1）催化石油脫烯烴。復合納米活性組分，提高催化劑脫烯烴性能和催化劑壽命，替代現(xiàn)有的膨潤土制備的顆粒白土，在石化行業(yè)有巨大潛力；（2）飼料中玉米烯酮毒素吸附劑。詞料原材料及其保存過程發(fā)生霉變都會產(chǎn)生玉米烯酮等毒素。飼料中玉米烯酮毒素存在不僅會影響?zhàn)B殖動物食欲、健康發(fā)育、