高纯凹凸棒土及其制备方法 所属技术领域
本发明涉及一种高纯凹凸棒土及其制备方法,属于非金属矿深加工领域。
背景技术
凹凸棒粘土简称凹土是一种富镁的硅酸盐,其分子式[Mg5Si8O2o](OH)2(OH2)4.4H2O,晶体结构属于2∶1型层链状粘土矿物,因其特殊的结构和性质从而赋予其很高的使用价值。但由于凹土通常与白云石、方解石、石英、蛋白石等共生,因而直接影响其使用效果和使用范围。
美国是凹土的最早发现国,也是凹土的主要生产国和研究应用最广泛国,关于凹土矿的提纯 其发明专利U.S.Pat.No:6446601和6130179利用分散剂聚丙烯酸钠(分子量4000~5000)对凹土进行了有效的分散提纯,国内目前还无此方面的报道。
【发明内容】
本发明的目的就是提供一种高纯凹凸棒土及其制备方法,以提高凹土的使用价值、拓展其使用范围。
本发明的技术解决方案是:选用无机盐类作为分散提纯剂,如硅酸盐或聚磷酸盐,不仅通过吸附和电化学作用使白云石、石英等与凹土有效分离,同时还可与凹土中的带色成分钛离子通过化学反应形成黑色的磷酸钛或硅酸钛沉淀,使凹土从灰褐色转变为鱼白色,白度从0--40提高到85以上。
本发明的提纯原理:由于凹土晶体具有与纤维轴平行的良好解理,以及层-链状晶体结构和纤维状的细小晶体外形,加之表面地高电位有利于水化,特别是Al3+和Mg2+之间的异价类质同象置换的广泛存在有利于产生活性表面位置而增强水化能力,因此使得凹土在外加压力下如系统剪切力或超声处理能够充分分散。凹土表面固有的孔道结构和表面电荷的不平衡在凹土表面形成吸附中心,因此凹土良好的吸附性能使其自身吸附大量水和分散剂而具有较好的悬浮性,从而与其他物质如白云石、石英、方解石、蛋白石等有效分离。
同时,Ti2++Na3PO4或NaSiO3→TiPO4↓或TiSiO3↓+Na+
凹土矿提纯制备高纯凹土的方法为:
将凹土含量>50%的凹土矿初碎至200~325目,同时用去离子水和分散提纯剂配制成均相溶液,其中分散提纯剂用量为凹土矿的0.5%~3%;在搅拌情况下,将初碎后的凹土矿加入均相溶液中,保持温度为40~80℃,凹土矿加入量与分散提纯剂水溶液的比例为1∶20-1∶10,交替剪切搅拌和超声波振荡多次后,用重力沉降设备或离心分离机进行分离,去除沉积的杂质,得到提纯的凹土粘稠体,再经冷冻干燥或真空干燥或喷雾干燥制得疏松的凹土颗粒。
采用本发明提纯凹土矿的优点在于:
1、提纯工艺简便易行,原料易得。
2、提纯后产品纯度高,可达99%,白度可达到85以上。
我国苏皖凹土矿带类型主要有凹土型(杂质为少量石英)、白云石型、蛋白石型、蒙脱石型,上述各种矿类中,凹土的质量分数为10%~90%。本方法适用于所含杂质为石英、方解石、白云石、蛋白石,且凹土含量>50%的凹土矿。
【附图说明】
图1实例1凹土提纯前后的X-衍射检测图
图2实例1凹土提纯前后扫描电镜检测图
图3实例2凹土提纯前后的X-衍射检测图
图4实例2凹土提纯前后扫描电镜检测图
【具体实施方式】
实例1:含石英17.2%、凹土83.8%的灰绿色凹土矿,初碎至200目,按1∶20加入40℃、含多聚磷酸钠1%的均相水溶液中,20min机械搅拌与10min超声波振荡交替各3次后,静置30min,产生明显的灰白色悬浮液和黑色沉淀分层,抽出或倾出上层悬浮液,在80~100℃下进行真空喷雾干燥,制得凹土含量为99.5%、白度为87的凹土颗粒。
凹土提纯前后的x-衍射、扫描电镜检测如图1和图2所示。
实例2:含白云石、石英47.5%的灰白色凹土矿初滤至300目,按1∶15加入含硅酸钠2.5%、60℃的均相水溶液中,30min机械搅拌与20min超声波振荡交替各2次后,先静置60min,将上层悬浮液倾出,进行离心分离,得到凹土晶浆,再经40℃真空冷冻干燥,即得到凹土含量为90%、白度为91的凹土颗粒。
凹土提纯前后的x-衍射、扫描电镜检测如图3和图4所示。