膨潤土改性技術的現狀

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1、膨潤土改性技術的現狀摘要：膨潤土是一種重要的非金屬礦產，資源豐富。改性膨潤土大大提高了膨潤土的性能和品質，改變了中國膨潤土品質低、應用受到限制的局面，有助于充分利用好中國豐富的膨潤土資源，提高其附加值，創(chuàng)造更大的經濟效益。本文在參考大量文獻后總結了部分膨潤土改性技術及其機理。關鍵詞：膨潤土；改性；機理前言我國的膨潤土資源種類齊全，分布廣。目前已累計探明儲量50.87億噸以上，保有儲量大于70億噸，僅次于美國，居世界第二位，主要集中在東北和東部沿海各地。我國豐富的膨潤土資源為新產品的開發(fā)和研究、市場的開拓、競爭力的提高等奠定了基礎。但我國膨潤土鈣基

2、者多，蒙脫石含量偏低，而采選加工方法較簡單，產品質量受到影響，對外貿易中處于低出高進局面，導致其應用范圍受限制[1]。1膨潤土的礦物學特性及類型膨潤土又名“斑脫巖”或“膨土巖”，是一種以蒙脫石礦物成分為主的粘土巖，圖1是蒙脫石晶體單元層結構。蒙脫石又稱“微晶高嶺石”或“膠嶺石”，是一種層狀含水的鋁硅酸鹽礦物，其理論結構式為：Ex·nH2O{(A12一Mgx)[(Si，A1)4O10](OH)2}，E為層間可交換的陽離子，主要為Ca2+、Na+、Mg2+、K+，X為E作為一價陽離子時單位化學的層電荷數，一般變化在0.2～0.6[2-4]。除了蒙脫石

3、，膨潤土中常含有少量的伊利石、高嶺土、沸石、長石、方解石等礦物，所以具體膨潤土的性質還與蒙脫石的種類和含量有關。大致來講膨潤土具有吸水性、膨脹性、陽離子交換性、觸變性、增稠性、潤滑性、吸附性和脫色性等一系列優(yōu)良特性。能吸收自身體積8～15倍的水量，體積膨脹倍數至30倍；分散懸澤陛使其在水介質中可分散成膠體懸浮液；為了保持電價平衡，在蒙脫石的結構單元層之間存在著K+、Na+、Ca2+等大半徑離子的陽離子，這些離子可與同性電價離子發(fā)生等電量交換，從而使蒙脫土具有陽離子交換能力。所以蒙脫土具有吸附各種氣體、液體、有機物和有色物質的能力。膨潤土按交換的陽

4、離子種類、含量和結晶化學性質等可分為鈣基膨潤土、鈉基膨潤土、鎂基膨潤土及鈣一鈉基膨潤土，常見的是鈣基膨潤土和鈉基膨潤土。其中鈉基膨潤土比鈣基膨潤土有更高的膨脹性和陽離子交換容量。在水中分散性好，且黏性、潤滑性及熱穩(wěn)定性俱佳。此外，觸變性、熱濕拉強度和干壓強度也較好，所以鈉基膨潤土性能更好，利用價值更大。2膨潤土的改性方法及機理2.1酸性活化白土[5]酸性活化白土是指用酸處理過的膨潤土生產工藝有濕法和干法兩種。濕法生產工藝流程為：原礦一干燥一粉碎一活化一分酸一漂洗一濃縮一干燥一磨粉一包裝活化用酸一般為硫酸．如原礦舍方解石則用鹽酸干法生產工藝流程為：

5、原礦一干燥一粉碎一加酸活化一干燥一粉碎一干燥焙燒一磨粉一包裝干法生產工藝簡單．但產品游離酸含量高．質量較差，經過改進的干法工藝．用無機物處理游離酸．可保證自土的質量[6]。通過酸活化，用一價氫離子取代可交換的鈣離子形成有細孔的表面，比表面積和孔隙度都增大使膨潤土已具有的吸附及離子交換性進一步增強。酸活化后的鈣基膨潤土具有很強的脫色能力及脫酸和脫硫能力．2.2鈉基膨潤土鈉基膨潤土是用鈉離子將天然土中的鈣、鎂等離子置換出來。所用的處理劑有碳酸鈉、碳酸氫鈉、硅酸鈉等。鈉化反應在一定的溫度條件下可直接進行．但由于鈣、鎂基膨讕土不溶于水且分散性差等緣故，當

6、加入一定量的碳酸鈉進行鈉化時．反應只在表面進行而被鈉化的表面又是一個良好的隔水膜因而反應根難進行到底為了使鈉化反應充分進行。目前使用的方法主要有懸浮液法、堆塌鈉化法、輪碾鈉化法、擠壓鈉化法、取螺旋鈉化法、阻流擠壓鈉化法等[6]。2.3鋰基膨潤土[8]制備鋰基膨潤土的原理與鈉基膨潤土相同。主要方法如下：a.將原土(鈣基土)和鋰鹽溶液加入碾輪混砂機中碾壓均勻，小于120℃烘干過-200目篩。b.將原礦粉加少量水浸濕，放置24h，加入預制的改性液(5%的Li2CO3)加水再攪拌．加熱至100度左右，保溫0.5h，過濾，干燥，粉碎。2.4有機膨潤土[9]

7、若用有機陽離子取代蒙脫石層間的非金屬陽離子，可從根本上改變膨潤土的原來的親水性質，生成了一種新的疏水親油的蒙脫石一有機復合物，即有機膨潤土。制備有機膨潤土的一般工藝為：原礦粉一5%～10%懸浮液一離心提純一活化變型一有機交換一過濾脫水一干燥一磨粉一有機土產品2.5高純膨潤土及凝膠膨潤土[10]由于蒙脫石本身具有表面呈負電性，而邊緣呈正電性的特點。在水分散介質中的蒙脫石顆粒之間，正負電性吸引存在著以工字型為主的搭接結構。一些細粒的固體雜質被這種締合結構所支托或包裹，難以除盡，給提純帶來很大困難。加入焦磷酸鈉進行處理，磷酸根負離子吸附于礦物正電性邊緣

8、，形成雙電性邊緣，這樣蒙脫石顆粒全部轉變?yōu)樨撾p電層膠體同電性相互排斥、締合結構消失，雜質脫離，可得到高純度的膨潤土。經處理后的膨潤土由于