一、膨潤土提純方法有哪些
目前,膨潤土的提純方法主要有風選法、自然沉降法、離心法、水力分級法、絮凝法、重液法、磷酸鹽法、電泳法、超聲波振蕩法、化學提純法等。
1、膨潤土風選法提純
風選原理:又稱干法提純,是利用膨潤土與雜質(zhì)礦物的硬度和密度的差異,將已磨至一定細度的膨潤土原礦和空氣充分混合成流態(tài)化,在分級輪離心力和風機抽力的作用下,大部分粗顆粒和比重大的顆粒與細粒礦物實現(xiàn)分離。
風選目的:針對蒙脫石含量大于80%、粒度較細的膨潤土,去除顆粒較粗的石英、長石等脈石雜質(zhì)礦物。
常用設備或藥劑:風選粉碎機、分級機等。
特點:該方法操作簡便,處理量大,但產(chǎn)品的質(zhì)量不容易控制。
2、膨潤土自然沉降法提純
自然沉降法原理:將膨潤土浸水制成泥漿,然后放入沉降槽,使其自然沉降。膨潤土在制漿過程中,蒙脫石吸水膨脹而發(fā)生崩解,致使蒙脫石的粒度相對于其他雜質(zhì)礦物較小,沉降速度慢,而石英、長石、碳酸鹽等砂質(zhì)礦物沉積速度快,從而實現(xiàn)長石、石英等粒度比較大的顆粒與膨潤土的分離。
自然沉降法目的:除去石英、長石、碳酸鹽等砂質(zhì)礦物。
特點:該方法可在一定程度上提純蒙脫石,操作簡便,提純成本低。但設備占地面積大、提純產(chǎn)率底。自然沉降法對鈉基膨潤土的提純效果要優(yōu)于鈣基膨潤土。
3、膨潤土離心法提純
離心法原理:將自然沉降去雜后的懸浮液再經(jīng)高速旋轉的離心沉降機分離,進一步分離粒度較細的碎屑礦物(長石、碳酸鹽等)。
離心法目的:縮短選別時間,進一步除雜。
常用設備或藥劑:臥螺離心機。
特點:離心法現(xiàn)已廣泛應用于高純蒙脫石制備行業(yè),離心效果好,但是產(chǎn)品回收率低,且溢流產(chǎn)品濃度過低,僅為3%左右。
4、膨潤土水力分級法提純
水力分級法原理:利用水力旋流器中不同粒度的顆粒沉降速度差和運動方向的不同,將蒙脫石顆粒群與雜質(zhì)顆粒群分離。
水力分級法目的:去除粒度極小的長石及石英等雜質(zhì)。
常用設備或藥劑:水力旋流器。
特點:水力提純法脫鹽效果明顯,提純效果較好,產(chǎn)品質(zhì)量較好,易實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),且提純過程未外加化學試劑,進一步提純后可用于生產(chǎn)精細化工、日用品及醫(yī)藥產(chǎn)品等。但該方法得到的產(chǎn)品蒙脫石的最終含量在90%左右,不可能再高。因為在蒙脫石的晶層之間夾雜著很少量的石英、方石英、長石、云母等雜質(zhì)。
5、膨潤土絮凝法提純
絮凝法原理:在凈化一定時間后去掉雜質(zhì)的懸浮液中加入絮凝劑(如聚丙烯酰胺等高聚物或羥基鋁等無機聚合物)進行凝聚或絮凝,實現(xiàn)固液分離。
絮凝法目的:進一步去除粗濾、細渣。
常用設備或藥劑:各類絮凝劑、pH值調(diào)整劑。
特點:絮凝法的特點是脫水快,但由于絮凝脫水過程蒙脫石顆粒迅速聚集緊縮,比表面積變小,顆粒部分表面被絮凝劑覆蓋,從而使其固有的膨脹性、吸附性、黏結性等特性降低,因此影響了其在一些產(chǎn)品中的應用。
6、膨潤土重液法提純
重液法原理:通過在蒙脫石晶體的層間插入輕質(zhì)分子或分子團等,增大層間距離,使蒙脫石的密度降低,而雜質(zhì)礦物層間結合牢固,輕質(zhì)分子或分子團難以進入,密度幾乎不變,從而使蒙脫石與雜質(zhì)密度差異增大,再選擇密度合適的重液,用攪拌、振蕩、離心等手段將雜質(zhì)與蒙脫石分離。
重液法目的:去除與蒙脫石密度相差較小的雜質(zhì)礦物。
常用設備或藥劑:四氯化碳等重液。
特點:該方法的關鍵在于尋找一種無毒、穩(wěn)定性好、回收率高、使用方便安全的重液。
7、膨潤土磷酸鹽法提純
磷酸鹽法原理:將分散劑加入礦漿中以提高蒙脫石在溶劑中的分散性,使其他細顆粒固體雜質(zhì)迅速沉降以實現(xiàn)分離。
磷酸鹽法目的:改變礦漿膠體黏度,加速雜質(zhì)顆粒沉降分離。
常用設備或藥劑:磷酸鈉、水玻璃、六偏磷酸鈉等。
特點:該方法操作簡便,動力損耗小,適合小規(guī)模生產(chǎn),或者同其他方法結合,有利于提高蒙脫石產(chǎn)品產(chǎn)率。分散劑的種類、用量都會影響提純效果。
8、膨潤土電泳法提純
電泳法原理:將膨潤土懸浮液置于電場中,利用電泳現(xiàn)象,使帶負電荷的膨潤土顆粒聚集在陽極上,達到膨潤土和其他雜質(zhì)分離的目的。
電泳法目的:制備高純度膨潤土。
特點:電泳法提純膨潤土一般要求粒度小于2μm,提純后的膨潤土純度較高,且膨潤土中SiO2、Fe2O3減少,Al2O3增加。電泳法制得的高純度膨潤土,使用范圍被顯著拓寬,附加值大幅提高。但該方法耗電量大,設備投資大,提純成本很高,工藝有待成熟。
9、膨潤土超聲波振蕩法提純
超聲波振蕩法原理:利用超聲波振蕩膨潤土礦漿,有效的分散和剝離蒙脫石的片層促進漿液分散和縮短分散時間。
特點:該方法通常不單獨使用,而是聯(lián)合其他方法。
10、膨潤土化學法提純
化學法原理:利用化學試劑與膨潤土中的雜質(zhì)礦物發(fā)生化學反應而將雜質(zhì)去除的方法。
化學法目的:去除粒度很細的方石英、部分石英及Fe2O3等。
常用設備或藥劑:強堿、連二亞硫酸鈉等化學藥劑。
特點:該方法可得到的產(chǎn)品蒙脫石含量可達95%以上,但有可能使蒙脫石結構發(fā)生改變,影響蒙脫石產(chǎn)品的應用。
膨潤土提純方法和工藝流程主要由三方面決定:膨潤土中雜質(zhì)的種類,雜質(zhì)的粒徑;膨潤土的用途及對純度要求;提純工藝的成本。
在工業(yè)生產(chǎn)中,應考慮以上因素,選擇適當?shù)姆椒?,將多種方法進行科學的組合,合理綜合使用,得到多種純度的膨潤土,滿足不同用途對產(chǎn)品的需求。同時,應充分利用低純度膨潤土,以及石英、高嶺石等提純副產(chǎn)品,實現(xiàn)對資源的多級利用及尾礦零排放。
二、膨潤土檢測指標有哪些
膨潤土的質(zhì)量直接影響其在各個領域的應用效果,因此對膨潤土的檢測顯得尤為重要。膨潤土的性能指標主要包括吸水率、膨脹倍數(shù)、膠質(zhì)價、懸浮率和含砂量等。這些指標可以反映膨潤土的吸附能力、溶解性、凈化能力和使用壽命等特性。
1、吸水率
吸水率是衡量膨潤土吸水能力的重要指標。通過檢測吸水率,可以了解膨潤土在不同濕度環(huán)境下的吸附性能。
2、膨脹倍數(shù)
膨脹倍數(shù)是指膨潤土在吸收水分后的體積膨脹倍數(shù)。高膨脹倍數(shù)意味著膨潤土具有更強的膨脹能力,這對于某些應用場景非常重要。
3、膠質(zhì)價
膠質(zhì)價是膨潤土分散在水中形成膠體溶液的能力。這一指標對于膨潤土在鉆井液和泥漿中的應用尤為關鍵。
4、懸浮率
懸浮率是指膨潤土在水中懸浮顆粒的比例。高懸浮率通常表明膨潤土具有良好的分散性和穩(wěn)定性。
5、含砂量
含砂量是指膨潤土中非黏土礦物的含量。較低的含砂量通常意味著膨潤土的純度較高,性能更為優(yōu)越。
三、膨潤土檢測項目
1、基本性能檢測
(1)吸藍量測定:反映膨潤土中蒙脫石含量的高低。蒙脫石含量越高,吸藍量越大,膨潤土質(zhì)量相對越好。
(2)膠質(zhì)價檢測:這是衡量膨潤土形成膠體體系及其穩(wěn)定性的指標。膠質(zhì)價高,說明膨潤土在水中分散、水化和懸浮的性能好。
2、物理性能檢測
(1)粒度分析:確定膨潤土顆粒的大小分布情況,對其在不同應用中的效果有影響。例如在涂料中,粒度合適能保證良好的分散性和涂層質(zhì)量。
(2)水分含量測定:水分過高可能影響膨潤土的儲存、運輸和使用性能,同時也與產(chǎn)品質(zhì)量標準相關。
3、化學性能檢測
(1)陽離子交換容量測定:了解膨潤土吸附和交換陽離子的能力,這對于其在土壤改良、污水處理等方面的應用效果評估很關鍵。
(2)化學成分分析:測定硅、鋁、鐵等主要元素的含量,有助于了解膨潤土的礦物組成和產(chǎn)地特征等。
四、膨潤土檢測方法
1、吸藍量測定方法
采用亞甲基藍溶液滴定法。將一定量的膨潤土樣品分散在水中,加入亞甲基藍溶液,通過不斷攪拌和滴定,直至達到吸附平衡,根據(jù)消耗的亞甲基藍溶液量計算吸藍量。
2、膠質(zhì)價檢測方法
稱取一定量的膨潤土樣品,加入適量的水,在規(guī)定的條件下充分攪拌混合,然后靜置一段時間,測量形成凝膠的體積,即為膠質(zhì)價。
3、粒度分析方法
一般采用激光粒度分析儀等儀器進行檢測。通過激光照射樣品顆粒,根據(jù)散射光的角度和強度等信息來計算顆粒的大小分布。
五、膨潤土檢測儀器
1、化學分析儀器
(1)原子吸收光譜儀:用于測定膨潤土中各種金屬元素的含量,具有靈敏度高、準確性好等優(yōu)點。
(2)分光光度計:可用于進行吸藍量等項目的檢測,通過測量溶液對特定波長光的吸收程度來確定物質(zhì)的含量。
2、物理性能檢測儀器
(1)水分測定儀:快速準確地測定膨潤土樣品中的水分含量,常見的有烘干法水分測定儀等。
(2)激光粒度分析儀:如前面所述,是進行粒度分析的重要儀器,能夠精確地給出粒度分布數(shù)據(jù)。