一種凹凸棒黏土制備δ-層狀結晶二硅酸鈉的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及凹凸棒黏土制備S-層狀結晶二硅酸鈉的方法，屬于無機化工領域中洗滌助劑制備技術領域。
【背景技術】
[0002]三聚磷酸鈉(STPP)是迄今為止用量最大、助洗性能優越的洗滌助劑，但三聚磷酸鈉的長期大量使用對環境產生了較大的污染，已成為水體富營養化的主要污染源。世界各國多年來不斷致力于STPP各種替代品的研究，如已報道的復合碳酸鹽、各種沸石、偏硅酸鈉、檸檬酸鈉、氮川三醋酸鈉(NTA)、羧甲氧琥珀酸三鈉(CMOS)、聚丙烯酸鹽、結晶性層狀硅酸鈉等。S-層狀結晶二硅酸鈉是環保型高技術代磷助劑。由于δ-層狀結晶二硅酸鈉PH值緩沖能力、助洗能力、水質軟化和抗再沉積能力等綜合助洗能力與三聚磷酸鈉相當，因而S-層狀結晶二硅酸鈉的開發研究受到了人們的廣泛關注。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于:提供一種凹凸棒黏土制備δ -層狀結晶二硅酸鈉的方法，該方法以廉價礦物粉體即凹凸棒黏土粉體為主要原料，以微波轉晶制備高純度層狀結晶二硅酸鈉，一方面提高凹凸棒黏土的附加值，降低層狀結晶二硅酸鈉生產成本，另一方面利用微波體相加熱的特點，提高S-層狀結晶二硅酸鈉產品的純度，改善其綜合助洗性能。
[0004]本發明的技術解決方案是:凹凸棒黏土礦物經選礦、粉碎后，過篩得凹凸棒黏土粉體，以下簡稱凹土粉體，將凹凸棒黏土粉體置于高溫下焙燒破壞凹凸棒黏土結構，加水及工業硫酸分解凹凸棒黏土中的金屬氧化物，離心分離，固液分離后的浸取液用于制備無機復合絮凝劑，去除沉淀物最底部少量的雜質后的沉淀物稱之為活化凹土 ；活化凹土與氫氧化鈉反應后的液體經濃縮置于烘箱，干燥得無定形的硅酸鈉；無定形的硅酸鈉在微波爐中熱處理后冷卻得S-層狀結晶二硅酸鈉。
[0005]該方法包括以下具體步驟:
(I)凹凸棒粘土礦物經選礦、粉碎、過篩得凹凸棒黏土粉體，凹凸棒黏土粉體在500?700°C下焙燒20?30min，冷卻至110°C加水配成固含量為15?25質量％的凹土漿料，在漿料中滴加工業硫酸，硫酸用量以維持最終浸取液的PH值1.0?2.5為宜，控制體系溫度950C，在攪拌狀態下浸取50?90min進行固液分離，固相部分則用水洗滌至pH為4.5-6.0再離心分離，去除存在于固相最底部的微量雜質后的固相物即為活化凹土 ；分離后的浸取液經硫酸鐵調整液體中的鋁鐵離子比例為5: 3后，用碳酸氫鈉中和至pH值為3.0，在溫度為65°C下聚合6h制備無機復合絮凝劑。
[0006](2)將活化凹土置于燒瓶中，按S12: Na2O = 1.9?2.1的摩爾比稱量固體NaOH,以經過干燥的活化凹土:水=I: 2.5?3.5的質量比加水配制成NaOH溶液，將NaOH溶液與活化凹土混合，在90°C?微沸狀態下反應1.5?2.0h,反應后的液體經過濃縮后置于烘箱中，在120?180°C下干燥40?60min得無定形二硅酸鈉； (3)將無定形二硅酸鈉移至微波爐中進行轉晶處理，其處理過程是在400?600°C下熱處理30?80min，然后在720?780°C的溫度處理30?60min，冷卻即得δ -層狀結晶二硅酸鈉產品。
[0007]本發明制備的S -層狀結晶二硅酸鈉的技術指標是:白度為78?86% ;0.1%水溶液的pH值:10.5?11.5 ;以CaCO3計，35。。，20min結合鈣離子能力彡330mg/g(產品)；以MgCO3計，35°C，20min結合鎂離子能力彡450mg/g(產品)；&Fe計含鐵量彡0.02%。
[0008]本發明取得的技術進步是:①利用廉價的凹凸棒黏土礦物資源替代傳統方法中的化學化工原料生產S-層狀結晶二硅酸鈉，提升了凹凸棒黏土的附加值，降低了 δ-層狀結晶二硅酸鈉生產原料成本；②利用酸浸后的廢液制備無機復合絮凝劑，提高了凹凸棒黏土礦物資料的利用率；③利用微波幅射體相加熱，克服了傳統轉晶技術中因物料體相非均勻受熱導致非同步轉晶而造成的產品性能不穩定的缺陷，與此同時也縮短了從無定形二硅酸鈉到S-層狀結晶二硅酸鈉的轉晶時間。
【具體實施方式】
[0009]實例I
凹土粉體 200g，含 Si02、Al2O3' Fe2O3 分別為 56.8%, 9.2%和 4.6%，在 620°C下焙燒20min，冷卻至110°C加水配制成固含量為20%的漿料，在漿料中滴加濃度為92.5%的工業硫酸，其PH值維持在1.5，控制體系溫度為95°C，在攪抖狀態下浸取60min后離心分離，固相部分用水洗滌至pH為5.0再離心分離，去除沉于最底部的少量雜質后得活化凹土；將上述制備的活化凹土置于燒瓶中，加入含34.6g氫氧化鈉的水溶液360ml，加到熱微沸，在攪拌狀態反應2h，反應物經濃縮后置于烘箱中，在140°C下干燥55min得無定形二硅酸鈉。
[0010]將上述制備的無定形二硅酸鈉再裝入坩堝并移至微波爐中，在450°C下熱處理40min，然后在740°C的溫度下處理40min后冷卻，得δ -層狀結晶二硅酸鈉產品112g。
[0011]該產品白度為81%;0.1%水溶液pH值為11.2 ;以CaCO3計，35°C，20min結合鈣離子能力為332mg/g(產品)；以MgCO3計，35°C,20min結合鎂離子能力為453mg/g(產品)。
[0012]洗滌液與浸取液合并，用硫酸鐵調整液體中的鋁鐵離子比例，使[Al3+]: [Fe3+]=5: 3，再用NaHCO3調節pH至3.0，在溫度為65°C下聚合6h即可得無機復合絮凝劑產品。
[0013]實例2
凹土粉體 100g，Si02 含量 52.1%、A1203 含量 8.4%, Fe2O3 含量 4.9%，在 650°C下焙燒20min后，冷卻至110°C用水配制成固含量為20%的漿料，將濃度為92.5%的工業硫酸滴入漿料中，維持漿料的PH值2.0，漿料在溫度為95°C及攪抖狀態下浸取80min后進行變速離心分離，固相物料用水洗滌至pH為5.5，去除底部少量雜質得活性凹土。
[0014]將上述制備的活化凹土置于燒瓶中，稱取氫氧化鈉16.8g加水150ml，待氫氧化鈉溶解后與活化凹土混合，加熱至微沸，在攪拌狀態反應llOmin，反應物置于鼓風干燥箱中，在150 °C下干燥45min得無定形二娃酸鈉。
[0015]將上述制備的無定形的二硅酸鈉裝入坩堝并移至微波爐中，在550°C下熱處理45min，然后在760°C的溫度下處理45min后冷卻，得δ -層狀結晶二硅酸鈉產品54g。
[0016]該產品白度為78%;0.1%水溶液pH值為11.4 ;以CaCO3計，35°C，20min結合鈣離子能力為330mg/g(產品)；以MgCO3計，3