膨潤土原礦顆粒及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了膨潤土原礦顆粒及其制備方法。該膨潤土原礦顆粒的原料包含膨潤土粉，以及占以膨潤土粉質量為100％計，0.02～0.05％碳酸鹽、0.02～0.05％硅酸鹽。本發明的膨潤土原礦顆粒包含活性炭，活性炭的加入能使得膨潤土原礦顆粒出現多孔，提高顆粒的比表面積，以使其具有較好的吸附力。
【專利說明】
膨潤土原礦顆粒及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及膨潤土的技術領域，具體而言，涉及膨潤土原礦顆粒及其制備方法。
【背景技術】
[0002]膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產，膨潤土是一種黏土巖、亦稱蒙脫石黏土巖、常膨潤土膨潤土，含少量伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長石、方解石等;通常呈現白色、淡黃色，因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等；具蠟狀、土狀或油脂光澤;膨潤土有的松散如土，也有的致密堅硬。主要化學成分是二氧化硅、三氧化二鋁和水，還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素，Na20和CaO含量對膨潤土的物理化學性質和工藝技術性能影響頗大。蒙脫石礦物屬單斜晶系，通常呈土狀塊體，白色，有時帶淺紅、淺綠、淡黃等色。光澤暗淡。硬度I?2，密度2?3g/cm3。按蒙脫石可交換陽離子的種類、含量和層間電荷大小，膨潤土可分為鈉基膨潤土 (堿性土)、鈣基膨潤土 (堿土性土)、天然漂白土 (酸性土或酸性白土)，其中鈣基膨潤土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。膨潤土具有強的吸濕性和膨脹性，可吸附8?15倍于自身體積的水量，體積膨脹可達數倍至30倍;在水介質中能分散成膠凝狀和懸浮狀，這種介質溶液具有一定的黏滯性、觸變性和潤滑性;有較強的陽離子交換能力;對各種氣體、液體、有機物質有一定的吸附能力，最大吸附量可達5倍于自身的重量;它與水、泥或細沙的摻和物具有可塑性和黏結性;具有表面活性的酸性漂白土 (活性白土、天然漂白土-酸性白土)能吸附有色離子。顆粒膨潤土吸附性較好，在建筑以及其他領域都廣泛應用。
[0003]現有技術中，膨潤土原礦顆粒由于比表面積小，黏度不夠，導致吸附力較差。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明一方面在于提供一種膨潤土原礦顆粒，該膨潤土原礦顆粒具有較好的吸附力。
[0005]—種膨潤土原礦顆粒，其原料包含膨潤土粉，以及占以膨潤土粉質量為100 %計，
0.02?0.05%碳酸鹽、0.02?0.05%硅酸鹽。
[0006]進一步地，所述膨潤土粉的粒度為100?200目。
[0007]進一步地，所述碳酸鹽為碳酸鈉和/或碳酸鉀。
[0008]進一步地，所述硅酸鹽為硅酸鈉和/或硅酸鉀。
[0009]進一步地，其原料還包含水。
[0010]進一步地，所述水的用量為10?15%，以膨潤土粉質量為100%計。
[0011]本發明另一方面在于提供一種膨潤土的制備方法，由該制備方法獲得的膨潤土具有較好的吸附力。
[0012]—種如上述膨潤土原礦顆粒的制備方法，包括以下步驟:
[0013]混合所述原料；
[0014]將所述混合的原料進行干燥成型。
[0015]進一步地，所述干燥成型采用烘干機，所述烘干至水分含量為10%以下。
[0016]進一步地，所述干燥成型之后還包括粉碎，所述粉碎的粒度為I?4_。
[0017]本發明的膨潤土原礦顆粒包含活性炭，活性炭的加入能使得膨潤土原礦顆粒出現多孔，提高顆粒的比表面積，以使其具有較好的吸附力。
【具體實施方式】
[0018]為了便于理解本發明，下面合實施例來進一步說明本發明的技術方案。
[0019]本發明的膨潤土原礦顆粒，其原料包含膨潤土粉，以及以膨潤土粉質量為100%計，0.02?0.05%碳酸鹽、0.02?0.05%硅酸鹽。例如，以以膨潤土粉質量為100%計，碳酸鹽的質量為0.02%、0.025%、0.03%、0.035%、0.04%、0.045%、0.048%或0.05% ;硅酸鹽的質量為0.02%、0.025%、0.03%、0.035%、0.04%、0.045%、0.048%或0.05%。
[0020]上述膨潤土粉指粉末狀的膨潤土，應當理解的是，粉末狀的粒度要小于顆粒狀。本發明中不對膨潤土粉的粒度作特別嚴苛地限定，但為了使膨潤土原礦顆粒的制備中膨潤土粉能更好地同其它原料分散，可選用粒度為100?200目的膨潤土粉，比如其粒度為100目、110目、120目、150目、180目、190目或200目。在此需要交代的是，目即計量單位，指每平方英寸篩網上的孔眼數目，目數越高，粒度越小。100?200目換算為74?165微米。本發明對膨潤土粉的密度沒有特別地要求，可采用2?3g/cm3。
[0021]上述膨潤土粉的種類不作特別嚴苛限定，可采用本領域公知的膨潤土粉，可為鈉基膨潤土粉、鈣基膨潤土粉、氫基膨潤土、有機膨潤土等。鈉基膨潤土粉指層間陽離子為Na+;鈣基膨潤土粉指層間陽離子為Ca2+;有機膨潤土指層間陽離子為有機陽離子;氫基膨潤土指層間陽離子為H+，有活性白土、天然漂白土。活性白土是用粘土(主要是膨潤土)為原料，經無機酸化處理，再經水漂洗、干燥制成的吸附劑，外觀為乳白色粉末。天然漂白土指天然產出的，是以蒙脫石、鈉長石、石英為主要組分的白色、白灰色粘土。有機膨潤土是一種無機礦物/有機銨復合物，以膨潤土為原料，利用膨潤土中蒙脫石的層片狀結構及其能在水或有機溶劑中溶脹分散成膠體級粘粒特性，通過離子交換技術插入有機覆蓋劑而制成的。
[0022]上述碳酸鹽的作用是通過碳酸根離子的水解產生二氧化碳氣體，以提高膨潤土原礦顆粒的多孔性。碳酸鹽可以為水溶性碳酸鹽，例如碳酸鉀、碳酸鈉及其組合，還可以為非水溶性碳酸鹽，如碳酸鎂、碳酸鋁等，優選為碳酸鉀和/或碳酸鈉。
[0023]上述硅酸鹽起著粘合的作用。硅酸鹽可為為水溶性硅酸鹽，例如硅酸鉀、硅酸鈉及其組合，還可為非水溶性硅酸鹽，如硅酸鎂、硅酸鋁等，優選為硅酸鉀和/或硅酸鈉。
[0024]本發明的膨潤土的原料還可包含水，水的作用是在膨潤土原礦顆粒的制備中起著分散的作用。水的含量可參考性地為1?15 %，以潤土粉質量為100 %計，例如1 %、11 %、12%、12.5%、13%、14%、14.5%或 15% ο
[0025]當然為了提高膨潤土原礦顆粒制備中的分散性，還可加入醇溶劑。醇溶劑可為C^4的醇溶劑，例如乙醇、異丙醇等。
[0026]本發明的膨潤土的原料除了上述性炭粉、碳酸鹽、硅酸鹽、水，還可以加入以下其它的組分。
[0027]為了提高膨潤土原礦顆粒的黏度，可加入公知的增稠劑，有纖維素醚，如甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素。天然高分子及其衍生物，如淀粉、明膠、海藻酸鈉、干酪素、瓜爾膠、甲殼胺、阿拉伯樹膠、黃原膠、大豆蛋白膠、天然橡膠、羊毛月旨、瓊脂等，有合成高分子，如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、改性石蠟樹脂，卡波樹脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯共聚乳液、順丁橡膠、丁苯橡膠、聚氨酯、改性聚脲、低分子聚乙烯蠟等，有絡合型有機金屬化合物，如氨基醇絡合型鈦酸酯。至于增稠劑的用量可根據實際增稠劑的選用來做出調整，在此不再限定。
[0028]為了提高膨潤土原礦顆粒制備中的分散性，可加入公知的表面活性劑。表面活性劑指加入少量能使其溶液體系的界面狀態發生明顯變化的物質。具有固定的親水親油基團，在溶液的表面能定向排列。表面活性劑的分子結構具有兩親性:一端為親水基團，另一端為疏水基團。表面活性劑可采用公知的種類，可為陰離子表面活性劑，有高級脂肪酸的鹽，有硫酸化物RO-SO3-M,如十二烷基硫酸鈉、土耳其紅油類，或者有磺酸化物R-SO3-M,如二辛基琥珀酸磺酸鈉(阿洛索-0T)，十二烷基苯磺酸鈉，甘膽酸鈉，或或者地可為陽離子表面活性劑，如季銨化合物，十二烷基三甲基氯化銨，或者地，還可為兩性表面活性劑，如氨基酸型和甜菜堿型；當然還可為非離子表面活性劑，有以單硬脂酸甘油酯為代表的脂肪酸甘油酯，有以聚乙二醇為代表的多元醇，有以0P-10、NP-10為代表的聚氧乙基類，有以聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物。至于表面活性劑的用量可根據實際其選用的種類來做出調整，在此不再限定。
[0029]為了改善膨潤土原礦顆粒制備中的分散性，還可加入偶聯劑。偶聯劑是一類具有兩不同性質官能團的物質，其分子結構的最大特點是分子中含有化學性質不同的兩個基團，一個是親無機物的基團，易與無機物表面起化學反應;另一個是親有機物的基團，能與合成樹脂或其它聚合物發生化學反應或生成氫鍵溶于其中。偶聯劑可以為有機鉻絡合物、硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸化合物。有機鉻絡合物是由不飽和有機酸與三價鉻離子形成的金屬絡絡合物;娃燒類偶聯劑娃燒偶聯劑的通式為RS iX3，式中R代表氣基、疏基、乙稀基、環氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基團，這些基團和不同的基體樹脂均具有較強的反應能力，X代表能夠水解的烷氧基(如甲氧基、乙氧基等)，比如KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171等。鈦酸酯類偶聯劑可為單烷氧基型、單烷氧基焦磷酸酯型、螯合型、配位體型等。
[0030]為了進一步地提高膨潤土原礦顆粒的吸附性，可加入改性硅藻土。在此可列舉出一種改性娃藻土的方式，例如改性娃藻土由以下重量份的原料制成:娃藻土50?60份、木炭4?7份、木質素磺酸鈉3?5份、硬脂酸2?4份、順丁烯二酸醉4?6份、甲基丙烯酸月桂醋4?7份、三聚氰胺甲醛樹脂5?7份、三聚磷酸鈉4?5份、水50?60份，其制備方法是首先加入硅藻土、木炭、甲基丙烯酸月桂酯、水攪拌均勻，形成懸浮液，加入順丁烯二酸酐、三聚氰胺甲醛樹脂、三聚磷酸鈉混合攪拌25?35分鐘，然后加入其余剩余成分，在1200?1500rpm條件下攪拌，在50?60°C下烘干，粉碎成200?400目粉末即得。
[0031]為了提高膨潤土原礦顆粒的吸附性，可加入硅溶膠。硅溶膠是指納米級的二氧化硅顆粒在水中或溶劑中的分散液。由于硅溶膠中的Si02含有大量的水及羥基，故硅溶膠也可以表述為Si02.nH20。硅溶膠由硅酸分子自行聚合生成，在適當條件下還會進一步聚合生成凝膠并從溶液中沉降出來.單獨使用硅溶膠吸附時，它會自身.聚合，’顆粒長大.表面減小.吸附能力下降。另外它在吸附陽離子鉆的同時，膠粒表面電荷被中和.彼此很快聚結而析出.這可能是硅溶膠吸附能力不高的另一原因。帶負電硅溶膠能吸附在帶正電的膨潤土顆粒晶層端面上。被吸附的硅溶膠粒已不可能再進行布朗運動，減少了碰撞聚合長大機會.且受端面上電荷位置空間分布的影響，彼此結合長大機會也較小，這使得端面上吸附的溶膠顆粒粒度較小，保持著較大吸附表面。硅溶膠處理后膨潤上在顆粒晶層的平面和端面上都具有吸附陽離子能力。就使它的吸附陽離子能力既比沒處理的原料膨潤土高，也比硅溶膠高。需要補充的是，硅溶膠可以由硅酸鈉采用公知的方法來自制，在此不再贅述。
[0032]本發明的膨潤土原礦顆粒的制備方法，包括以下步驟:混合所述原料；以及將所述混合的原料進行干燥成型。
[0033]上述混合可采用本領域公知的混合設備，例如攪拌機，至于攪拌的轉速可不作特別限定，可根據實際攪拌設備的攪拌功率進行常規設定。
[0034]上述干燥成型指在干燥作用下，使得混合后的原料成型為顆粒狀。干燥成型可采用烘干機，所述烘干至水分含量為1 %以下。除此，還可為真空干燥。
[0035]在將原料混合后，可將混合后的原料采用壓餅機進行擠壓成餅。
[0036]上述干燥成型之后還包括粉碎，所述粉碎的粒度為I?4mm，例如1mm、1.2mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、3.8mm或4mm。至于粉碎的手段可米用公知的手段，例如球磨、研磨等。
[0037]實施例1
[0038]首先按照質量比配比原料:S卩100目膨潤土粉，以及占以膨潤土粉質量為100%計，
0.02%碳酸鈉、0.02%硅酸鈉。
[0039]將上述配比好的原料采用攪拌機加入10%水，使用壓餅機擠壓成型。
[0040]通過輸送機入烘干機，然后將烘干后的膨潤土活性炭顆粒水分達到10%以下，篩選Imm顆粒。
[0041 ] 實施例2
[0042]首先按照質量比配比原料:S卩100目膨潤土粉，以及占以膨潤土粉質量為100%計，
0.05%碳酸鈉、0.05%硅酸鈉。
[0043]將上述配比好的原料采用攪拌機加入10%水，使用壓餅機擠壓成型。
[0044]通過輸送機入烘干機，然后將烘干后的膨潤土活性炭顆粒水分達到10%以下，篩選Imm顆粒。
[0045]實施例3
[0046]首先按照質量比配比原料:S卩200目膨潤土粉，以及占以膨潤土粉質量為100%計，
0.05%碳酸鈉、0.05%硅酸鈉。
[0047]將上述配比好的原料采用攪拌機加入15%水，使用壓餅機擠壓成型。
[0048]通過輸送機入烘干機，然后將烘干后的膨潤土活性炭顆粒水分達到10%以下，篩選4mm顆粒。
[0049]實施例4
[0050]首先按照質量比配比原料:S卩200目膨潤土粉，以及占以膨潤土粉質量為100%計，
0.02%碳酸鈉、0.02%硅酸鈉。
[0051]將上述配比好的原料采用攪拌機加入10?15%水，使用壓餅機擠壓成型。
[0052]通過輸送機入烘干機，然后將烘干后的膨潤土活性炭顆粒水分達到10%以下，篩選I?4mm顆粒。
[0053]實施例5
[0054]首先按照質量比配比原料:S卩150目膨潤土粉，以及占以膨潤土粉質量為100%計，
0.02%碳酸鈉、0.05%硅酸鈉。
[0055]將上述配比好的原料采用攪拌機加入10%水，使用壓餅機擠壓成型。
[0056]通過輸送機入烘干機，然后將烘干后的膨潤土活性炭顆粒水分達到10%以下，篩選3mm顆粒。
[0057]實施例6
[0058]首先按照質量比配比原料:S卩150目膨潤土粉，以及占以膨潤土粉質量為100%計，
0.05%碳酸鈉、0.02%硅酸鈉。
[0059]將上述配比好的原料采用攪拌機加入15%水，使用壓餅機擠壓成型。
[0060]通過輸送機入烘干機，然后將烘干后的膨潤土活性炭顆粒水分達到10%以下，篩選3mm顆粒。
[0061 ] 實施例7
[0062]首先按照質量比配比原料:S卩150目膨潤土粉，以及占以膨潤土粉質量為100%計，0.035%碳酸鈉、0.035 %硅酸鈉。
[0063]將上述配比好的原料采用攪拌機加入12%水，使用壓餅機擠壓成型。
[0064]通過輸送機入烘干機，然后將烘干后的膨潤土活性炭顆粒水分達到10%以下，篩選3mm顆粒。
[0065]實施例8
[0066]首先按照質量比配比原料:S卩150目膨潤土粉，以及占以膨潤土粉質量為100%計，0.035%碳酸鈉、0.035 %硅酸鈉。
[0067]將上述配比好的原料采用攪拌機加入12%水，使用壓餅機擠壓成型。
[0068]通過輸送機入烘干機，然后將烘干后的膨潤土活性炭顆粒水分達到10%以下，篩選3mm顆粒。
[0069]對比例
[0070]本例中其原料不包含活性炭粉，其它同實施例8。
[0071]采用公知的手段對實施例1-8以及對比例所制備的膨潤土原礦顆粒的吸附性進行測試，測試表明對比例的吸附性要差于實施例例。
[0072]本發明膨潤土原礦顆粒充分利用膨潤土原礦土的天然水分進行擠壓烘干，所得產品具有晶瑩剔透、光亮、顆粒清澈、吸附性強、結團堅固、不易脫落分碴等。(此膨潤土礦土曬干、烘干后磨粉再選顆粒，強度大、晶體色澤好、不渾濁)。
[0073]由于本發明中所涉及的各工藝參數的數值范圍在上述實施例中不可能全部體現，但本領域的技術人員完全可以想象到只要落入上述該數值范圍內的任何數值均可實施本發明，當然也包括若干項數值范圍內具體值的任意組合。此處，出于篇幅的考慮，省略了給出某一項或多項數值范圍內具體值的實施例，此不應當視為本發明的技術方案的公開不充分。
[0074]
【申請人】聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式選擇等，落在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種膨潤土原礦顆粒，其特征在于，其原料包含膨潤土粉，以及占以膨潤土粉質量為100%計，0.02?0.05%碳酸鹽、0.02?0.05%硅酸鹽。2.根據權利要求1所述的膨潤土原礦顆粒，其特征在于，所述膨潤土粉的粒度為100?200 目。3.根據權利要求1所述的膨潤土原礦顆粒，其特征在于，所述碳酸鹽為碳酸鈉和/或碳酸鉀。4.根據權利要求1所述的膨潤土原礦顆粒，其特征在于，所述硅酸鹽為硅酸鈉和/或硅酸鉀。5.根據權利要求1所述的膨潤土原礦顆粒，其特征在于，其原料還包含水。6.根據權利要求5所述的膨潤土原礦顆粒，其特征在于，所述水的用量為10?15%，以膨潤土粉質量為100 %計。7.—種如權利要求1所述膨潤土原礦顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 混合所述原料； 將所述混合的原料進行干燥成型。8.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于所述干燥成型采用烘干機，所述烘干至水分含量為10%以下。9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述干燥成型之后還包括粉碎，所述粉碎的粒度為I?4mm。
【文檔編號】B01J20/20GK105833833SQ201610223640
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】張興華
【申請人】張興華