[发明专利]一种高纯凹凸棒土的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高纯凹凸棒土的制备方法，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[Mg₅Si₈O_2o](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。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高纯凹凸棒土的制备方法，以提高天然凹凸棒粘土的使用价值、拓展其使用范围。

本发明的技术解决方案是：

将杂质成分主要是石英、白云石、碳酸钙、蛋白质的天然凹凸棒的粘土矿经初滤后，在机械力作用下，将其加入配制成一定浓度的多聚磷酸钠或硅酸钠水溶液中，在一定温度下，制备成一定浓度的凹凸棒的粘土矿浆，经充分分散反应后，再经分离、干燥制得高纯凹凸棒的粘土或浓缩制成高纯凹凸棒的粘土矿浆。天然凹凸棒的粘土矿初滤细度为75-45微米(200～325目)。分散提纯剂是化学纯或分析纯，其成分为聚磷酸盐或硅酸盐。分散提纯剂为多聚磷酸钠或硅酸钠。配制的分散提纯剂水溶液为均相水溶液，所用水为去离子水，温度保持在40～80℃，分散提纯剂用量根据天然凹凸棒的粘土矿中杂质含量为所处理的天然凹凸棒的粘土矿的0.5％～3％。天然凹凸棒的粘土矿加入量与分散提纯剂水溶液的比例为1∶20～1∶10。天然凹凸棒的粘土矿矿浆所施加的机械力方式为中速剪切力或超声波振荡。天然凹凸棒的粘土矿在机械力作用下和水化作用下充分分散，其中带色物质Ti²⁺与分散提纯剂发生化学反应，生成黑色TiPO₄与其它杂质一起沉淀于容器底部。被分散和纯化的凹凸棒的粘土采用离心分离或重力沉降的方式与所形成的杂质进行分离。分离后的高纯凹凸棒的粘土通过气流干燥或冷冻真空干燥或喷雾干燥制得所需高纯凹凸棒的粘土颗粒，或通过真空浓缩制成所需浓度的高纯凹凸棒的粘土料浆。

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、石英等与凹凸棒的粘土有效分离，同时还可与凹凸棒的粘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，使凹凸棒的粘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，加之表面的高电位有利于水化，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⁺

天然凹凸棒的粘土矿提纯制备高纯凹凸棒的粘土的方法为：将凹凸棒的粘土含量＞50％的天然凹凸棒的粘土矿初碎至75-45微米(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天然凹凸棒的粘土矿的0.5％～3％；在搅拌情况下，将初碎后的天然凹凸棒的粘土矿加入均相溶液中，保持温度为40～80℃，天然凹凸棒的粘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，得到提纯的凹凸棒的粘土粘稠体，再经冷冻干燥或真空干燥或喷雾干燥制得疏松的凹凸棒的粘土颗粒。

采用本发明提纯天然凹凸棒的粘土矿的优点在于：

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，凹凸棒的粘土的质量分数为10％～90％。本方法适用于所含杂质为石英、方解石、白云石、蛋白石，且凹凸棒的粘土含量＞50％的天然凹凸棒的粘土矿。

具体实施方式