[发明专利]一种高膨胀倍钠基膨润土的制备方法

说明书

本发明属于膨润土深加工领域，具体涉及一种高膨胀倍钠基膨润土的制备方法。本发明一种高膨胀倍钠基膨润土的制备方法，包括以下步骤：（1）选取钙基膨润土，晾晒、干燥至水份小于15%，破碎至粒径小于1cm，得到破碎样；（2）将破碎样进行煅烧，得到煅烧样；（3）钠盐加水溶解，配制成一定浓度的溶液；（4）将钠盐溶液加入到煅烧样中，挤压钠化使其混合均匀，得到混合物；（5）混合物烘干至水分12%以下，粉碎至粒度小于200目，得到高膨胀倍钠基膨润土。

技术领域

本发明属于膨润土深加工领域，具体涉及一种高膨胀倍钠基膨润土的制备方法。

技术背景

膨润土在水中可快速的溶胀，体积膨胀成原有的几倍甚至几十倍，这是膨润土的一种基本性能，也是广泛被应用的一种性能。高膨胀倍的膨润土膨胀能力强、悬浮性好、粘度较高，在钻井泥浆、日化、涂料、医药辅料等行业都有广泛应用，其使用价值和经济价值较高。

钠基膨润土与钙基膨润土相比具有更好的膨胀性，但我国自然产出的膨润土矿绝大部分为钙基膨润土，业内一般常用的方法是在一定的条件下，通过加入改型剂钠化处理，使钙基转化为钠基来提高膨润土的膨胀倍。钠化改性的工艺通常包括干法、半干法和湿法改性这三种方式。其中，干法改性钠化效果差，半干法改性不均匀，湿法钠化改性成本高、用水量大、干燥能耗高。这几种钠化方式普遍存在如下问题：

（1）钠化时间长，钠化不完全。在实际生产中，钙基膨润土矿一般在含水大于10%的情况下进行钠化，膨润土内含有大量的吸附水和层间水，一定程度上阻碍了钠离子进入膨润土颗粒内部，颗粒表面接触改性剂钠化后，形成阻隔层，钠离子很难迁移进层间，阻止了离子交换反应的继续进行，钠化不充分，钠化时间较长。一般通过增加挤压或强力剪切的方式打破阻隔层，利用外力作用强制钠离子进入膨润土层间，促进离子交换反应的进行。

（2）结构中的亚铁没有氧化成三价铁。膨润土八面体内为Al³⁺，当Fe³⁺置换Al³⁺时，呈电中性；当Fe²⁺置换Al³⁺时，带负电，在库仑力作用下，晶层结合更紧密，可膨胀晶层少，膨胀性小。当膨润土晶体内部的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，更多重叠的晶体片层将会分离，可膨胀晶层比例增多，提高了膨胀性。美国专利4411530向干燥后的膨润土中通入湿热空气，使膨润土晶体中的八面体铁从亚铁氧化为三价铁，其可膨胀层的比例会增加，从而提高了膨润土的膨胀倍。

改善钠化效果的方法通常是采用长期堆放风化并定期翻动的方式，一方面在自然风化条件下，使晶格中的亚铁缓慢氧化成三价铁，另一方面通过延长时间使钠离子逐渐进入膨润土层间，促进钠化反应的缓慢进行，但是经常要放置几个月甚至半年以上，周期很长。

专利CN103833043A《一种钙基膨润土钠化改性方法》将改性剂溶液雾化后与混合着热空气的钙基膨润土粉料混合干燥，其中热空气的温度为100-200℃，得到钠基膨润土。首先该专利通入100-200℃热空气的目的是使钠化反应在100-200℃条件下进行，只是为了加快钠化反应的速度，而不是为了使膨润土内部形成多孔结构，也不是为了将八面体中的亚铁离子氧化成三价铁离子；其次，该专利将改性剂溶液雾化后与膨润土粉料接触混合完成改性，只通过物料混合的方法，很难使钠离子完全进入膨润土层间，钠化反应不完全，难以得到高膨胀倍的钠基膨润土。

发明内容

本发明目的在于提供一种高膨胀倍钠基膨润土的制备方法，采用新型改性方式，工艺过程简单，与常规钠化方法相比，钠化反应更充分，反应周期短，并可大大提高膨润土的膨胀倍。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种高膨胀倍钠基膨润土的制备方法，包括以下步骤：

（1）选取钙基膨润土，晾晒、干燥至水份小于15%，破碎至粒径小于1cm，得到破碎样；

（2）将破碎样进行煅烧，得到煅烧样；