[发明专利]粘土矿的处理工艺

说明书

本发明涉及到粘土矿的处理，更详细地说，但不是唯一的说法，是涉及到提供适用于纸张涂层化合物中的颜料或者乳化油漆中作为补充剂的粘土矿的处理工艺。更一般地说，本发明涉及到粘土矿的处理工艺，其目的是改变粘土矿悬浮液的流变性质，这样的以致在给定温度和悬浮液中经处理的粘土颗粒完全散凝的重量百分比给定的情况下，其悬浮液的流动性（定义为粘度倒数）与类似的未经处理的粘土颗粒悬浮液相比较时，有所增加。该增值通过测定特定粘度和给定温度下，例如粘度为500mpa·s（毫帕·秒），温为22℃时，悬浮液中经处理的粘土颗粒完全散凝的重量百分比，并且将所得的值与按本发明未经处理的粘土矿悬浮液得到的值进行比较，可以简便地测得。

英国专利GB-1481307描述了一种工艺，其中将粘土矿悬浮液在固体颗粒含量为5至30%（重量），而pH值为2.8-7.5时，与少量（重量）的具有多元碱性基，而其平均分子量不超过1000的水溶性有机化合物相混合。由此在给定温度和在悬浮液中完全散凝的粘土矿颗粒的重量百分比给定的情况下，可以增加悬浮液的流动性。把粘土矿按上述方法处理之后，进行机械加工，如用螺旋式搅泥机，Z-浆式混合器，碾盘式碾碎机或者加工塑性原料用的类似机器，并且最好在经处理的粘土矿对每公斤干燥粘土消耗25-1000千焦耳能量的条件下得到悬浮液时，进一步增加粘土矿的流动性。

已经发现，英国专利GB-1481307描述的工艺，在改变粘土矿悬浮液的流动性方面是显著的，也发现通过该工艺处理的粘土矿悬浮液的过滤性有了改变。将经处理的粘土矿悬浮液经过滤形成的滤饼与未处理的粘土矿的比较，发现渗透性增加了，这样在给定压差下，过滤进行得更快，但也增加了滤饼的含水量，其结果由后来的热干燥步骤中必须除掉大量水分，因而提高了工艺的平均成本。另一个问题是水溶性有机化合物在粘土矿中具有絮凝作用，因此使粘土矿悬浮液变得更滞，难以抽筛。

根据本发明第一方面，提供一种粘土矿的处理工艺，该工艺包括将塑性状态的粘土矿与少量重量比的具有多元碱性基，并其平均分子量不超过1000的水溶性有机化合物相混合的步骤，然后在混合物中对每公斤干燥粘土矿消耗25-1000千焦耳能量的条件下，其后或者同时把混合物进行机械加工。

机械加工后，可以加热干燥该处理的粘土矿。

根据本发明第二方面，提供按本发明第一方面的工艺处理的粘土矿悬浮液。最好在悬浮液中干燥粘土矿的含量至少为55%（重量）。

本发明的工艺可以使用于如高岭石组族的粘土矿，例如高岭石，地开石，珍珠陶土和多水高岭石，或蒙脱石组的粘土矿，例如蒙脱石，贝得石和皂石，或者云母类粘土矿，如伊利石。塑性状态的粘土矿通常含22%至50%（重量）的水。已经发现，当塑性状态的粘土矿含有23%至28%（重量）水时，所得的结果为最好。将有机化合物可以加入到粘土矿中，以形成基本上纯的，未稀释的溶液，但某些情况下，加入有机化合物可以更便于形成有机化合物的水溶液并便于喷射粘土矿溶液。

在本发明工艺中使用的水溶性有机化合物，可以为多元有机碱，而最好只是碳，氢和氮的化合物，和游离的其他官能团，如羟基或羧酸基，这些有机化合物便增加它们在水中的溶解度，因此可以增加悬浮液中有机化合物从粘土矿悬浮液中解吸的可能。有机化合物最好为其平均分子量为200至1000的聚乙烯亚胺（PEI），但用其它多胺，例如，乙烯二胺，二亚乙基三胺，四亚乙基五胺，六亚甲基四胺，和1∶12十二烷二胺，以及聚丙烯酰胺阳离子也可以得到有用的结果。可使用的水溶性有机化合物的另一个例子为聚乙烯二胺，该聚乙烯二胺可以是乙烯二胺和乙烯二卤化物或甲醛的聚合物。如果需要的话，可同时使用二个或多个水溶性有机化合物。已经发现，所使用的水溶性有机化合物的量，以干燥粘土的重量为基，最好为0.01%至0.25%（重量）范围，如果有机化合物的用量超过0.25%（重量），结果通常在粘土矿悬浮液中固体颗粒含量给定时，增加了（而不是减少）该粘度。

塑性状态粘土矿和有机化合物的混合物，最好用螺旋式搅泥机进行机械加工，但也可以使用能对塑性原料施加剪切效应的其它机器，如Z-浆式混合器或者滚盘混合器。

本发明工艺与GB-1481307所描述的工艺相比，具有如下优点：

第一，所需设备简单，成本低，为了将具有多元碱性基，并其平均分子量不超过1000的水溶性有机化合物，如PEI，渗入高岭粘土中，仅仅需要配备一个就如把50%（重量）PEI溶液滴入搅泥机供料漏斗中的简单计量泵。