CN109665535A

CN109665535A - 一种针对中低品位膨润土的提纯方法

Info

Publication number: CN109665535A
Application number: CN201910000247.6A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: 63653 Troops of PLA
Current assignee: 63653 Troops of PLA
Priority date: 2019-01-01
Filing date: 2019-01-01
Publication date: 2019-04-23

Abstract

本发明公开了一种针对中低品位膨润土的提纯方法，将中低品位膨润土矿粉碎研磨过200目筛，将得到的膨润土粉末与去离子水混合，借助于机械力的作用，把膨润土中粘结在一起的矿物颗粒充分分散开来，制备得到膨润土浆料，在分散好的膨润土浆液中添加化学试剂去除部分杂质并使膨润土中矿物颗粒充分悬浮；再对充分悬浮的浆液进行物理提纯，反复提取上层浆液；然后采用离心法对提取的膨润土上层浆液进行脱水处理，烘干，磨碎，即得到纯度较高的膨润土精矿，本发明使用HCl和H₂O₂除去膨润土浆液中的碳酸盐以及有机质，并辅助以恒温振荡是充分反应，使得浆液能够充分悬浮，使得后续物理法提纯效果更好，提高了提纯效率。

Description

一种针对中低品位膨润土的提纯方法

技术领域

本发明属于非金属矿物材料领域，具体涉及一种针对中低品位膨润土的提纯方法。

背景技术

膨润土又称斑脱岩、膨土岩，是一种性能优良，经济价值较高，应用范围较广的粘土资源。其主要矿物成分是蒙脱石，混有一定量的石英、长石等密度大的杂质。膨润土具有优良的物理化学性质，如吸水膨胀性、吸附性、分散悬浮性、阳离子交换性、触变性、黏结性、润滑性等，使其在国民经济24个领域100多个部门中发挥重要作用，享有“万能粘土”之誉。尤其是蒙脱石含量高的膨润土在食品、医药等行业显示出优异的性能。

我国膨润土资源丰富，位居世界首位，但80%以上为钙基膨润土且品位较低，蒙脱石的含量一般只有50%-80%之间甚至更低，属于中低品位膨润土矿。这种膨润土资源由于含有大量石英、长石等非粘土矿物难以进行深加工，在食品、医药等高附加值行业应用较少。因此，为提高膨润土矿产资源利用率，需要在进行深加工进行提纯处理。

膨润土的提纯方法一般分为物理提纯方法和化学提纯方法两大类。物理提纯方法即选矿提纯方法，按其中蒙脱石含量不同可分成手选、风选（干法提纯）和水选（湿法提纯）。

手选主要用于原矿蒙脱石含量较高的膨润土。在采矿场由人工将矿石中大块的废石挑选出来。

风选（干法提纯）适用于蒙脱石含量大于80%、粒度较细，而脉石矿物（石英、长石）粒度较粗的矿石。该方法是依据天然膨润土中杂质矿物粒度、硬度和密度都较大，通过逐级分离沉降把杂质分开，而得到纯度很高的膨润土。该法操作简便，处理量大，但因空气污染严重，对于杂质矿物同蒙脱石粒度相近的超细粒级产品来说分离不彻底，对于国内大多数膨润土属中低品位该法并不适用，因此在工业生产中应用很少。

湿法则是以水为主要媒介，通过施以各种外力(重力、离心力等)，利用膨润土中蒙脱石与杂质密度的不同，使杂质和蒙脱石分离开来，达到提纯效果。对于原矿中蒙脱石含量只在30%-80%的低品位膨润土，或对于所含长石、石英粒度不是很大的膨润土，要获得更高纯度的膨润土或蒙脱石，往往采用湿法提纯。湿法根据提纯工艺过程的不同又分为自然沉降法、絮凝法、高速离心法和二次分级法等。

在实际的提纯过程中单独使用某一种方法时都存在着各自的优点与不足。比如，自然沉降法，它是依据膨润土中蒙脱石作为黏土矿物的粒径一般比长石、石英等碎屑矿物的粒径小因此沉降速度慢的原理达到膨润土提纯的目的。该法所需设备简单、成本低，但沉淀时间长、占地面积大、生产效率较低，并且其中的一些杂质无法去除的很彻底。高速离心法和二次分级法是将膨润土悬浮液经高速旋转的离心沉降机分离，分离粒度教习的碎屑矿物（长石、碳酸盐等），得到粒度小于5μm的膨润土浆料。不同的离心机转速和离心时间都会影响最终产品的质量。离心法提纯工艺周期短，效率高，但也提高了提纯的成本。

因此我们在提纯过程中，可以在不同的阶段同时采用几种方法，将几种方法的优点结合起来加以利用，提高提纯效率。

发明内容

本发明针对中低品位膨润土矿提出一种提纯方法，将物理分散、化学除杂以及自然沉降提纯、离心脱水结合起来对中低品位膨润土矿进行深度提纯。提纯工艺步骤简单、操作方便并且提高了提纯效率，为中低品位的膨润土矿的深加工拓宽思路。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种针对中低品位膨润土的提纯方法，包括以下步骤：

S1：分散制浆：将中低品位膨润土矿粉碎研磨过200目筛，将得到的膨润土粉末与去离子水以1:5-1:12比例混合，借助于机械力的作用，把膨润土中粘结在一起的矿物颗粒充分分散开来，制备得到膨润土浆料；

S2：化学除杂：向膨润土浆液中先后加入不同化学试剂，置于恒温振荡器中振荡使膨润土与化学试剂充分接触反应，分别除去组分中的碳酸盐和有机质。反应终止后，静置澄清倾去上层清夜，用去离子水反复清洗，使膨润土中矿物颗粒充分悬浮制备悬浮液；

S3：自然沉降提纯：充分悬浮的浆液，静置8 h，用虹吸管吸取上层10 cm深度的悬浮液，每次提取后，加入等量的蒸馏水，再搅拌、沉降、提取，反复多次，直至加入去离子水在规定沉降时间内，应该提取悬浮液的深度范围内的悬浮液不再显浑浊为止；

S4：离心脱水：采用离心法对提取的膨润土上层浆液进行脱水处理，烘干，磨碎，即得到纯度较高的膨润土精矿。

进一步的：所述中低品位膨润土中蒙脱石含量为30%-80%；

进一步的：所述机械搅拌设备为电动搅拌器或磁力搅拌器，搅拌时间30 min-1h；

进一步的：步骤S2中所述化学试剂分别为HCl和H₂O₂，并且加入顺序是先加入HCl，反应至无明显起泡，可以有效去除原土中的碳酸盐。静置至上清液澄清后倒掉上清液。重新加水至原刻度，加入H₂O₂，除去组分中的有机质。

进一步的：步骤S2中所述辅助以恒温振荡设备，振荡温度为30-60 ℃，时间1-2 h。

进一步的：步骤S4中离心机转速为800-1200 r/min，离心时间为3-8 min。

与现有技术相比，本发明的特点在于：

本发明在总结传统膨润土的方法基础上，采用物理分散、化学除杂、物理法提纯及离心脱水相结合的流程，利用膨润土良好的分散性以及蒙脱石粒径较小的特点来达到提纯的目的。本发明使用HCl和H₂O₂除去膨润土浆液中的碳酸盐以及有机质，并辅助以恒温振荡是充分反应，使得浆液能够充分悬浮，使得后续物理法提纯效果更好，得到纯度较高的膨润土精矿。

本发明提供的提纯方法步骤简单、操作方便并且提高了提纯效率，能够为中低品位的膨润土矿的深加工拓宽思路。

附图说明

图1所示为膨润土原土和经过提纯后样品的X射线衍射谱图（XRD）。

图2所示为膨润土原土及提纯土的红外光谱图。

最佳实施方式

以下结合具体实施例来进一步阐述本发明，下面各实施例仅用于举例说明本发明，而本发明的保护范围不受这些实施例的限制，所列材料与前面所述材料的要求一致。

根据图1-2，一种针对中低品位膨润土的提纯方法，其工艺流程包括：原料预处理、分散制浆、化学法除杂、物理法提纯、离心脱水。具体步骤在于将中低品位膨润土矿粉碎研磨过200目筛，将得到的膨润土粉末与去离子水混合，借助于机械力的作用，把膨润土中粘结在一起的矿物颗粒充分分散开来，制备得到膨润土浆料；在分散好的膨润土浆液中添加化学试剂去除部分杂质并使膨润土中矿物颗粒充分悬浮；再对充分悬浮的浆液进行物理提纯，反复提取上层浆液；然后采用离心法对提取的膨润土上层浆液进行脱水处理，烘干，磨碎，即得到纯度较高的膨润土精矿。

实施例1：

S1：将膨润土原矿(蒙脱石含量为33%)研磨后过200目筛，得到粒径为0.075 mm的膨润土粉末；取膨润土粉末与去离子水按固液比1:12混合制成膨润土浆液，用电动搅拌器搅拌30 min后静置24 h，调节体系为0.001 mol/L HCl体系，搅拌使反应至无明显起泡，除去原矿中的碳酸盐；

S2：静置至上清液澄清后倒掉上清液；重新加水至原刻度，加入1 mLH₂O₂，置于恒温振荡器中，在40 ℃条件下恒温振荡1 h，使其充分反应，除去组分中的有机质；将膨润土浆液静置使其自然沉降8 h后, 用虹吸法提取10 cm以上悬浮液，反复补加去离子水和提取；

S3：将提取的上层悬浮液离心分离取下层沉淀，离心机转速为1000 r/min，离心时间为8 min；

S4：将下层沉淀于50 ℃烘箱烘干粉碎即得到提纯土；提纯后膨润土中蒙脱石含量为81%。

实施例2：

S1：将膨润土原矿（蒙脱石含量为57%）研磨后过200目筛，得到粒径为0.075 mm的膨润土粉末；取膨润土粉末与去离子水按固液比1:12混合制成膨润土浆液，用电动搅拌器搅拌30 min后静置24 h，调节体系为0.001 mol/L HCl体系，搅拌使反应至无明显起泡，静置至上清液澄清后倒掉上清液；

S2：重新加水至原刻度，加入1 mLH₂O₂，置于恒温振荡器中，在40 ℃条件下恒温振荡1h，使其充分反应，除去组分中的还原性基团。将膨润土浆液静置使其自然沉降8 h后, 用虹吸法提取10 cm以上悬浮液，反复补加去离子水和提取；

S3：将提取的上层悬浮液离心分离取下层沉淀，离心机转速为1200 r/min，离心时间为5 min；

S4：将下层沉淀于50 ℃烘箱烘干粉碎即得到提纯土；提纯后膨润土中蒙脱石含量为98%。

实施例3：

S1：将膨润土原矿（蒙脱石含量为57%）研磨后过200目筛，得到粒径为0.075 mm的膨润土粉末；取膨润土粉末与去离子水按固液比1:8混合制成膨润土浆液，用电动搅拌器搅拌30min后静置24 h，调节体系为0.001 mol/L HCl体系，搅拌使反应至无明显起泡，静置至上清液澄清后倒掉上清液；

S3：将提取的上层悬浮液离心分离取下层沉淀，离心机转速为1000 r/min，离心时间为5 min；

S4：将下层沉淀于50 ℃烘箱烘干粉碎即得到提纯土；提纯后膨润土中蒙脱石含量为95%。

实施例4：

S1：将膨润土原矿（蒙脱石含量为57%）研磨后过200目筛，得到粒径为0.075 mm的膨润土粉末；取膨润土粉末与去离子水按固液比1:10混合制成膨润土浆液，用电动搅拌器搅拌30 min后静置24 h，调节体系为0.001 mol/L HCl体系，搅拌使反应至无明显起泡，静置至上清液澄清后倒掉上清液；

S2：重新加水至原刻度，加入1mL H₂O₂，置于恒温振荡器中，在40 ℃条件下恒温振荡1h，使其充分反应，除去组分中的还原性基团。将膨润土浆液静置使其自然沉降8 h后, 用虹吸法提取10 cm以上悬浮液，反复补加去离子水和提取；

S4：将下层沉淀于50 ℃烘箱烘干粉碎即得到提纯土；提纯后膨润土中蒙脱石含量为96%。

通过实施例1-4对比得出，对比提纯前后样品的XRD谱图可以看出：膨润土经过离心法提纯后，蒙脱石特征衍射峰峰强明显加强，但峰形基本不变，提纯前后均为“瘦而高”。谱线的宽窄或峰型反映了晶体结构的有序度和晶粒大小，说明采用本发明所述方法提纯基本不影响蒙脱石颗粒大小。并且提纯后石英峰强度明显减小，高温钠长石和石膏的特征衍射峰基本消失，说明提纯后蒙脱石含量提高，能有效的去除杂质，提纯效果较好，进一步对比原土和提纯土谱图上的红外吸收峰的位置、峰形以及峰的强度可以看出经过提纯，蒙脱石特征吸收峰强度增大，而798 cm^-1处出现的石英的特征吸收峰明显减弱，说明经过提纯很好的去除了膨润土中的石英杂质，蒙脱石含量明显提高，本发明在总结传统膨润土的方法基础上，采用物理分散、化学除杂、物理法提纯及离心脱水相结合的流程，利用膨润土良好的分散性以及蒙脱石粒径较小的特点来达到提纯的目的。本发明使用HCl和H₂O₂除去膨润土浆液中的碳酸盐以及有机质，并辅助以恒温振荡是充分反应，使得浆液能够充分悬浮，使得后续物理法提纯效果更好，得到纯度较高的膨润土精矿。

在本发明的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种针对中低品位膨润土的提纯方法，其特征在于：包括以下步骤：

S2：化学除杂：向膨润土浆液中先后加入不同化学试剂，置于恒温振荡器中振荡使膨润土与化学试剂充分接触反应，分别除去组分中的碳酸盐和有机质；反应终止后，静置澄清倾去上层清夜，用去离子水反复清洗，使膨润土中矿物颗粒充分悬浮制备悬浮液；

2.根据权利要求1所述的针对中低品位膨润土提纯方法，其特征在于：所述中低品位膨润土中蒙脱石含量为30%-80%。

3.根据权利要求1所述的针对中低品位膨润土提纯方法，其特征在于：所述机械搅拌设备为电动搅拌器或磁力搅拌器，搅拌时间30 min-1h。

4.根据权利要求1所述的针对中低品位膨润土提纯方法，其特征在于：步骤S2中所述化学试剂分别为HCl和H₂O₂，并且加入顺序是先加入HCl，反应至无明显起泡，可以有效去除原土中的碳酸盐；静置至上清液澄清后倒掉上清液；重新加水至原刻度，加入H₂O₂，除去组分中的有机质。

5.根据权利要求1所述的针对中低品位膨润土提纯方法，其特征在于：步骤S2中所述辅助以恒温振荡设备，振荡温度为30-60 ℃，时间1-2 h。

6.根据权利要求1所述的针对中低品位膨润土提纯方法，其特征在于：步骤S4中离心机转速为800-1200 r/min，离心时间为3-8 min。