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    膨潤土的鈉化處理方法

    膨潤土的鈉化處理方法

      天然膨潤土按化學成分可分為鈉基和鈣基兩大類.在一般情況下,鈉基膨潤土較鈣基膨潤土的理化效能和工藝性質優越,主要表現在:吸水速度慢,吸水率與膨脹倍數大;陽離子交換量高;在水介質中分散性好,膠質價高;加熱穩定性好等.所以鈉基膨潤土的使用價值高,能滿足多種用途的要求.以前中國已探明的儲量90%是鈣基土,鈉基土一般在礦山的較深層,尚需詳細勘探.近年中國在新疆發現儲量高達5o億m3的大型膨潤土礦,膨潤土的品質優於美國.天然鈣基膨潤土在很多方面滿足不了多種用途的要求但經過酸鹼處理可以提高某些效能(如粘結性、膨脹性、懸浮性、抗剪性、抗壓性等),成為人工(或改性)鈉基膨潤土,可與天然鈉基膨潤土一樣能滿足多種用途的要求的酸鹼處理方法由德國研究成功,以後被各國採用.鈣基膨潤土的酸鹼處理工藝很簡單,但是溼法,需一定裝置、動力外加劑(Na20,NaECO3,Na鼢,NaOH,NAP04等),可使膨潤土改型.即用低價的Na+離子將膨潤土中可置換的高價陽離子Ca2+,Mg2+置換出來.

      一般鈉化方法有懸液法、堆場鈉化法(陳化法)和擠壓法.

      a.懸液法.在配製膨土泥漿時向水中加入鈣基土和純鹼長時間預水化,使更多的ca2+和Mg2+被置換出來.

      b.堆場鈉化法義大利首先採用這種方法.在原礦堆場中,將2%~4%的Na2CO3粉撒在含水量大於30%的膨潤土原礦中,翻動拌和,混勻碾壓、老化10d,乾燥粉碎成鈉基膨潤土.

      c.擠壓法德國的輪碾擠壓法、日本的雙螺旋擠壓法、中國的阻流擠壓法、對輥擠壓法等,都屬於擠壓法,都是加鈉加壓,利用剪下應力,使聚結的顆粒分開,甚至推開晶層、增加鈣蒙脫石的比表面積,加速Na+交換Ca2+.在擠壓過程中,一部分將機械能轉變為熱能,使膨潤土的溫度升高,促進Na,Ca2+交換過程.擠壓還可使蒙脫石晶體結構遭到破壞,產生斷鍵.暴露出來的矽離子、鋁離子氧離子吸附水,有利於蒙脫石水化.斷鍵同時增加了原土顆粒表面的負電荷,使鈉化較為完全.外加Na2CO3的量必須大於ca2+,Mg2+等的濃度,才能使鈣基膨潤土完全鈉化,但Na+的濃度過大時,將增加濾失量和降低視粘度.李蘇璋、周運臣研究開發出使用造成膨潤土蒙脫石的物化效能——水體系效能和化工技術路線的方法,使膨潤土固體內發生快速離子交換反應,直接把天然鈣基膨潤土改型成鈉基膨潤土.

      人工鈉化處理的膨潤土目前還沒有統一的國家標準.

      較經濟、實用、可行的鈣基膨潤土改性處理方法是在使用時,根據礦物成分加入2%~5%的Na2CO3,這在60年代初中國在沉井、沉箱減阻下沉及70年代的長距離頂管工程中已得到成功的應用.鑽井、地下連續牆護壁泥漿用得更多,但不能作防滲用.

      90年代,中國的科技工作者找到了經濟簡捷的人工鈉化方法——超臨界處理法,膨潤土在溫度、壓力達到化學平衡時,高層電位變低層電位,吸鈉力很強.所以只要知道膨潤土的超臨界點,處理費用極低.據瞭解,美國和德國的防滲膨潤土每噸約2萬~3萬元.在中國如用超臨界法進行處理,每噸只需千元或幾百元

    大家要知道的是膨潤土原礦經開採後,是無法直接使用的,這個必須經過選礦、曬乾、研磨等簡單工藝加工後才能進入應用市場。膨潤土的加工處理方法和生產特點從容易到困難依次概括為:

    ①簡單研磨製粉

    經過自然曬乾或烘乾處理後的乾燥膨潤土礦石,將其研磨成粉末。這類產品叫做“普通鈣基膨潤土”,通常只能用作飼料新增劑、肥料粘結劑以及低品位鑄件,鐵礦石球團等行業中。這類生產工藝特點是相對簡單。

    ②鈉化處理

    之前研磨後的膨潤土,我們透過新增少量純鹼將鈣基膨潤土轉化為鈉基膨潤土。鈉化處理的目的主要是為了提高和改善膨潤土相應的粘度指標,使其在鑄造砂,顆粒粘結,工程泥漿,防水和防滲方面具有更好的應用效能。這類生產工藝特點也是相對簡單。

    膨潤土粉末透過硫酸活化反應處理,在經過洗滌和去除雜質,脫水和乾燥後,使其膨潤土的比表面積和氫離子交換容量顯著增加,最後經過研磨處理這種產品稱為活性白土,可以直接用於油或芳香產品的脫色和提純。利用活性白土再次加工成顆粒可獲得顆粒活性白土。這類生產工藝特點是難度一般。

    ④有機處理

    將膨潤土礦石除砂提純,再經過鈉化改性,有機聚合物表面活性劑的插層或覆蓋處理,將親水性和疏油性無機膨潤土變成親油性和疏水性有機膨潤土,使其高度分散在有機溶液中,這類產品叫做有機膨潤土。常規產品只是用作增稠劑,主要用於油基塗料和油基泥漿,或改善潤滑脂的耐高溫性和耐磨性。新開發的產品是用於工程塑膠的奈米蒙脫土。這類生產工藝特點是相對複雜難度大一些。

    ⑤其他綜合處理

    根據用途和技術要求產品中,對原始礦石進行了一系列處理,例如除雜,提純,化學處理和剝落,最終生產出具有特定效能的膨潤土產品

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