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技术 | 4大类型凹凸棒石黏土的加工与应用方向!_聚合硫酸铁生产厂家

发布时间:2018-05-31 19:50:45    

2018年黏土矿物精细加工技术高级研修班6月23-25日,江苏盱眙(点击查看详情)凹凸棒石,又名坡缕石,是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物,是我国的优势非金属矿产之一,其用途非常广泛,被称为“千用之土、万土之王”。

1、凹凸棒石黏土的分类沉积成因的凹凸棒石有两种形成方式:一是凹凸棒石直接从富镁硅铝弱碱性水溶液中直接结晶形成;水溶液直接结晶形成的高品位凹凸棒石黏土中,纳米棒状凹凸棒石晶体平行或近平行生长,形成束状集合体,称为晶束。

二是蒙脱石与富镁孔隙液的反应,镁离子进入蒙脱石结构,逐步从层状结构硅酸盐转变为链层状结构硅酸盐。

这两种形成机制经常同时在一个凹凸棒石黏土矿床中出现。

依据与凹凸棒石共生的主要矿物不同,把凹凸棒石黏土矿石划分为:高品位凹凸棒石黏土蛋白石凹凸棒石黏土白云石凹凸棒石黏土蒙脱石凹凸棒石黏土其中高品位凹凸棒石黏土、蛋白石凹凸棒石黏土、白云石凹凸棒石黏土中的凹凸棒石主要通过水溶液直接结晶形成,其微观结构特征分别是蛋白石、白云石与凹凸棒石嵌生。

蒙脱石凹凸棒石黏土主要通过蒙脱石向凹凸棒石的转化形成,保留了蒙脱石片状假象,成为棒状凹凸棒石与蒙脱石转化残余(崩解为更细小的纳米颗粒)构成凹凸棒石与蒙脱石复合体。

2、不同类型凹凸棒石黏土的加工与应用方面不同类型的矿石因矿物组成、微观结构存在巨大差别,各种矿石表现出各自不同的理化性质。

凹凸棒石黏土的加工必须按照矿石类型分层开采、分别加工处理,针对不同类型矿石的矿物组成、理化特性分别进行加工利用。

既实现优质矿石优先利用于高附加值产品,避免资源的浪费;又可实现资源的综合利用。

(1)高品质凹凸棒石黏土原料特征:凹凸棒石含量大于85%,主要杂质为微米级碎屑石英、长石,以及少量自生蛋白石和白云石。

加工产品:系列凹凸棒石纳米材料及衍生材料。

技术关键:凹凸棒石平行连生呈现晶束结构,关键是促使晶束解聚。

技术路线:湿法解聚分散、提纯、改性、纳米复合。

加工工艺:制浆-蒸汽喷爆-(溶剂热处理、酸处理)-旋流分离除杂-回收-改性。

凹凸棒石纳米材料应用:塑料注塑成型结晶促进剂:凹凸棒石与塑料粒子复合(含量5%~10%)的塑料母粒,凹凸棒石在最终塑料制品中添加量0.2%~0.3%。

其功效是促进塑料注塑成型过程中结晶速度,调制塑料晶体结构,提高工热塑性程塑料强度,提高成型效率200%~300%。

锂离子电池阳极隔膜用纳米棒状活性二氧化硅:盐酸溶蚀掉凹凸棒石晶体结构八面体中的镁、铝、铁后,保留凹凸棒石的晶体假象形态。

在锂离子电池阳极隔膜材料中添加凹凸棒石制备的纳米棒状活性二氧化硅电池表现出优异的性能。

高级润滑脂添加剂:解聚分散提纯制得的凹凸棒石纳米材料,经过有机改性获得亲有机的材料,添加到固体润滑中具有较大的发展前景。

其功能是:具有触变作用,纳米颗粒润滑减磨作用,纳米富镁矿物对气缸磨损的自修复功能。

高分子材料导电添加剂:解聚分散提纯制得的凹凸棒石纳米材料,经过包覆导电增强纳米粒子,获得导电增强材料,添加到塑料中。

其功能是:凹凸棒石棒状晶体包覆导电增强纳米粒子后,在塑料等聚合物中构成三维导电网络,降低材料的电阻率,消除静电危害。

类玛雅蓝颜料:凹凸棒石与靛蓝及其相近的有机染料分子复合形成的一类颜料。

有机染料分子与凹凸棒石发生强化学结合,类玛雅蓝颜料具有耐酸碱、耐老化的优点。

可用于艺术作品颜料、古建筑修复、建筑装修等。

(2)蛋白石凹凸棒石黏土原料特征:主要矿物组分是凹凸棒石和蛋白石,蛋白石含量大于35%,主要杂质为自生白云石和蒙脱石。

干法选矿工艺:依据凹凸棒石与蛋白石水理性质不同,人工强化干湿交替风化,通过自破碎、选择性破碎、筛分把物料分成两部分:富凹凸棒石物料和富蛋白石物料。

富凹凸棒石物料加工产品和应用:催化剂净化挥发性有机物—甲醛吸附剂:凹凸棒石纳米复合钙钛矿等活性组分,具有对VOC强吸附、催化氧化作用。

可用于高温烟气中VOCs深度净化,也可用于室内甲醛等VOCs净化。

泡沫驱采油泡沫稳定剂:泡沫驱采是新的采油技术,正在各大油田推广应用。

在地下深层较高温度、压力下泡沫具有较高的稳定性,是泡沫驱采油的关键。

由于凹凸棒石属于纳米棒状晶体、具有较高的热稳定性,耐盐、耐热的独特胶体性能,凹凸棒石纳米材料在泡沫驱采油泡沫稳定剂领域具有很大应用前景。

中空玻璃干燥剂、油脂脱色吸附剂:从蛋白石凹凸棒石黏土矿石中回收的富凹凸棒石物料,含有少量的蛋白石,包括Opal-CT、OpalA,并且蛋白石与凹凸棒石呈现交织、镶嵌状态。

用于生产中空玻璃干燥剂,可以使用含蛋白石稍高的物料,具有一定的颗粒强度,破碎、筛分、抛光、煅烧,可避免困难的滚球造粒,提高中空玻璃干燥剂的生产率和成本。

用于生产油脂脱色吸附剂,由于少量蛋白石存在,在脱色操作后的油土分离环节滤饼吸持油量降低,可降低油脂脱色油料损失率。

富蛋白石物料加工产品和应用:液体水玻璃:富蛋白石物料中主要组分是蛋白石,少量的凹凸棒石。

蛋白石主要是Opal-CT,少量的OpalA。

Opal-CT呈现叶片状,具有较高的碱反应活性,可以通过氢氧化钠水热溶解。

本项目研究已经证明富蛋白石物料生产水玻璃的可行性,并优化出最佳工艺参数。

液体水玻璃可以用作干燥剂生产、包装纸箱生产的粘结剂以及建筑材料材料等。

合成沸石分子筛:富蛋白石物料氢氧化钠水热碱溶生产的液体水玻璃,再按照比例加入富铝原料,混合液水热合成沸石分子筛。

合成沸石分子筛在工业领域有广泛的用途。

苏皖地区凹凸棒石黏土加工企业每年消耗10万t以上的分子筛原料。

(3)白云石凹凸棒石黏土原料特征:富含白云石、凹凸棒石,含有少量的蛋白石,白云石含量大于35%。

白云石微米-亚微米粒径,具有纳米孔结构特征,凹凸棒石与白云石镶嵌共生。

加工:纳米结构化,焙烧活化。

产品:系列环保材料。

技术关键:颗粒粒径与热活化温度、时间耦合,实现目标物相组合和纳米结构化。

白云石凹凸棒石黏土应用:颗粒化除磷吸附剂,富营

养化水处理;颗粒化重金属固定剂,处理含重金属废水;土壤修复剂,土壤Cd、Pb原位钝化;酸泄露应急处理剂和酸性气体处理剂。

(4)蒙脱石凹凸棒石黏土原料特征:主要矿物是凹凸棒石、蒙脱石,凹凸棒石+蒙脱石含量大于85%,结构特征是矿物转化形成凹凸棒石蒙脱石复合体,具有较强的吸水膨胀性。

加工产品:吸附剂、粘结剂系列产品。

技术关键:增强风化、水化,差动对辊剪切挤压促使复合体解聚,提高复合体分散度,实现凹凸棒石棒与蒙脱石片层形成卡房式纳米结构。

蒙脱石凹凸棒石黏土应用:催化石油脱烯烃:复合纳米活性组分,提高催化剂脱烯烃性能和催化剂寿命,替代现有的膨润土制备的颗粒白土,在石化行业有巨大潜力;饲料中玉米烯酮毒素吸附剂:饲料原料及其保存过程发生霉变都会产生玉米烯酮等毒素。

饲料中玉米烯酮毒素存在不仅会影响养殖动物食欲、健康发育、养殖效益,而且影响食品安全。

降低饲料霉变毒素危害的措施是添加玉米烯酮毒素吸附剂。

蒙脱石凹凸棒石黏土具有属于凹凸棒石蒙脱石天然混合矿石,加工后形成复合材料,兼具两种矿物的特性,具有很强的吸水膨胀性,在动物胃部可以迅速崩解分散,适于饲料添加剂使用。

来源:苏皖地区凹凸棒石黏土的特征和应用发展方向,作者:谢晶晶、陈天虎、刘海波编辑整理:粉体技术网还可以看从矿物资源到纳米新材料,江苏盱眙致力打造凹凸棒石全产业链!《基于湿法凹凸棒石高值利用关键技术开发与应用》获国家技术发明奖二等奖提名产业 | 甘肃临泽县全面发力打造凹凸棒石绿色生态产业!呼吁:粘土矿物的粉碎,请不要一味的追求超细或纳米级!凹凸棒石提纯、加工技术咨询:13681302888(微信同号)点击“阅读原文”,报名2018年黏土矿物精细加工技术高级研修班!