專利名稱：一種蛭石膨脹與有機改性一體化的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機改性膨脹蛭石的制備工藝，特別是涉及一種蛭石膨脹與有機改性一體化的制備工藝。
背景技術(shù)：
工業(yè)蛭石為含蛭石結(jié)構(gòu)層的層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，包括礦物學上的“蛭石”和由“蛭石” 晶層與金云母、黑云母和綠泥石晶層形成的規(guī)則或不規(guī)則間層礦物；其結(jié)構(gòu)中含有填充了水化陽離子的可膨脹的層間域。工業(yè)蛭石具有良好的陽離子交換性、吸附性、加熱膨脹性等；該蛭石原礦經(jīng)過高溫焙燒后體積可膨脹5 25倍，膨脹后的工業(yè)蛭石(以下稱膨脹蛭石)密度由2. 4 2. 7g/cm3減小到0. 6 0. 9g/cm3，具有輕質(zhì)、多孔的特征和良好的吸附、 保溫隔熱、吸音隔音和化學穩(wěn)定性等。廣泛用于制備輕質(zhì)建材、催化劑、填料、載體、保溫隔熱和吸聲材料、納米復合材料、生態(tài)環(huán)境保護材料等。膨脹蛭石經(jīng)有機改性處理后，由親水性變?yōu)槭杷?，可大大降低吸?水)性，并增加與有機物的親和能力；從而使有機膨脹蛭石用作氣體或水體中有機污染物和水面油污的吸附劑，有機膨脹蛭石具有從水中去除非離子型有機污染物的能力；在畜牧業(yè)養(yǎng)殖及寵物圈養(yǎng)中可用作除臭劑；還可用作防火涂料、油漆及有機復合材料的填料等，有機膨脹蛭石用作填料可以改善材料的力學性能，提高熱性能、耐磨性和成型加工性等。在現(xiàn)有的蛭石加工制備工藝中，膨脹蛭石與有機改性均是在不同的工段完成；如公告號為100404612的中國發(fā)明專利公開了一種“膨脹蛭石/聚丙烯酸鉀-丙烯酰胺高吸水性復合材料的制備方法”，該方法直接用膨脹蛭石作為原料，通過丙烯酸鉀、丙烯酰胺單體的接枝共聚反應，制備高吸水性復合材料；該方法采用常溫下的膨脹蛭石為原料與有機物進行復合，制備出的材料具有疏油、親水的特性，不能用于疏水材料領(lǐng)域。公告號為 CN1800072A的中國發(fā)明專利申請公開了一種“干法快速制備插層型蛭石的方法”，它是以蛭石原礦為原料，經(jīng)過氣流磨粉碎，以季銨鹽為插層劑，按照一定比例在100 180°C扭矩流變儀中直接干法合成季銨鹽插層蛭石；該方法直接對未膨脹過的蛭石原料進行改性，其產(chǎn)品密度較大，在輕質(zhì)填料、載體及有機復合填料等領(lǐng)域的應用受到限制。由此可知，現(xiàn)有的加工技術(shù)中，蛭石膨脹加工中的余熱不但沒有得到充分利用，若要進行有機改性時，還必須將其冷卻后，再利用改性裝置加熱進行有機改性；其工藝繁瑣， 耗費能源，工效低；未經(jīng)改性的膨脹蛭石在后續(xù)運輸、存儲過程中還易吸潮；限制了膨脹蛭石的應用范圍。到目前為止，如何將蛭石膨脹及疏水改性過程相結(jié)合，并充分利用蛭石膨脹后余熱已成為業(yè)內(nèi)研究人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種將蛭石膨脹及膨脹蛭石疏水改性過程相結(jié)合，并充分利用蛭石膨脹后余熱的蛭石膨脹與有機改性的一體化制備工藝。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種蛭石膨脹與有機改性一體化的制備工藝，包括步驟如下1)取蛭石顆粒料，投入到溫度為150 1000°C的膨脹裝置中作用15 300s成膨脹蛭石物料后出料；2)將步驟1)出料的膨脹蛭石物料經(jīng)膨脹裝置出口處的溜槽或帶式物料傳送帶送入冷卻降溫裝置實施冷卻降溫處理；3)經(jīng)步驟i)冷卻降溫后的膨脹蛭石物料經(jīng)冷卻降溫裝置的出料口直接送入連續(xù)混合機中，同時，向其中的膨脹蛭石物料噴灑有機改性劑，并連續(xù)攪拌混合均勻；4)將步驟幻混合均勻的膨脹蛭石物料經(jīng)旋風分級機分級后，所述有機改性劑在膨脹蛭石物料的表面進一步分散并包覆均勻，獲得2 4個粒級的有機改性膨脹蛭石產(chǎn)品。上述步驟1)所用的膨脹裝置為立窯、回轉(zhuǎn)窯、旋轉(zhuǎn)爐或隧道窯中任一種。上述步驟2~)所用的冷卻降溫裝置為風冷降溫裝置或水冷降溫裝置；其中，風冷降溫裝置采用鼓風冷卻方式；水冷降溫裝置采用噴水冷卻方式；經(jīng)冷卻降溫后，膨脹蛭石物料的溫度為80 180°C。上述步驟幻所用的有機改性劑，其原料包括十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸、硬脂酸鹽、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中任一種或二種的混合物；所述有機改性劑的用量占所述蛭石顆粒料總質(zhì)量的0. 5 5%。由于采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，其有益效果如下1)該工藝可將蛭石膨脹及疏水改性兩個生產(chǎn)段有機地結(jié)合起來，簡化了常規(guī)工藝中先進行蛭石膨脹冷卻得到膨脹蛭石物料，之后再在改性裝置中加熱進行有機改性的繁瑣工藝，提高了工效及有機改性膨脹蛭石的附加值?；迷摴に囋谟袡C改性環(huán)節(jié)中充分利用了蛭石膨脹后的余熱，使所用的有機改性劑能夠很好地附著在膨脹蛭石物料的顆粒表面，達到了節(jié)能降耗的效果，屬綠色環(huán)保技術(shù)。 3)該工藝在現(xiàn)有的蛭石膨脹設(shè)備上進行簡單改進后即可實現(xiàn)生產(chǎn)有機改性膨脹蛭石產(chǎn)品的目的，也可選用現(xiàn)有設(shè)備，可降低投資成本。4)工藝簡單、易于操作。5)經(jīng)本發(fā)明方法制備的有機化改性膨脹蛭石在后續(xù)運輸、存儲過程中不吸潮，可保證該產(chǎn)品后續(xù)運輸和存儲的安全，并可拓寬膨脹蛭石的應用領(lǐng)域。


圖1為實現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式如圖1所示，實現(xiàn)本發(fā)明蛭石膨脹與有機改性一體化制備工藝的設(shè)備冷卻降溫裝置1，有機改性劑均化裝置2，連續(xù)混合機3與旋風分級機系統(tǒng)4組合而成；其中冷卻降溫裝置1包括有鼓風機或冷卻水噴頭101，出料口 102 ；有機改性劑均化裝置2包括有攪拌機 201，給料壓力泵202 ；連續(xù)混合機3包括有進料斗301，改性劑壓力霧化噴頭302，調(diào)速機減速機303，混合機出料口 304 ；旋風分級機系統(tǒng)4包括有旋風分級機進料口 401，一級旋風分離器402，二級旋風分離器403。本發(fā)明的蛭石膨脹與有機改性一體化的制備工藝，是利用上述設(shè)備實現(xiàn)的，其步驟如下1)取蛭石顆粒料，投入到溫度為150 1000°C的膨脹裝置中作用15 300s成膨脹蛭石物料后出料；該膨脹裝置選用立窯、回轉(zhuǎn)窯、旋轉(zhuǎn)爐或隧道窯中任一種；2)將步驟1)的膨脹蛭石物料經(jīng)膨脹裝置出口處的溜槽或帶式物料傳送帶送入冷卻降溫裝置1內(nèi)實施冷卻降溫處理；經(jīng)調(diào)整風冷降溫裝置的101鼓風機的吹入量或水冷降溫裝置的冷卻水噴頭的噴水量后使膨脹蛭石物料的溫度降至80 180°C ；3)將步驟2、降溫后的膨脹蛭石物料由出料口 102直接送入連續(xù)混合機3的進料斗301中；有機改性劑經(jīng)改性劑均化裝置2內(nèi)設(shè)的攪拌機201攪拌均勻后，經(jīng)給料壓力泵 202輸送至改性劑壓力霧化噴頭302，對降溫后的膨脹蛭石物料進行噴灑，并經(jīng)連續(xù)混合機 3的調(diào)速機減速機303連續(xù)攪拌，使其膨脹蛭石物料和有機改性劑混合均勻；4)對步驟幻混合均勻的物料經(jīng)混合機出料口 304送入旋風分級機系統(tǒng)4的進料口 401，經(jīng)一級旋風分離器402、二級旋風分離器403的旋風分離后，使有機改性劑進一步在膨脹蛭石表面分散并包覆均勻，分級后可制得2 4個不同粒級的有機改性膨脹蛭石產(chǎn)品， 各不同粒級的產(chǎn)品分別從旋風分離器下端出口輸出。其中，有機改性劑的原料可選用十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸、硬脂酸鹽、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的任一種或二種的混合物；其中，前述二種混合物的混合比例可以為任意比例均可適用；有機改性劑噴灑的量占所述蛭石顆粒料總質(zhì)量的0. 5 5%。以下結(jié)合具體實例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的詳細說明。實例1 本實例方法與操作步驟如下步驟一取蛭石顆粒料200Kg，投入可自動出料、溫度為1000°C的立窯中加熱膨脹 80s后出料；步驟二 將步驟一的膨脹蛭石物料經(jīng)立窯出料口處設(shè)置的溜槽導入冷卻降溫裝置 1內(nèi)，通過水冷降溫方式對膨脹后的蛭石物料進行冷卻，調(diào)節(jié)冷卻水噴頭101噴水量的大小使膨脹蛭石物料在到達出料口 102時溫度降至180°C左右；步驟三降溫后的膨脹蛭石物料由出料口 102直接送入連續(xù)混合機3的進料斗 301中，并由改性劑均化裝置2輸送經(jīng)攪拌機201攪拌均勻的KH-550硅烷偶聯(lián)劑為有機改性劑，用量為IOOOg (即為蛭石顆粒料總質(zhì)量的0. 5% )，經(jīng)設(shè)置的改性劑壓力霧化噴頭302， 對降溫后的物料進行噴灑，并經(jīng)連續(xù)混合機3的調(diào)速機減速機303連續(xù)攪拌，使其膨脹蛭石物料與有機改性劑混合均勻；步驟四經(jīng)連續(xù)混合機3均勻混合的膨脹蛭石物料進入旋風分級機系統(tǒng)4的進料口 401，經(jīng)一級旋風分離器402、二級旋風分離器403的旋風分離后，使有機改性劑進一步在膨脹蛭石表面分散并包覆均勻，分級后制得3個粒級的硅烷改性的有機膨脹蛭石產(chǎn)品，各不同粒級的產(chǎn)品分別從旋風分離器下端出口輸出。在上述相同工藝條件下，還可使用HK-560硅烷偶聯(lián)劑、A-172硅烷偶聯(lián)劑中的任一種替代上述的KH-550硅烷偶聯(lián)劑作為有機改性劑。實例2 本實例方法與操作步驟基本與實例1相同，其不同點在于
步驟一取蛭石顆粒料300Kg，投入可自動出料、溫度為800°C的回轉(zhuǎn)窯中加熱膨脹1 后出料；步驟二 膨脹蛭石物料經(jīng)回轉(zhuǎn)窯出料口處設(shè)置的物料傳送帶導入冷卻降溫裝置 1，通過風冷降溫方式對膨脹后的蛭石物料進行冷卻，調(diào)節(jié)鼓風機101功率的大小使膨脹蛭石物料在到達出料口 102時溫度降至80°C左右；步驟三降溫后的膨脹蛭石物料由出料口 102直接送入連續(xù)混合機3的進料斗 301中，并由改性劑均化裝置2輸送硬脂酸鈉改性劑，用量為15000g(即為蛭石顆粒料總質(zhì)量的5% )，經(jīng)設(shè)置的改性劑壓力霧化噴頭302，對降溫后的膨脹蛭石物料進行噴灑，并經(jīng)連續(xù)混合機3的調(diào)整機減速機303控制連續(xù)攪拌；步驟四經(jīng)連續(xù)混合機3均勻混合的物料進入旋風分級機系統(tǒng)4的進料口 401，經(jīng)一級旋風分離器402、二級旋風分離器403的旋風分離后，使有機改性劑進一步在膨脹蛭石表面分散并包覆均勻，分級后制得2個粒級的硬脂酸鈉改性的有機膨脹蛭石產(chǎn)品，各不同粒級的產(chǎn)品分別從旋風分離器下端出口輸出。在上述相同工藝條件下，還可使用硬脂酸、硬脂酸鈣，替代上述的硬脂酸鈉粉末作為改性劑。實例3 本實例方法與操作步驟基本與實例1相同，其不同點在于步驟一取蛭石顆粒料300Kg，投入可自動出料、溫度為500°C的旋轉(zhuǎn)爐中加熱膨脹120s后出料；步驟二 膨脹蛭石物料經(jīng)旋轉(zhuǎn)爐出料口處設(shè)置的物料傳送帶導入冷卻降溫裝置 1，通過風冷和水冷兩種降溫方式的組合對膨脹后的蛭石物料進行冷卻，風冷需調(diào)節(jié)鼓風機功率對其膨脹蛭石物料和噴水量的大小使物料在到達出料口 102時溫度降至120°C左右；步驟三降溫后的膨脹蛭石物料由出料口 102直接送入連續(xù)混合機3的進料斗 301中，并由改性劑均化裝置輸送鋁酸三甲酯作為改性劑，用量為3000g(即為蛭石顆粒料總質(zhì)量的)，經(jīng)設(shè)置的改性劑壓力霧化噴頭，對降溫后的膨脹蛭石顆粒進行噴灑，并經(jīng)混合機連續(xù)攪拌；步驟四經(jīng)連續(xù)混合機3均勻混合的物料進入旋風分級機系統(tǒng)4的進料口 401，經(jīng)一級旋風分離器402、二級旋風分離器403的旋風分離后，使有機改性劑進一步在膨脹蛭石表面分散并包覆均勻，分級后制得4個粒級的鋁酸三甲酯或鋁酸三異丙酯改性的有機膨脹蛭石產(chǎn)品，各不同粒級的產(chǎn)品分別從旋風分離器下端出口輸出。在上述相同工藝條件下，還可使用鋁酸酯系列偶聯(lián)劑如DL-411鋁酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸三異丙酯粉末替代上述的鋁酸三甲酯作為改性劑。實例4 本實例方法與操作步驟基本與實例1相同，其不同點在于步驟一取蛭石顆粒料500Kg，投入可自動出料、溫度為980°C的立窯中膨脹60s后出料；步驟二 膨脹蛭石物料經(jīng)立窯出料口處設(shè)置的溜槽導入冷卻降溫裝置1，通過水冷降溫方式對膨脹后的蛭石物料進行冷卻，調(diào)節(jié)冷卻水噴頭101噴水量的大小使物料在到達出料口 102時溫度降至150°C左右；
步驟三降溫后的膨脹蛭石物料由出料口 102直接送入連續(xù)混合機3的進料斗 301中，并由改性劑均化裝置輸送四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯為改性劑，用量為IOOOOg(即為蛭石顆粒料總質(zhì)量的2%)，經(jīng)設(shè)置的改性劑壓力霧化噴頭，對降溫后的膨脹蛭石顆粒進行噴灑，并經(jīng)混合機連續(xù)攪拌；步驟四經(jīng)連續(xù)混合機3均勻混合的物料進入旋風分級機系統(tǒng)4的進料口 401，經(jīng)一級旋風分離器402、二級旋風分離器403的旋風分離后，使有機改性劑進一步在膨脹蛭石表面分散并包覆均勻，分級后制得3個粒級的四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯改性的有機膨脹蛭石產(chǎn)品，各不同粒級的產(chǎn)品分別從旋風分離器下端出口輸出。在上述相同工藝條件下，還可使用鈦酸酯系列偶聯(lián)劑如異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯偶聯(lián)劑替代上述的四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯作為改性劑。實例5 本實例方法與操作步驟基本與實例1相同，其不同點在于步驟一取蛭石顆粒料500Kg，投入可自動出料、溫度為1000°C的立窯中加熱膨脹 50s后出料；步驟二 膨脹蛭石物料經(jīng)立窯出料口處設(shè)置的溜槽導入冷卻降溫裝置1，通過水冷降溫方式對膨脹后的蛭石物料進行冷卻，調(diào)節(jié)冷卻水噴頭101噴水量的大小使物料在到達出料口 102時溫度降至120°C左右；步驟三降溫后的膨脹蛭石物料由出料口 102直接送入連續(xù)混合機3的進料斗 301中，并由有機改性劑均化裝置2輸送硬脂酸和鋁酸三甲酯混合物(硬脂酸和鋁酸三甲酯的質(zhì)量百分數(shù)分別為70%、30% )為改性劑，用量為7500g(即為蛭石顆粒料總質(zhì)量的 1.5%)，經(jīng)設(shè)置的改性劑壓力霧化噴頭，對降溫后的膨脹蛭石顆粒進行噴灑，并經(jīng)混合機連續(xù)攪拌；步驟四經(jīng)連續(xù)混合機3均勻混合的物料進入旋風分級機系統(tǒng)4的進料口 401，經(jīng)一級旋風分離器402、二級旋風分離器403的旋風分離后，使有機改性劑進一步在膨脹蛭石表面分散并包覆均勻，分級后制得3個粒級的硬脂酸和鋁酸三甲酯混合物改性的有機膨脹蛭石產(chǎn)品，各不同粒級的產(chǎn)品分別從旋風分離器下端出口輸出。在上述相同工藝條件下，還可使用硬脂酸、硬脂酸鹽、鋁酸脂、鈦酸脂、硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸和硬脂酸鈉的混合物(硬脂酸和硬脂酸鈉占該混合物的質(zhì)量分數(shù)分別為80%、 20% )、鋁酸脂和鈦酸脂的混合物(鋁酸脂和鈦酸脂占該混合物的質(zhì)量分數(shù)比分別為50%、 50% )，替代上述的有機混合物作為改性劑。實例6:本實例方法與操作步驟基本與實例1相同，其不同點在于步驟一取蛭石顆粒料200Kg，投入可自動出料、溫度為150°C的立窯中加熱膨脹 300s后出料；步驟二 將步驟一出料的膨脹蛭石物料經(jīng)立窯出料口處設(shè)置的溜槽導入冷卻降溫裝置1內(nèi)，通過水冷降溫方式對膨脹后的蛭石物料進行冷卻，調(diào)節(jié)冷卻水噴頭101噴水量的大小使膨脹蛭石物料在到達出料口 102時溫度降至180°C左右；步驟三降溫后的膨脹蛭石物料由出料口 102直接送入連續(xù)混合機3的進料斗
7301中，并由改性劑均化裝置2輸送經(jīng)攪拌機201攪拌均勻的十二烷基苯磺酸鈉為有機改性劑，用量為2000g (即為蛭石顆粒料總質(zhì)量的)，經(jīng)設(shè)置的改性劑壓力霧化噴頭302，對降溫后的物料進行噴灑，并經(jīng)連續(xù)混合機3的調(diào)速機減速機303連續(xù)攪拌，使其膨脹蛭石物料與有機改性劑混合均勻；步驟四經(jīng)連續(xù)混合機3均勻混合的膨脹蛭石物料進入旋風分級機系統(tǒng)4的進料口 401，經(jīng)一級旋風分離器402、二級旋風分離器403的旋風分離后，使有機改性劑進一步在膨脹蛭石表面分散并包覆均勻，分級后制得3個粒級的硅烷改性的有機膨脹蛭石產(chǎn)品，各不同粒級的產(chǎn)品分別從旋風分離器下端出口輸出。在上述相同工藝條件下，還可使用HK-560硅烷偶聯(lián)劑、A-172硅烷偶聯(lián)劑替代上述的十二烷基苯磺酸鈉作為有機改性劑。
權(quán)利要求
1.一種蛭石膨脹與有機改性一體化的制備工藝，包括步驟如下1)取蛭石顆粒料，投入到溫度為150 1000°C的膨脹裝置中作用15 300s成膨脹蛭石物料后出料；2)將步驟1)的膨脹蛭石物料經(jīng)膨脹裝置出口處的溜槽或帶式物料傳送帶送入冷卻降溫裝置實施冷卻降溫處理；3)經(jīng)步驟幻冷卻降溫后的膨脹蛭石物料經(jīng)冷卻降溫裝置的出料口直接送入連續(xù)混合機中，同時，向其中的膨脹蛭石物料噴灑有機改性劑，并連續(xù)攪拌混合均勻；4)將步驟幻混合均勻的膨脹蛭石物料經(jīng)旋風分級機分級后，所述有機改性劑在膨脹蛭石物料的表面進一步分散并包覆均勻，獲得2 4個粒級的有機改性膨脹蛭石產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于步驟1)所述的膨脹裝置為立窯、回轉(zhuǎn)窯、旋轉(zhuǎn)爐或隧道窯中任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于步驟幻所述的冷卻降溫裝置為風冷降溫裝置或水冷降溫裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備工藝，其特征在于所述風冷降溫裝置采用鼓風冷卻方式，所述水冷降溫裝置采用噴水冷卻方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備工藝，其特征在于經(jīng)冷卻降溫后膨脹蛭石物料的溫度為 80 180°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項所述的制備工藝，其特征在于步驟幻所述的有機改性劑的原料包括十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸、硬脂酸鹽、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中任一種或二種的混合物；所述有機改性劑的用量占所述蛭石顆粒料總質(zhì)量的 0. 5 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蛭石膨脹與有機改性一體化的制備工藝，屬蛭石深加工領(lǐng)域。包括步驟如下1)取蛭石顆粒料經(jīng)150～1000℃的膨脹裝置中作用15～300s出料；2)對步驟1)的膨脹蛭石實施冷卻降溫處理；3)經(jīng)步驟2)冷卻降溫后的膨脹蛭石物料再送入連續(xù)混合機中，同時，向其中的膨脹蛭石物料噴灑有機改性劑，并連續(xù)攪拌混合均勻；4)將混合均勻的膨脹蛭石物料經(jīng)旋風分級機分級后，使其有機改性劑在膨脹蛭石物料的表面進一步分散并包覆均勻，得到2～4個粒級的有機改性膨脹蛭石產(chǎn)品。其將蛭石膨脹及疏水改性兩工藝段結(jié)合為一體，充分利用蛭石膨脹后的余熱，對膨脹蛭石表面進行改性，在后續(xù)運輸、存儲過程中不吸潮，具節(jié)能降耗效果，有益于推廣實施。
文檔編號C04B14/20GK102167530SQ20101060189
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者習永廣, 劉海峰, 孫紅娟, 彭同江, 陳吉明 申請人:西南科技大學