專利名稱：用高壓處理法提高凹凸棒黏土黏度的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于非金屬礦深加工領(lǐng)域，具體涉及一種用高壓處理法高效提高凹凸棒黏土黏度的工藝方法。
背景技術(shù)：
凹凸棒黏土又名坡縷石或坡縷縞石，是一種具有層鏈狀結(jié)構(gòu)的鎂鋁硅酸鹽，在我國(guó)儲(chǔ)量豐富。凹凸棒黏土獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其在鉆井泥漿、食用油脫色、功能復(fù)合肥料、干燥劑、 吸附劑和涂料等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。膠體性能是凹凸棒黏土最重要的性能之一，但由于凹凸棒黏土棒晶束強(qiáng)烈的范德華力和氫鍵等分子間作用力，使凹凸棒棒晶更多以穩(wěn)定的聚集體形式存在，從而限制了凹凸棒黏土膠體性能的應(yīng)用。目前提高凹凸棒黏土膠體性能的主要方法是通過添加增黏劑來(lái)得以實(shí)現(xiàn)，但該方法沒有凸顯凹凸棒黏土本身的性能。也有通過高速機(jī)械攪拌、擠出、超聲、球磨和超細(xì)粉碎等處理方式，提高凹凸棒黏土膠體性能的大量報(bào)道。但這些處理工藝要么單一處理方式很難達(dá)到理想效果，要么存在步驟多、過程長(zhǎng)等不足，同時(shí)多次重復(fù)導(dǎo)致凹凸棒棒晶變短，反而降低了黏土的膠體性能。近年來(lái)，尋找新的凹凸棒黏土棒晶束解離方法，進(jìn)而提高黏土膠體性能成為關(guān)注熱點(diǎn)。中國(guó)專利“一種用純物理法快速高效提高凹凸棒土粘度的工藝”(CN100556806C)，采用浸泡、重復(fù)二次擠壓、摻水、冷凍、加熱處理等工藝，實(shí)現(xiàn)了凹凸棒土的有效分散，大大提高了凹凸棒土的粘度，但仍存在工藝路線長(zhǎng)等不足；中國(guó)專利“采用離子束構(gòu)筑凹凸棒土納米網(wǎng)絡(luò)的方法” O00910116454. 4)，采用離子束轟擊方法，得到了納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凹凸棒黏土，但該方法受條件限制只適用于小批量生產(chǎn)。隨著人們對(duì)超高壓技術(shù)了解的深入，超高壓技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越受到關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種用高壓處理法高效提高凹凸棒黏土黏度的工藝方法， 該工藝充分凸顯凹凸棒黏土的天然增黏特性，克服通過添加增黏劑增黏的不足。本發(fā)明旨在利用高壓處理法提高凹凸棒黏土黏度，在高壓處理過程中，物料在液體介質(zhì)中體積被壓縮，超高壓產(chǎn)生的極高靜壓不僅會(huì)影響物料的形態(tài)，還能使物料中的氫鍵等發(fā)生變化，進(jìn)而可用來(lái)改善物料的結(jié)構(gòu)。因此，將高壓處理過程引入凹凸棒黏土的處理，既實(shí)現(xiàn)凹土棒晶的解離又可保持較高的膠體性能，目前還沒有這方面的文獻(xiàn)報(bào)道。本發(fā)明將凹凸棒黏土經(jīng)過懸浮、分離、高壓處理、烘干、粉碎過程得到產(chǎn)品。一種用高壓處理法提高凹凸棒黏土黏度的工藝方法，其特征在于該方法過程如下A懸浮將原礦凹凸棒黏土加入水中攪拌成50_120g/L的凹凸棒黏土懸浮液；B分離凹凸棒黏土懸浮液靜置后在1000-3000rpm下離心10-30min，得到含水分的濾餅；
C高壓處理濾餅在50-150MPa下進(jìn)行高壓處理10_60min ；D烘干高壓處理后的濾餅在60_90°C下烘2- ；或者濾餅在_18°C環(huán)境中冷凍 2-6h 后，在 60-90°C下烘 2-6h ；E粉碎烘干的凹凸棒黏土經(jīng)粉碎機(jī)粉碎即得成品，粒度< 0. 074mm。該工藝?yán)贸邏寒a(chǎn)生的靜壓，可迅速實(shí)現(xiàn)棒晶束的有效解離，達(dá)到納米級(jí)分散程度，提高凹凸棒黏土的黏度。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，可規(guī)模生產(chǎn)。經(jīng)該工藝處理的凹凸棒黏土其膠體性能可提高5-10倍。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)①高壓處理具有瞬間壓縮、作用均勻、時(shí)間短、操作安全、耗能低和污染少等特點(diǎn)，首次以高壓處理方法對(duì)凹凸棒黏土的棒晶聚集體實(shí)現(xiàn)了有效解離； ②解離后的凹凸棒黏土，其比表面積增大，膠體性能明顯改善，處理后的黏土比原土其黏度可提高5-10倍；③高壓處理已有專門設(shè)備，該方法高效、環(huán)保、簡(jiǎn)便易行，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述實(shí)施例1 將凹凸棒黏土加入水中攪拌成60g/L的懸浮液；靜置24h后在1500rpm下離心 15min ；離心后的凹凸棒黏土濾餅在60MPa下進(jìn)行高壓處理IOmin ；高壓處理的濾餅在90°C 下烘4h ；經(jīng)粉碎機(jī)粉碎即得成品，粒度< 0. 074mm。原土棒晶束中單根纖維晶的平均直徑在 45nm左右，長(zhǎng)度1.8μπι。形貌分析表明，經(jīng)該過程處理后的凹凸棒黏土棒晶聚集體得到較好的解離，單根纖維晶的平均直徑在45nm左右，長(zhǎng)度1. 7 μ m。原土黏度為425mPa *s，處理后樣品的黏度為^82mPa · s,比未處理提高了約6倍。實(shí)施例2 將凹凸棒黏土加入水中攪拌成90g/L的懸浮液；靜置24h后在3000rpm下離心 30min ；離心后的凹凸棒黏土濾餅在90MPa下進(jìn)行高壓處理30min ；高壓處理的濾餅在70°C 下烘4h ；經(jīng)粉碎機(jī)粉碎即得成品，粒度< 0. 074mm。原土棒晶束中單根纖維晶的平均直徑在 45nm左右，長(zhǎng)度1.8μπι。形貌分析表明，經(jīng)該過程處理后的凹凸棒黏土棒晶聚集體得到較好的解離，單根纖維晶的平均直徑在45nm左右，長(zhǎng)度1. 6 μ m。原土黏度為425mPa · s，處理后樣品的黏度為3415mPa · s,比未處理提高了 8倍。實(shí)施例3 將凹凸棒黏土加入水中攪拌成90g/L的懸浮液；靜置24h后在3000rpm下離心30min ；離心后的凹凸棒黏土濾餅在90MPa下進(jìn)行高壓處理60min ；高壓處理的濾餅在-18°C環(huán)境中冷凍4h后在80°C下烘4h ；經(jīng)粉碎機(jī)粉碎即得成品，粒度< 0. 074mm。原土棒晶束中單根纖維晶的平均直徑在45nm左右，長(zhǎng)度1.8μπι。形貌分析表明，經(jīng)該過程處理后的凹凸棒黏土棒晶聚集體得到較好的解離，單根纖維晶的平均直徑在45nm左右，長(zhǎng)度 1. 65 μ m。原土黏度為425mPa *s，處理后樣品的黏度為4382mPa-s,比未處理提高了 10倍。
權(quán)利要求
1. 一種用高壓處理法提高凹凸棒黏土黏度的工藝方法，其特征在于該方法過程如下 A懸浮將原礦凹凸棒黏土加入水中攪拌成50_120g/L的凹凸棒黏土懸浮液； B分離凹凸棒黏土懸浮液靜置后在1000-3000rpm下離心10-30min，得到含水分的濾餅；C高壓處理濾餅在50-150MPa下進(jìn)行高壓處理10_60min ；D烘干高壓處理后的濾餅在60-90°C下烘2- ；或者濾餅在-18°C環(huán)境中冷凍2- 后，在 60-90°C下烘 2-6h ；E粉碎烘干的凹凸棒黏土經(jīng)粉碎機(jī)粉碎即得成品，粒度< 0. 074mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用高壓處理法提高凹凸棒黏土黏度的工藝方法。本發(fā)明將凹凸棒黏土經(jīng)過懸浮、分離、高壓處理、烘干、粉碎過程得到產(chǎn)品。利用超高壓產(chǎn)生的靜壓，可迅速實(shí)現(xiàn)棒晶束的有效解離，達(dá)到納米級(jí)分散程度，提高凹凸棒黏土的黏度。該工藝處理的凹凸棒黏土其膠體性能可提高5-10倍。
文檔編號(hào)C01B33/40GK102198945SQ20101014896
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者楊效和, 林作川, 沈培友, 王文波, 王愛勤, 鄭禮根 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所, 江蘇玖川納米材料科技有限公司