專利名稱：生產(chǎn)用鈣基膨潤土鈉基膨潤土的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膨潤土材料的深加工技術(shù)。主要適用于將天然的鈣基膨潤土用人工改型成鈉基膨潤土。
五十年代開始用膨潤土作鉆井泥漿和鑄型砂的粘結(jié)劑，后被用作鐵礦球團(tuán)材料，最近又被用作A型和X型沸石分子篩的原料，還可用于研制高硅型催化裂化劑，防滲水型水泥混凝土和粘土-有機(jī)復(fù)合體等。并且，鈉基膨潤土比鈣基膨潤土具有更好的物化性能及有更大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值?？傊驖櫷猎趪鴥?nèi)外均有極廣泛的用途。
經(jīng)檢索，與本發(fā)明相關(guān)的文獻(xiàn)是1、《膨潤土礦國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)水平及發(fā)展趨勢》2、美國專利U.S.P3865240從上述文獻(xiàn)看出目前國內(nèi)外用鈣基膨潤土來生產(chǎn)改型鈉基膨潤土的方法，都沒有突破人們早已掌握的在Na2CO3溶液中進(jìn)行離子交換反應(yīng)的方法。這種方法的缺點(diǎn)是1、增加了原礦的烘干、粉碎工藝和設(shè)備，2、由于組成膨潤土的蒙皂石類礦物層間可交換性陽離子的固有特性，使Na+對(duì)Ca++的交換速度緩慢(實(shí)驗(yàn)證明需16小時(shí)以上才能交換完成)，難于付諸工業(yè)生產(chǎn)，3、由于這種傳統(tǒng)的交換反應(yīng)過程，是在液相體系中進(jìn)行，反應(yīng)后生成物的分散懸浮性倍增，致使固、液分離處理技術(shù)難度大，需耗用大量能源，增加大量過濾設(shè)備，同時(shí)廢堿液污染環(huán)境，4、成本高，約為鈣基膨潤土生產(chǎn)費(fèi)用的四倍。
目前，國外有把天然鈣基膨潤土原礦與純堿粉混合后，堆置陳化十天以上，然后烘干、磨粉，生成鈉基膨潤土產(chǎn)品。其缺點(diǎn)是1、不適宜于工廠連續(xù)化生產(chǎn)，2、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，3、消耗純堿粉量大，一般為4～6%。
本發(fā)明的目的在于提供一種適于工廠連續(xù)生產(chǎn)、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低的鈉基膨潤土生產(chǎn)工藝。使我國豐富的天然膨潤土中以Ca++-蒙脫石為主要組成的鈣基膨潤土礦，采用本方法生成改型以Na+-蒙脫石為主要組成的鈉基膨潤土產(chǎn)品，來代替具有多種用途的、目前奇缺的優(yōu)質(zhì)天然鈉基膨潤土。
本發(fā)明的構(gòu)成1、選礦用飽和含水的天然鈣基膨潤土原礦，2、初破碎，3、加入純堿粉，4、攪拌混合，5、在專用反應(yīng)器內(nèi)加壓剪切變形進(jìn)行交換反應(yīng)，生成改性鈉基膨潤土。再按原干法加工成膨潤土粉，即成品。
工藝流程圖如

圖1所示。
注虛線框內(nèi)為本發(fā)明內(nèi)容。
工藝條件為1、天然的膨潤土飽和濕度(含水量30～50%)，原礦應(yīng)含蒙脫石大于65%，以Ca++離子為主，不夾砂石，2、初碎后粒度應(yīng)小于1厘米。
3、純堿，符合GB210-63標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)粉碎其顆粒小于20目篩，4、采用雙螺旋攪拌混合器進(jìn)行混合攪拌，5、微機(jī)控制用單板機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)量配料控制及按要求對(duì)工藝流程進(jìn)行控制，6、雙螺旋反應(yīng)器采用雙螺旋推進(jìn)絞龍裝置，工作時(shí)加壓，壓力為50～150Kg/Cm2，以100Kg/Cm2為佳，同時(shí)可剪切變形，使交換反應(yīng)速度加快。
以下介紹本發(fā)明的原理膨潤土中蒙脫石礦物特性，具有在一定條件下易與外來陽離子和極性分子發(fā)生交換反應(yīng)，而且交換性陽離子在蒙脫石-水體系中是呈水化形式存在，這樣，當(dāng)將適量純堿粉加入與具有適量飽和濕度的膨潤土中，由于Na+離子的水化能性質(zhì)，引起在蒙脫石層間水介質(zhì)的變化而對(duì)原來層間吸附的Ca++離子發(fā)生交換反應(yīng)。陽離子的交換作用也是符合質(zhì)量不滅定律，代換的陽離子濃度增高，一般會(huì)引起被那個(gè)陽離子交換的機(jī)會(huì)增多且交換量增加。交換式簡示為
蒙脫石礦物層間水化陽離子的交換和吸附的可逆性，除了由化學(xué)計(jì)量反應(yīng)原因外，還受熱動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的制約，從而影響水化離子在穿入某些顆粒表面進(jìn)入排列的時(shí)間。為此，通過一種特殊的反應(yīng)裝置，使固體膨潤土礦在一定壓力和剪切變形條件下，可在瞬間很快發(fā)生Na+對(duì)Ca++的交換反應(yīng)作用，改型成鈉基膨潤土。其交換反應(yīng)式為
發(fā)明人對(duì)國內(nèi)一些較大的天然膨潤土進(jìn)行了近一百組的實(shí)驗(yàn)，采用信陽上天梯天然鈣膨潤土，蒙脫石含量80.78%，雜質(zhì)方英石15%，按本工藝流程在100Kg/Cm2條件下進(jìn)行改型，均獲得了優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土產(chǎn)品?，F(xiàn)舉幾例作為本發(fā)明的實(shí)施例列表(1)如上頁。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1、Na+對(duì)Ca++的交換反應(yīng)速度快，整個(gè)工藝過程不到2分鐘(而離子交換反應(yīng)是在瞬間完成的)。
2、由于生產(chǎn)周期短，可實(shí)現(xiàn)工廠連續(xù)化生產(chǎn)，可形成一條自動(dòng)生產(chǎn)線。
3、所用膨潤土為天然原礦，配料加入的純堿為粉狀，為干法生產(chǎn)，無廢堿液處理問題，又無灰塵存在，故無環(huán)境污染問題。
4、生產(chǎn)設(shè)備不復(fù)雜，投資少，一條年生產(chǎn)能力2.5萬噸的鈉基膨潤土生產(chǎn)線不超過15萬元。
5、由于用微機(jī)控制加料及工藝進(jìn)程，自動(dòng)化程度高，全生產(chǎn)線只需操作人員每班7人，耗堿量為老工藝耗堿量的1/2，同時(shí)能耗也降低，致使整個(gè)生產(chǎn)成本降低約40%。
6、用微機(jī)控制生產(chǎn)，不僅自動(dòng)化程度高，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
7、由于純堿粉(Na2CO3粉)是在密封裝置內(nèi)，通過微機(jī)控制送料，故無粉塵，且原礦為天然的飽和濕度膨潤土礦，也無粉塵。
8、有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值成本50～60元/噸，在美國售價(jià)60美元/噸。
權(quán)利要求
1.一種鈉基膨潤土生產(chǎn)方法，由選礦-破碎加純堿攪拌-擠壓-干燥-磨粉-包裝構(gòu)成，其特征在于(1)選用天然的膨潤土飽和濕度，其含水量為30～50%，含蒙脫石大于65%，以Ca艸離子為主，不夾砂石，(2)破碎后的粒度應(yīng)小于1厘米，(3)加純堿粉1～3%，純堿應(yīng)符合GB210-63標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)粉碎使粒度小于20目篩，(4)在雙螺旋攪拌混合器中進(jìn)行攪拌，(5)在雙螺旋反應(yīng)器中，壓力為50～150Kg/cm2的剪切變形條件下進(jìn)行交換反應(yīng)，生成鈉基膨潤土，交換反應(yīng)式為Ca艸-膨潤土+Na2CO3→2Na+-膨潤土+CaCO3。
2.按權(quán)利要求1所說的生產(chǎn)方法，其特征在于，加入的純堿粉以2～3%的量為最佳。
3.按權(quán)利要求1所說的生產(chǎn)方法，其特征在于，雙螺旋反應(yīng)器采用雙螺旋推進(jìn)絞龍裝置，壓力以100Kg/Cm2為佳。
4.按權(quán)利要求1所說的生產(chǎn)方法，其特征在于，采用微機(jī)控制加料(加純堿粉)及工藝進(jìn)程。
全文摘要
CFS改型鈉基膨潤土的生產(chǎn)方法，屬于膨潤土材料的深加工技術(shù)。主要適用于將天然的鈣基膨潤土用人工改型成鈉基膨潤土。
文檔編號(hào)C01B33/20GK1033948SQ8810001
公開日1989年7月19日 申請(qǐng)日期1988年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月5日
發(fā)明者周運(yùn)臣 申請(qǐng)人:周運(yùn)臣