一種凹凸棒黏土制備δ-層狀結(jié)晶二硅酸鈉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及凹凸棒黏土制備S-層狀結(jié)晶二硅酸鈉的方法，屬于無(wú)機(jī)化工領(lǐng)域中洗滌助劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三聚磷酸鈉(STPP)是迄今為止用量最大、助洗性能優(yōu)越的洗滌助劑，但三聚磷酸鈉的長(zhǎng)期大量使用對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了較大的污染，已成為水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要污染源。世界各國(guó)多年來(lái)不斷致力于STPP各種替代品的研究，如已報(bào)道的復(fù)合碳酸鹽、各種沸石、偏硅酸鈉、檸檬酸鈉、氮川三醋酸鈉(NTA)、羧甲氧琥珀酸三鈉(CMOS)、聚丙烯酸鹽、結(jié)晶性層狀硅酸鈉等。S-層狀結(jié)晶二硅酸鈉是環(huán)保型高技術(shù)代磷助劑。由于δ-層狀結(jié)晶二硅酸鈉PH值緩沖能力、助洗能力、水質(zhì)軟化和抗再沉積能力等綜合助洗能力與三聚磷酸鈉相當(dāng)，因而S-層狀結(jié)晶二硅酸鈉的開發(fā)研究受到了人們的廣泛關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:提供一種凹凸棒黏土制備δ -層狀結(jié)晶二硅酸鈉的方法，該方法以廉價(jià)礦物粉體即凹凸棒黏土粉體為主要原料，以微波轉(zhuǎn)晶制備高純度層狀結(jié)晶二硅酸鈉，一方面提高凹凸棒黏土的附加值，降低層狀結(jié)晶二硅酸鈉生產(chǎn)成本，另一方面利用微波體相加熱的特點(diǎn)，提高S-層狀結(jié)晶二硅酸鈉產(chǎn)品的純度，改善其綜合助洗性能。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:凹凸棒黏土礦物經(jīng)選礦、粉碎后，過(guò)篩得凹凸棒黏土粉體，以下簡(jiǎn)稱凹土粉體，將凹凸棒黏土粉體置于高溫下焙燒破壞凹凸棒黏土結(jié)構(gòu)，加水及工業(yè)硫酸分解凹凸棒黏土中的金屬氧化物，離心分離，固液分離后的浸取液用于制備無(wú)機(jī)復(fù)合絮凝劑，去除沉淀物最底部少量的雜質(zhì)后的沉淀物稱之為活化凹土 ；活化凹土與氫氧化鈉反應(yīng)后的液體經(jīng)濃縮置于烘箱，干燥得無(wú)定形的硅酸鈉；無(wú)定形的硅酸鈉在微波爐中熱處理后冷卻得S-層狀結(jié)晶二硅酸鈉。
[0005]該方法包括以下具體步驟:
(I)凹凸棒粘土礦物經(jīng)選礦、粉碎、過(guò)篩得凹凸棒黏土粉體，凹凸棒黏土粉體在500?700°C下焙燒20?30min，冷卻至110°C加水配成固含量為15?25質(zhì)量％的凹土漿料，在漿料中滴加工業(yè)硫酸，硫酸用量以維持最終浸取液的PH值1.0?2.5為宜，控制體系溫度950C，在攪拌狀態(tài)下浸取50?90min進(jìn)行固液分離，固相部分則用水洗滌至pH為4.5-6.0再離心分離，去除存在于固相最底部的微量雜質(zhì)后的固相物即為活化凹土 ；分離后的浸取液經(jīng)硫酸鐵調(diào)整液體中的鋁鐵離子比例為5: 3后，用碳酸氫鈉中和至pH值為3.0，在溫度為65°C下聚合6h制備無(wú)機(jī)復(fù)合絮凝劑。
[0006](2)將活化凹土置于燒瓶中，按S12: Na2O = 1.9?2.1的摩爾比稱量固體NaOH,以經(jīng)過(guò)干燥的活化凹土:水=I: 2.5?3.5的質(zhì)量比加水配制成NaOH溶液，將NaOH溶液與活化凹土混合，在90°C?微沸狀態(tài)下反應(yīng)1.5?2.0h,反應(yīng)后的液體經(jīng)過(guò)濃縮后置于烘箱中，在120?180°C下干燥40?60min得無(wú)定形二硅酸鈉； (3)將無(wú)定形二硅酸鈉移至微波爐中進(jìn)行轉(zhuǎn)晶處理，其處理過(guò)程是在400?600°C下熱處理30?80min，然后在720?780°C的溫度處理30?60min，冷卻即得δ -層狀結(jié)晶二硅酸鈉產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明制備的S -層狀結(jié)晶二硅酸鈉的技術(shù)指標(biāo)是:白度為78?86% ;0.1%水溶液的pH值:10.5?11.5 ;以CaCO3計(jì)，35。。，20min結(jié)合鈣離子能力彡330mg/g(產(chǎn)品)；以MgCO3計(jì)，35°C，20min結(jié)合鎂離子能力彡450mg/g(產(chǎn)品)；&Fe計(jì)含鐵量彡0.02%。
[0008]本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是:①利用廉價(jià)的凹凸棒黏土礦物資源替代傳統(tǒng)方法中的化學(xué)化工原料生產(chǎn)S-層狀結(jié)晶二硅酸鈉，提升了凹凸棒黏土的附加值，降低了 δ-層狀結(jié)晶二硅酸鈉生產(chǎn)原料成本；②利用酸浸后的廢液制備無(wú)機(jī)復(fù)合絮凝劑，提高了凹凸棒黏土礦物資料的利用率；③利用微波幅射體相加熱，克服了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)晶技術(shù)中因物料體相非均勻受熱導(dǎo)致非同步轉(zhuǎn)晶而造成的產(chǎn)品性能不穩(wěn)定的缺陷，與此同時(shí)也縮短了從無(wú)定形二硅酸鈉到S-層狀結(jié)晶二硅酸鈉的轉(zhuǎn)晶時(shí)間。
【具體實(shí)施方式】
[0009]實(shí)例I
凹土粉體 200g，含 Si02、Al2O3' Fe2O3 分別為 56.8%, 9.2%和 4.6%，在 620°C下焙燒20min，冷卻至110°C加水配制成固含量為20%的漿料，在漿料中滴加濃度為92.5%的工業(yè)硫酸，其PH值維持在1.5，控制體系溫度為95°C，在攪抖狀態(tài)下浸取60min后離心分離，固相部分用水洗滌至pH為5.0再離心分離，去除沉于最底部的少量雜質(zhì)后得活化凹土；將上述制備的活化凹土置于燒瓶中，加入含34.6g氫氧化鈉的水溶液360ml，加到熱微沸，在攪拌狀態(tài)反應(yīng)2h，反應(yīng)物經(jīng)濃縮后置于烘箱中，在140°C下干燥55min得無(wú)定形二硅酸鈉。
[0010]將上述制備的無(wú)定形二硅酸鈉再裝入坩堝并移至微波爐中，在450°C下熱處理40min，然后在740°C的溫度下處理40min后冷卻，得δ -層狀結(jié)晶二硅酸鈉產(chǎn)品112g。
[0011]該產(chǎn)品白度為81%;0.1%水溶液pH值為11.2 ;以CaCO3計(jì)，35°C，20min結(jié)合鈣離子能力為332mg/g(產(chǎn)品)；以MgCO3計(jì)，35°C,20min結(jié)合鎂離子能力為453mg/g(產(chǎn)品)。
[0012]洗滌液與浸取液合并，用硫酸鐵調(diào)整液體中的鋁鐵離子比例，使[Al3+]: [Fe3+]=5: 3，再用NaHCO3調(diào)節(jié)pH至3.0，在溫度為65°C下聚合6h即可得無(wú)機(jī)復(fù)合絮凝劑產(chǎn)品。
[0013]實(shí)例2
凹土粉體 100g，Si02 含量 52.1%、A1203 含量 8.4%, Fe2O3 含量 4.9%，在 650°C下焙燒20min后，冷卻至110°C用水配制成固含量為20%的漿料，將濃度為92.5%的工業(yè)硫酸滴入漿料中，維持漿料的PH值2.0，漿料在溫度為95°C及攪抖狀態(tài)下浸取80min后進(jìn)行變速離心分離，固相物料用水洗滌至pH為5.5，去除底部少量雜質(zhì)得活性凹土。
[0014]將上述制備的活化凹土置于燒瓶中，稱取氫氧化鈉16.8g加水150ml，待氫氧化鈉溶解后與活化凹土混合，加熱至微沸，在攪拌狀態(tài)反應(yīng)llOmin，反應(yīng)物置于鼓風(fēng)干燥箱中，在150 °C下干燥45min得無(wú)定形二娃酸鈉。
[0015]將上述制備的無(wú)定形的二硅酸鈉裝入坩堝并移至微波爐中，在550°C下熱處理45min，然后在760°C的溫度下處理45min后冷卻，得δ -層狀結(jié)晶二硅酸鈉產(chǎn)品54g。
[0016]該產(chǎn)品白度為78%;0.1%水溶液pH值為11.4 ;以CaCO3計(jì)，35°C，20min結(jié)合鈣離子能力為330mg/g(產(chǎn)品)；以MgCO3計(jì)，3