專利名稱：一種伊利石礦物組合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦物組合物及其制備方法和應(yīng)用，尤其涉及一種伊利石礦物組合物及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
伊利石是一種富鉀、高鋁的層狀含水硅酸鹽礦物，不同產(chǎn)地的含水硅酸鹽礦物成分含量略有不同，包括Al2O3、K2O；。是近幾年來才逐漸受到重視的新型粘土類礦物材料。純凈的伊利石為單斜晶系，呈致密塊狀或鱗片狀塊體產(chǎn)出，白色。但所見伊利石常因含雜質(zhì)而呈黃、綠和灰等色調(diào)，較純的原巖多為油脂光澤，新鮮伊利石摩氏硬度為1，放置后因脫水硬度可增加至2，比重2.5~2.8，晶體粒度一般為1~5μm，具滑感，不具膨脹性和可塑性。其熱膨脹性較為特殊，隨著處理溫度的升高，表現(xiàn)為收縮、急劇膨脹再急劇收縮。中國伊利石的成因主要為風(fēng)化型、沉積型及熱液蝕變型。
目前國內(nèi)對伊利石礦的提純還沒有成熟的工藝，一般都是參照其它粘土礦物的提純方法，采用進(jìn)行分級、高梯度磁選、化學(xué)漂白、浮選以及細(xì)菌除鐵等手段進(jìn)行研究，并取得了一些成果，而這些工藝在目前產(chǎn)業(yè)實際應(yīng)用中是不現(xiàn)實的。本發(fā)明正是針對這一情況采用了伊利石綜合利用深加工新技術(shù)結(jié)合細(xì)粉碎、超細(xì)粉碎與表面處理工藝，不需提純，直接利用伊利石原礦制備出伊利石功能性礦物新材料，該發(fā)明是目前伊利石礦綜合利用的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種礦物組合物及其制備方法和應(yīng)用，尤其提供一種伊利石礦物組合物及其制備方法和應(yīng)用，克服了目前伊利石原礦需要提純制備伊利石礦物新材料的缺點。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種伊利石礦物組合物，主要含伊利石原礦，所述伊利石原礦為富鉀、高鋁的層狀含水硅酸鹽礦物，包括Al2O3、K2O；所述組合物晶體粒度為5μm以下；所述組合物粒度尤其為1~5μm；本發(fā)明一種伊利石礦物組合物的制備方法，包括以下步驟選用40毫米以下的伊利石原礦；細(xì)粉碎或超細(xì)粉碎；表面改性偶聯(lián)劑改性制得。
所述制備方法，還包括以下步驟所述細(xì)粉碎是將伊利石原礦經(jīng)破碎機進(jìn)行粗碎，尤其是長腔顎式破碎機粗碎；粉碎產(chǎn)品過8毫米篩孔篩分，大于8毫米的篩上產(chǎn)品返回破碎機進(jìn)行再粉碎，小于8毫米的篩下產(chǎn)品進(jìn)入粉碎機進(jìn)行細(xì)粉碎，尤其是Φ700型風(fēng)能粉碎機細(xì)粉碎；所述伊利石超細(xì)粉碎是將伊利石原礦經(jīng)破碎機進(jìn)行粗碎，過2毫米篩孔篩分，大于2毫米篩上產(chǎn)品返回破碎機進(jìn)行再粉碎，小于2毫米篩下產(chǎn)品進(jìn)入氣流粉碎機，尤其是QLM-I型氣流粉碎機超細(xì)粉碎；所述伊利石表面改性是將伊利石細(xì)粉碎或超細(xì)粉碎的粉體表面改性處理，試驗采用高速混合機，尤其是GH-10DY型高速混合機或GH-200DY型高速混合機高速混合；所述表面改性偶聯(lián)劑選自以下偶聯(lián)劑或其組合單烷氧基不飽和脂肪酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑、表面活性劑脂肪酸和三乙醇胺，單烷氧基不飽和脂肪酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑分子式為 表面活性劑脂肪酸分子式為CH3(CH2)16COOH，三乙醇胺分子式為(HOCH2CH2)3N；相對于100重量份所述粉體，所述單烷氧基不飽和脂肪酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑為0.5-1.0份、表面活性劑脂肪酸0.5-1.0份、三乙醇胺0.5-1.0份；所述表面改性偶聯(lián)劑最好包括單烷氧基不飽和脂肪酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑1份、表面活性劑脂肪酸1份和三乙醇胺1份；所述表面改性步驟可以是將伊利石細(xì)粉碎或超細(xì)粉碎的粉體加入到高速混合機中，在攪拌葉片的高速旋轉(zhuǎn)運動下，高速旋轉(zhuǎn)的物料流撞擊到折流板上，改變物料流動的方向，物料可旋轉(zhuǎn)式的上下轉(zhuǎn)動，強化了物料的混合與分散效果，當(dāng)物料磨擦升溫至90℃-120℃后，以霧化或滴加的方式加入偶聯(lián)劑，然后再經(jīng)高速攪拌工藝，所述表面改性混合轉(zhuǎn)速可為900~1000轉(zhuǎn)/分，完成伊利石表面改性，即得本發(fā)明組合物。
本發(fā)明還提供所述伊利石礦物組合物在橡膠工業(yè)方面的應(yīng)用，所述礦物組合物作為填充橡膠填料用；尤其為填料伊利石礦物組合物70份，橡膠100份。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明目前對伊利石礦的提純還沒有成熟的工藝，采用了伊利石綜合利用深加工新技術(shù)結(jié)合細(xì)粉碎、超細(xì)粉碎與表面處理工藝，不需提純，直接利用伊利石原礦制備出伊利石功能性礦物新材料，該發(fā)明是目前伊利石礦綜合利用的有效途徑。
2、不需提純，簡化了工藝程序，節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)效益。


圖1為伊利石細(xì)粉碎流程2為伊利石超細(xì)粉碎流程圖具體實施方式
實施例1如圖1、圖2所示的細(xì)粉碎流程圖，根據(jù)伊利石的成因類型，浙江溫州伊利石礦石屬火山沉積蝕變型，主要含伊利石原礦，所述伊利石原礦為富鉀、高鋁的層狀含水硅酸鹽礦物，所述組合物粒度小于4.74μm。
浙江溫州伊利石礦化學(xué)成分見下表

制備方法步驟選用40毫米的伊利石原礦，細(xì)粉碎；超細(xì)粉碎；表面改性；具體為所述細(xì)粉碎是將伊利石原礦經(jīng)長腔顎式粗碎；粉碎產(chǎn)品過8毫米篩孔篩分，大于8毫米的篩上產(chǎn)品返回破碎機進(jìn)行再粉碎，小于8毫米的篩下產(chǎn)品進(jìn)入風(fēng)能粉碎機進(jìn)行細(xì)粉碎，尤其是Φ700型粉碎機細(xì)粉碎。結(jié)果如下表1伊利石細(xì)粉碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果

SMD按顆粒面積統(tǒng)計的平均粒徑VMD按顆粒體積統(tǒng)計的平均粒徑如圖2的超細(xì)粉碎流程圖所述伊利石超細(xì)粉碎是將伊利石原礦經(jīng)破碎機粗碎后，粉碎產(chǎn)品過篩孔2毫米篩孔篩分，大于2毫米篩上產(chǎn)品返回破碎機進(jìn)行再粉碎，小于2毫米篩下產(chǎn)品進(jìn)入QLM-I型氣流粉碎機超細(xì)粉碎。試驗還進(jìn)行了氣流粉碎不同分級電流條件試驗。結(jié)果如下表2不同分級電流超細(xì)粉碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果

所述伊利石表面改性是將伊利石細(xì)粉碎或超細(xì)粉碎的粉體表面改性處理，試驗采用GH-200DY型高速混合機高速混合；伊利石細(xì)粉碎或超細(xì)粉碎的粉體100千克，加入單烷氧基不飽和脂肪酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑1千克、表面活性劑脂肪酸1千克和三乙醇胺1千克。
具體為首先將伊利石粉體加入到高速混合機中，在攪拌葉片的高速旋轉(zhuǎn)運動下，高速旋轉(zhuǎn)的物料流撞擊到折流板上，改變物料流動的方向，物料可旋轉(zhuǎn)式的上下轉(zhuǎn)動，強化了物料的混合與分散效果，當(dāng)物料磨擦升溫至100℃后，以霧化或滴加的方式加入稀釋后的偶聯(lián)劑，然后再經(jīng)高速攪拌工藝，所述轉(zhuǎn)速可為1000轉(zhuǎn)/分，完成伊利石表面改性，即得本發(fā)明組合物。
本發(fā)明平均粒徑2.42μm、 SMD1.64μm、VMD3.05μm的伊利石礦物組合物在橡膠工業(yè)方面的應(yīng)用，所述組合物進(jìn)行天然橡膠填充補強應(yīng)用試驗，膠料制品的物理機械性能優(yōu)異，綜合性能超過半補強炭黑填充補強技術(shù)指標(biāo)。
試驗配方(千克)橡膠100、硫磺3.3、氧化鋅5份、硬脂酸2、松焦油3、伊利石70，硫化條件143℃×20分。結(jié)果如下溫州伊利石填充補強天然橡膠應(yīng)用試驗結(jié)果

實施例2如圖1、圖2所示，根據(jù)伊利石的成因類型，河南平頂山伊利石礦屬沉積型。應(yīng)用本發(fā)明，對河南平頂山伊利礦進(jìn)行細(xì)粉碎、超細(xì)粉碎和表面處理深加工，制備出細(xì)粉碎表面改性伊利石粉體和超細(xì)粉碎表面改性伊利石粉體，所述細(xì)粉碎組合物平均粒徑為4.52μm，所述超細(xì)粉碎組合物平均粒徑為2.31μm。
并進(jìn)行天然橡膠填充補強應(yīng)用試驗，膠料制品的物理機械性能得到改善，綜合性能達(dá)到或超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
工藝方法同實施例1，伊利石粉體100千克，加入的偶聯(lián)劑為單烷氧基不飽和脂肪酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑0.6千克。
河南平頂山伊利石礦化學(xué)成分見下表

河南平頂山伊利石細(xì)粉碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果見下表

河南平頂山伊利石超細(xì)粉碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果見下表

本發(fā)明天然橡膠填充補強應(yīng)用試驗試驗配方(Kg)橡膠100、硫磺3.3、氧化鋅5份、硬脂酸2、松焦油3、伊利石80，硫化條件143℃×20分。結(jié)果如下河南平頂山伊利石填充補強天然橡膠應(yīng)用試驗結(jié)果

實施例3如圖1、圖2所示，根據(jù)伊利石的成因類型，吉林九臺伊利石屬風(fēng)化殘積型。應(yīng)用本發(fā)明，對吉林九臺伊利礦進(jìn)行細(xì)粉碎、超細(xì)粉碎和表面處理深加工，制備出細(xì)粉碎表面改性伊利石粉體和超細(xì)粉碎表面改性伊利石粉體，所述細(xì)粉碎組合物平均粒徑為4.32μm，所述超細(xì)粉碎組合物平均粒徑為2.25μm。并進(jìn)行天然橡膠填充補強應(yīng)用試驗，膠料制品的物理機械性能得到改善，綜合性能達(dá)到或超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
工藝方法同實施例1，伊利石粉體100千克加入偶聯(lián)劑單烷氧基不飽和脂肪酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑1.2千克、表面活性劑脂肪酸0.6千克。
吉林九臺伊利石礦化學(xué)成分見下表

吉林九臺伊利石細(xì)粉碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果見下表

吉林九臺伊利石超細(xì)粉碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果見下表

本發(fā)明天然橡膠填充補強應(yīng)用試驗試驗配方(Kg)橡膠100、硫磺3.3、氧化鋅5、硬脂酸2、伊利石50，硫化條件143℃×20分，結(jié)果如下吉林九臺伊利石填充補強天然橡膠應(yīng)用試驗結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種伊利石礦物組合物，主要含伊利石原礦，所述伊利石原礦為富鉀、高鋁的層狀含水硅酸鹽礦物，包括Al2O3、K2O；所述組合物晶體粒度為5μm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伊利石礦物組合物，所述組合物晶體粒度為1~5μm。
3.一種權(quán)利要求1所述的伊利石礦物組合物的制備方法，包括以下步驟選用粒度40毫米以下的伊利石原礦；細(xì)粉碎或超細(xì)粉碎；表面改性偶聯(lián)劑改性制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伊利石礦物組合物的制備方法，還包括以下步驟所述細(xì)粉碎是將伊利石原礦經(jīng)粗碎，過8毫米篩孔篩分，大于8毫米的篩上產(chǎn)品再粉碎，小于8毫米的篩下產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)粉碎；所述伊利石超細(xì)粉碎是將伊利石原礦經(jīng)粗碎，過2毫米篩孔篩分，大于2毫米篩上產(chǎn)品進(jìn)行再粉碎，小于2毫米篩下產(chǎn)品進(jìn)入氣流超細(xì)粉碎為20μm以下的粉體；所述伊利石表面改性是將細(xì)粉碎或超細(xì)粉碎粉體與表面改性偶聯(lián)劑攪拌混合；所述表面改性的偶聯(lián)劑選自以下偶聯(lián)劑或其組合單烷氧基不飽和脂肪酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑、表面活性劑脂肪酸和三乙醇胺；所述表面改性反應(yīng)溫度為90-120℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伊利石礦物組合物的制備方法，相對于100重量份所述粉體，所述單烷氧基不飽和脂肪酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑為0.5-1.0份、表面活性劑脂肪酸0.5-1.0份、三乙醇胺0.5-1.0份；所述表面改性時攪拌混合的混合轉(zhuǎn)速可為900~1000轉(zhuǎn)/分。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伊利石礦物組合物的制備方法，相對于100重量份所述粉體，所述表面改性的偶聯(lián)劑包括單烷氧基不飽和脂肪酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑為1份、表面活性劑脂肪酸1份和三乙醇胺1份。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伊利石礦物組合物的制備方法，所述表面改性是將所述伊利石粉體加入到高速混合機中，以霧化或滴加的方式加入偶聯(lián)劑。
8.權(quán)利要求1所述伊利石礦物組合物在橡膠工業(yè)方面的應(yīng)用，將所述礦物組合物作為填充橡膠填料用。
9.權(quán)利要求8所述的伊利石礦物組合物在橡膠工業(yè)方面的應(yīng)用，所述填料伊利石礦物組合物70份，橡膠100份。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種伊利石礦物組合物及其制備方法和應(yīng)用，所述組合物，主要含伊利石原礦，為富鉀、高鋁的層狀含水硅酸鹽礦物，組合物晶體粒度為1~5μm；其制備方法包括以下步驟選用40毫米以下的伊利石原礦，細(xì)粉碎或超細(xì)粉碎，表面改性制得。本發(fā)明無需伊利石原礦提純工藝即可得到伊利石功能性礦物新材料，簡化了工藝程序，節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)效益。
文檔編號C08K9/00GK1566219SQ0313740
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者劉新海, 盧永定, 李一波 申請人:中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所