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我國(guó)80%以上的天然膨潤(rùn)土原礦為鈣基膨潤(rùn)土,并且蒙脫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于30%-60%,屬于中低品位膨潤(rùn)土礦。除蒙脫石之外,還有含量不等的石英、長(zhǎng)石、云母等脈石礦物,達(dá)不到現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的純度要求,因此必須要進(jìn)行選礦提純。
目前,膨潤(rùn)土的提純方法主要有風(fēng)選法、自然沉降法、離心法、水力分級(jí)法、絮凝法、重液法、磷酸鹽法、電泳法、超聲波振蕩法、化學(xué)提純法等。面對(duì)諸多的膨潤(rùn)土提純工藝,選擇合理的方法進(jìn)行不同品級(jí)蒙脫石產(chǎn)品的提取顯得尤為重要。
1、膨潤(rùn)土風(fēng)選法提純
風(fēng)選原理:又稱干法提純,是利用膨潤(rùn)土與雜質(zhì)礦物的硬度和密度的差異,將已磨至一定細(xì)度的膨潤(rùn)土原礦和空氣充分混合成流態(tài)化,在分級(jí)輪離心力和風(fēng)機(jī)抽力的作用下,大部分粗顆粒和比重大的顆粒與細(xì)粒礦物實(shí)現(xiàn)分離。
風(fēng)選目的:針對(duì)蒙脫石含量大于80%、粒度較細(xì)的膨潤(rùn)土,去除顆粒較粗的石英、長(zhǎng)石等脈石雜質(zhì)礦物。
常用設(shè)備或藥劑:風(fēng)選粉碎機(jī)、分級(jí)機(jī)等。
特點(diǎn):該方法操作簡(jiǎn)便,處理量大,但產(chǎn)品的質(zhì)量不容易控制。
2、膨潤(rùn)土自然沉降法提純
自然沉降法原理:將膨潤(rùn)土浸水制成泥漿,然后放入沉降槽,使其自然沉降。膨潤(rùn)土在制漿過(guò)程中,蒙脫石吸水膨脹而發(fā)生崩解,致使蒙脫石的粒度相對(duì)于其他雜質(zhì)礦物較小,沉降速度慢,而石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽等砂質(zhì)礦物沉積速度快,從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)石、石英等粒度比較大的顆粒與膨潤(rùn)土的分離。
自然沉降法目的:除去石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽等砂質(zhì)礦物。
特點(diǎn):該方法可在一定程度上提純蒙脫石,操作簡(jiǎn)便,提純成本低。但設(shè)備占地面積大、提純產(chǎn)率底。自然沉降法對(duì)鈉基膨潤(rùn)土的提純效果要優(yōu)于鈣基膨潤(rùn)土。
3、膨潤(rùn)土離心法提純
離心法原理:將自然沉降去雜后的懸浮液再經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的離心沉降機(jī)分離,進(jìn)一步分離粒度較細(xì)的碎屑礦物(長(zhǎng)石、碳酸鹽等)。
離心法目的:縮短選別時(shí)間,進(jìn)一步除雜。
常用設(shè)備或藥劑:臥螺離心機(jī)。
特點(diǎn):離心法現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于高純蒙脫石制備行業(yè),離心效果好,但是產(chǎn)品回收率低,且溢流產(chǎn)品濃度過(guò)低,僅為3%左右。
4、膨潤(rùn)土水力分級(jí)法提純
水力分級(jí)法原理:利用水力旋流器中不同粒度的顆粒沉降速度差和運(yùn)動(dòng)方向的不同,將蒙脫石顆粒群與雜質(zhì)顆粒群分離。
水力分級(jí)法目的:去除粒度極小的長(zhǎng)石及石英等雜質(zhì)。
常用設(shè)備或藥劑:水力旋流器。
特點(diǎn):水力提純法脫鹽效果明顯,提純效果較好,產(chǎn)品質(zhì)量較好,易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),且提純過(guò)程未外加化學(xué)試劑,進(jìn)一步提純后可用于生產(chǎn)精細(xì)化工、日用品及醫(yī)藥產(chǎn)品等。但該方法得到的產(chǎn)品蒙脫石的最終含量在90%左右,不可能再高。因?yàn)樵诿擅撌木又g夾雜著很少量的石英、方石英、長(zhǎng)石、云母等雜質(zhì)。
5、膨潤(rùn)土絮凝法提純
絮凝法原理:在凈化一定時(shí)間后去掉雜質(zhì)的懸浮液中加入絮凝劑(如聚丙烯酰胺等高聚物或羥基鋁等無(wú)機(jī)聚合物)進(jìn)行凝聚或絮凝,實(shí)現(xiàn)固液分離。
絮凝法目的:進(jìn)一步去除粗濾、細(xì)渣。
常用設(shè)備或藥劑:各類絮凝劑、pH值調(diào)整劑
特點(diǎn):絮凝法的特點(diǎn)是脫水快,但由于絮凝脫水過(guò)程蒙脫石顆粒迅速聚集緊縮,比表面積變小,顆粒部分表面被絮凝劑覆蓋,從而使其固有的膨脹性、吸附性、黏結(jié)性等特性降低,因此影響了其在一些產(chǎn)品中的應(yīng)用。
6、膨潤(rùn)土重液法提純
重液法原理:通過(guò)在蒙脫石晶體的層間插入輕質(zhì)分子或分子團(tuán)等,增大層間距離,使蒙脫石的密度降低,而雜質(zhì)礦物層間結(jié)合牢固,輕質(zhì)分子或分子團(tuán)難以進(jìn)入,密度幾乎不變,從而使蒙脫石與雜質(zhì)密度差異增大,再選擇密度合適的重液,用攪拌、振蕩、離心等手段將雜質(zhì)與蒙脫石分離。
重液法目的:去除與蒙脫石密度相差較小的雜質(zhì)礦物。
常用設(shè)備或藥劑:四氯化碳等重液。
特點(diǎn):該方法的關(guān)鍵在于尋找一種無(wú)毒、穩(wěn)定性好、回收率高、使用方便安全的重液。
7、膨潤(rùn)土磷酸鹽法提純
磷酸鹽法原理:將分散劑加入礦漿中以提高蒙脫石在溶劑中的分散性,使其他細(xì)顆粒固體雜質(zhì)迅速沉降以實(shí)現(xiàn)分離。
磷酸鹽法目的:改變礦漿膠體黏度,加速雜質(zhì)顆粒沉降分離。
常用設(shè)備或藥劑:磷酸鈉、水玻璃、六偏磷酸鈉等。
特點(diǎn):該方法操作簡(jiǎn)便,動(dòng)力損耗小,適合小規(guī)模生產(chǎn),或者同其他方法結(jié)合,有利于提高蒙脫石產(chǎn)品產(chǎn)率。分散劑的種類、用量都會(huì)影響提純效果。
8、膨潤(rùn)土電泳法提純
電泳法原理:將膨潤(rùn)土懸浮液置于電場(chǎng)中,利用電泳現(xiàn)象,使帶負(fù)電荷的膨潤(rùn)土顆粒聚集在陽(yáng)極上,達(dá)到膨潤(rùn)土和其他雜質(zhì)分離的目的。
電泳法目的:制備高純度膨潤(rùn)土。
特點(diǎn):電泳法提純膨潤(rùn)土一般要求粒度小于2μm,提純后的膨潤(rùn)土純度較高,且膨潤(rùn)土中SiO2、Fe2O3減少,Al2O3增加。電泳法制得的高純度膨潤(rùn)土,使用范圍被顯著拓寬,附加值大幅提高。但該方法耗電量大,設(shè)備投資大,提純成本很高,工藝有待成熟。
9、膨潤(rùn)土超聲波振蕩法提純
超聲波振蕩法原理:利用超聲波振蕩膨潤(rùn)土礦漿,有效的分散和剝離蒙脫石的片層促進(jìn)漿液分散和縮短分散時(shí)間。
特點(diǎn):該方法通常不單獨(dú)使用,而是聯(lián)合其他方法。
10、膨潤(rùn)土化學(xué)法提純
化學(xué)法原理:利用化學(xué)試劑與膨潤(rùn)土中的雜質(zhì)礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而將雜質(zhì)去除的方法。
化學(xué)法目的:去除粒度很細(xì)的方石英、部分石英及Fe2O3等。
常用設(shè)備或藥劑:強(qiáng)堿、連二亞硫酸鈉等化學(xué)藥劑。
特點(diǎn):該方法可得到的產(chǎn)品蒙脫石含量可達(dá)95%以上,但有可能使蒙脫石結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,影響蒙脫石產(chǎn)品的應(yīng)用。
膨潤(rùn)土提純方法和工藝流程主要由以下3方面決定:
(1)膨潤(rùn)土中雜質(zhì)的種類,雜質(zhì)的粒徑;
(2)膨潤(rùn)土的用途及對(duì)純度要求;
(3)提純工藝的成本。
在工業(yè)生產(chǎn)中,應(yīng)考慮以上因素,選擇適當(dāng)?shù)姆椒,將多種方法進(jìn)行科學(xué)的組合,合理綜合使用,得到多種純度的膨潤(rùn)土,滿足不同用途對(duì)產(chǎn)品的需求。同時(shí),應(yīng)充分利用低純度膨潤(rùn)土,以及石英、高嶺石等提純副產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的多級(jí)利用及尾礦零排放。