[发明专利]一种天然钠基膨润土的制备方法

说明书

本发明涉及一种天然钠基膨润土的制备方法，属于膨润土深加工领域。一种天然钠基膨润土的制备方法，包括以下步骤：（1）膨润土原料加水制浆，浆液浓度为2～20wt%，搅拌分散均匀，浆液过200目筛；（2）向过筛后的膨润土浆液中加酸调pH至酸性，搅拌分散均匀；（3）向调完pH的膨润土浆液中加入铵盐进行预处理，铵盐加入量为膨润土CEC的0.8倍以上，搅拌分散均匀；（4）将步骤（3）所得浆液进行加水洗涤，水洗至pH=4.0‑7.0；（5）在水洗后的浆液中加入钠盐进行钠化改性，钠盐加入量为膨润土CEC的0.5‑1.5倍，干燥粉碎，得到钠基膨润土。

技术领域

本发明涉及一种天然钠基膨润土的制备方法，属于膨润土深加工领域。

技术背景

膨润土的主要矿物组成为蒙脱石，蒙脱石是一种两层硅氧四面体片之间夹一层铝氧八面体片的层状硅酸盐矿物，由于结构单元层中高价阳离子易被低价阳离子取代，如四面体中的Si⁴⁺可被Al³⁺取代，八面体中的Al³⁺可被Fe²⁺、Mg²⁺等取代，在层间会产生强弱不同的永久性负电荷，为了维持自身电荷的平衡，过剩的负电荷将通过层间吸附的阳离子Na⁺、K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺等来补偿，且只要所处介质中有其他阳离子浓度高于层间已吸附的阳离子浓度，层间域中的阳离子就会不同程度的被交换出来，这就是蒙脱石的层间阳离子交换特性。

膨润土良好的理化性能与其吸附于层间的阳离子种类和数量有很大关系。膨润土与层间的水化阳离子以静电形式吸附，遵守库伦定律，即高价离子比低价离子的电荷量多，故所产生的静电力和相互吸引力较强。不同的交换性阳离子，可使膨润土具有不同的水化性质，一般一价交换性阳离子比二价或三价交换性阳离子的水化性能好。这也是层间吸附Na⁺的钠基膨润土较吸附Ca²⁺的钙基膨润土膨胀性、胶体性好的原因。与钙基膨润土相比，钠基膨润土具有更好的膨胀性、阳离子交换性、水分散性、胶质价、粘结性、润滑性、热稳定性，因而具有更广泛的用途。针对不同的用途，需选择不同属型的膨润土。我国膨润土矿产资源十分丰富，分布广泛，总储量居世界第一，但以钙基膨润土为主，天然钠基膨润土仅占约10％，所以常将钙基膨润土进行钠化改性，即所谓人工钠化膨润土。

人工钠化膨润土的原理是利用膨润土层间域阳离子的交换性，在钙基膨润土中添加无机或有机钠盐改型剂(简称钠化剂)，通过提高介质的钠离子浓度，使其进入膨润土层间，置换出层间的钙离子，从而制得钠基膨润土，发生的离子交换反应如下：

Ca-Bentonite+Na⁺→Na-Bentonite+Ca²⁺

从经济角度考虑，最常用的钠化剂是碳酸钠。

在进行膨润土产品的研发及应用等深加工过程中，常会涉及对采用的原料是天然钠基膨润土还是人工钠化膨润土的选择，人工钠化土与天然钠基土在性能上如耐温性、耐候性、稳定性、pH等方面都有很大差异：

(1)作为铸造型砂粘结剂。人工钠化土耐用性差，其粘结的型砂使用两次后，抗压强度就降低一半，而天然钠基土可以复用10余次。

(2)耐温性相差悬殊。人工钠化土加热到400℃，有效蒙脱石含量降低40％，而天然钠基土的有效蒙脱石含量只降低8％。用于铁精矿球团粘结剂，它们的爆裂温度，天然钠基土比人工钠化土要高100℃。

(3)用作防水材料，天然钠基膨润土耐久性好，而人工钠化膨润土则寿命很短。

(4)天然钠基土的碱性较低，一般pH＜10.0，而人工钠化土的碱性相对较高，一般pH＞10.0，在实际使用过程中，通常需要调节pH至中性或弱碱性，碱性越强消耗的酸用量就越多，从而导致体系电导率过高，产品品质受到影响，另外强碱性也对配伍性等有一定影响。