第一節(jié) 凹凸棒石的定義
凹凸棒石又稱坡縷石或坡縷縞石,是一種具鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物。其結(jié)構(gòu)屬2:1型粘土礦物。在每個(gè)2:1單位結(jié)構(gòu)層中,四面體晶片角頂隔一定距離方向顛倒,形成層鏈狀。在四面體條帶間形成與鏈平行的通道,通道橫斷面約3.7*6.3A°。通道中充填沸石水和結(jié)晶水,見凹凸棒石粘土晶體結(jié)構(gòu)圖(可行性 研究 )。
第二節(jié) 凹凸棒石的發(fā)展現(xiàn)狀
凹凸棒石礦物幾乎遍及世界各地,但具有工業(yè)意義的礦床所占比例不大,僅限于美國、中國、西班牙、法國、土耳其、塞內(nèi)加爾、南非、澳大利亞、巴西、以色列、沙特阿拉伯、瑞士、英國 、俄羅斯(Irkutsk ,伊爾庫茨克)、吉爾吉斯斯坦、哈薩克斯坦、烏克蘭、亞美尼亞、阿塞拜疆、白俄羅斯、尼泊爾等國,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),世界探明儲量約14億噸。
1976年中國學(xué)者許冀泉等在中國江蘇省南京市六合區(qū)竹鎮(zhèn)小盤山發(fā)現(xiàn)該礦,許冀泉根據(jù)奧特堡之音同時(shí)兼顧該礦的晶體結(jié)構(gòu)特征,譯成“凹凸棒石”,1982年江蘇盱眙縣雍小山等發(fā)現(xiàn)凹凸棒石粘土礦,經(jīng)江蘇地勘部門勘查評價(jià),為大型礦床規(guī)模;1984年在南京地質(zhì)礦產(chǎn) 研究 所幫助下安徽嘉山縣明光一帶也找到了凹凸棒石粘土,之后相繼在全國14個(gè)省區(qū)發(fā)現(xiàn)凹凸棒石粘土礦床(點(diǎn))。
盱眙地區(qū)的品位高、儲量大,該地區(qū)優(yōu)質(zhì)凹凸棒石粘土已探明儲量在6700萬噸以上,有用粘土總量達(dá)5億噸。其中深圳海揚(yáng)粉體凹凸棒土最為出名。
第三節(jié) 凹凸棒的提純技術(shù)
(1)凹凸棒濕法提純
濕法提純技術(shù)主要依據(jù)凹凸棒石與雜質(zhì)礦物的物理和結(jié)構(gòu)特性差異進(jìn)行分離,其過程主要包括:
①將凹凸棒破碎或粉磨,并加水浸泡;
②濕法提純技術(shù)的關(guān)鍵是分散,一般要加入適量分散劑(六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、聚丙烯酸、硅酸鈉等),使固相含量控制在5%-22%;提純要求越高,固相含量相對要低;相反,要求越低,固相含量可相對高些;對納米級凹土,則固相含量要更低,且要充分分散;
③沉降或離心分離,將制得的凹凸棒漿料通過自然沉降或旋水力流器進(jìn)行分離,使雜質(zhì)與礦漿分離得到凹土精礦漿;
④脫水與干燥,提純過程中由于凹凸棒土本身的膨脹性、高粘性和膠體性,使得凹凸棒的脫水和干燥較為困難;脫水過程中在保持原礦物化性質(zhì)不變的基礎(chǔ)上可添加一些物質(zhì)來降低礦漿的粘度,并選擇高效的過濾設(shè)備。
凹凸棒濕法提純工藝回收率偏低,資源浪費(fèi)嚴(yán)重,生產(chǎn)成本高。濕法提純的凹凸棒產(chǎn)品主要用在對凹土純度要求較高的 行業(yè) ,如化妝品、洗滌劑、醫(yī)藥、催化劑和助濾劑等。
(2)凹凸棒干法提純
凹凸棒石干法提純是,此法提純工藝流程過于簡單,提純效果不能明顯提高凹凸棒石的品質(zhì),對要求不高的產(chǎn)品可按此法。干法產(chǎn)品主要用于塑料、橡膠等 行業(yè) ,常作為載體和填料。
凹凸棒干法提純是利用凹凸棒土中物質(zhì)的密度和粒度不同而進(jìn)行的,通過將礦物粉碎,采用重力差異進(jìn)行分離(如旋風(fēng)分離、離心分離、分級機(jī)等),一般包括破碎、粉磨、分級等,該提純方法的關(guān)鍵在于粉磨和分級工藝。一般采用雷蒙磨進(jìn)行粉碎,可輕松除去凹凸棒土中不易磨碎的非粘土雜質(zhì),如石英砂、碳酸鹽等。
該方法成本費(fèi)用低,工藝流程簡單,但提純效果有限,只適用于原礦品位好、凹凸棒含量高的礦石,所得產(chǎn)品主要在橡膠、塑料等 行業(yè) 作載體和填料。
(3)凹凸棒擠壓預(yù)處理
對凹凸棒進(jìn)行機(jī)械擠壓是簡單、方便且廣泛應(yīng)用的預(yù)處理方法。凹凸棒粘土礦石經(jīng)簡單的機(jī)械擠壓處理后,其內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)變得疏松多孔,原始晶束和聚集體形成細(xì)小的晶束與棒狀晶體,晶束之間變得松散而雜亂交錯(cuò),形成大量架空的孔洞,以及顯微間隙和裂縫。
當(dāng)制備凹凸棒土的懸濁液時(shí),水分便可通過晶體內(nèi)部的孔隙、孔道和微孔很容易的進(jìn)入微粒的內(nèi)部,并進(jìn)一步滲透到棒晶束和纖維聚集體中,從而使顆粒的內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)因水化作用而產(chǎn)生高強(qiáng)度的膨脹,待氣泡淬滅時(shí)產(chǎn)生很高的壓強(qiáng),使大的晶束和聚集體發(fā)生解離,隨著距離的拉大,引力逐漸減小,這時(shí)只要受到較小的外力作用(弱分散條件),凹凸棒土就很容易在分散介質(zhì)中分散成細(xì)小的晶束甚至為棒晶。經(jīng)過高度分散的晶束或棒晶便可在分散介質(zhì)中形成立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而將大量的自由水包圍在里面,使其失去流動性,形成了具有較高粘度的溶液。
第四節(jié) 凹凸棒提純存在的問題
雖然國內(nèi)外的學(xué)者對于凹土提純進(jìn)行了許多有意義的 研究 ,獲得了純度很高的凹凸棒石,但是單從得到的凹凸棒石的純度上來推測提純工藝的優(yōu)劣顯得比較片面,還需考慮到提純回收率的問題,而且在工業(yè)應(yīng)用中,要解決凹凸棒提純的問題,必須考慮到以下幾個(gè)核心問題:
(1)凹凸棒石的分散問題
如何使凹凸棒石在水中更好的分散,采取哪種分散技術(shù)更有效、更節(jié)能環(huán)保是目前凹凸棒提純中迫切需要解決的問題。
(2)凹凸棒礦石的選擇
目前,如何將蒙脫石從凹凸棒中分離出來依然是個(gè)很困難的問題,故在選擇提純凹凸棒礦石的時(shí)候首先要考慮所選礦石類型,要選易于提純的凹土礦石(即雜質(zhì)礦物為石英或白云石的礦石)。
(3)水土分離的難題
在除去了凹凸棒中所含的雜質(zhì)礦物之后,剩余水懸浮液中所含的凹凸棒石是分散在水中的,如何將這部分純的凹凸棒石從水中分離出來,且不消耗大量的能量也是目前所需要解決的難題。
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