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,是一種具鏈層狀結構的含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物。其結構屬2:1型粘土礦物。在每個2:1單位結構層中,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晶水,見凹凸棒石粘土晶體結構圖(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,世界探明儲量約14億噸。
1976年中國學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)奧特堡之音同時兼顧該礦的晶體結構特征,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,為大型礦床規(guī)模;1984年在南京地質礦產(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個省區(qū)發(fā)現(xiàn)凹凸棒石粘土礦床(點)。
盱眙地區(qū)的品位高、儲量大,該地區(qū)優(yōu)質凹凸棒石粘土已探明儲量在6700萬噸以上,有用粘土總量達5億噸。其中深圳海揚粉體凹凸棒土最為出名。
第三節(jié) 凹凸棒的提純技術
(1)凹凸棒濕法提純
濕法提純技術主要依據(jù)凹凸棒石與雜質礦物的物理和結構特性差異進行分離,其過程主要包括:
①將凹凸棒破碎或粉磨,并加水浸泡;
②濕法提純技術的關鍵是分散,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行分離,使雜質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不變的基礎上可添加一些物質來降低礦漿的粘度,并選擇高效的過濾設備。
凹凸棒濕法提純工藝回收率偏低,資源浪費嚴重,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,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的密度和粒度不同而進行的,通過將礦物粉碎,采用重力差異進行分離(如旋風分離、離心分離、分級機等),一般包括破碎、粉磨、分級等,該提純方法的關鍵在于粉磨和分級工藝。一般采用雷蒙磨進行粉碎,可輕松除去凹凸棒土中不易磨碎的非粘土雜質,如石英砂、碳酸鹽等。
該方法成本費用低,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)凹凸棒擠壓預處理
對凹凸棒進行機械擠壓是簡單、方便且廣泛應用的預處理方法。凹凸棒粘土礦石經(jīng)簡單的機械擠壓處理后,其內部的顯微結構變得疏松多孔,原始晶束和聚集體形成細小的晶束與棒狀晶體,晶束之間變得松散而雜亂交錯,形成大量架空的孔洞,以及顯微間隙和裂縫。
當制備凹凸棒土的懸濁液時,水分便可通過晶體內部的孔隙、孔道和微孔很容易的進入微粒的內部,并進一步滲透到棒晶束和纖維聚集體中,從而使顆粒的內部顯微結構因水化作用而產(chǎn)生高強度的膨脹,待氣泡淬滅時產(chǎn)生很高的壓強,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中分散成細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中形成立體的網(wǎng)狀結構,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
雖然國內外的學者對于凹土提純進行了許多有意義的 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)應用中,要解決凹凸棒提純的問題,必須考慮到以下幾個核心問題:
(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很困難的問題,故在選擇提純凹凸棒礦石的時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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