專利名稱：一種凹凸棒土的改性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非金屬礦的改性方法，尤其涉及一種凹凸棒土的改性方法。
背景技術(shù)：
凹凸棒土是指以凹凸棒石(attapulgite)為主要組分的一種粘土礦物，凹凸棒石為一種晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有獨(dú)特的層鏈狀結(jié)構(gòu)特征，納米級孔穴通道微觀構(gòu)造， 有比表面積大、孔道發(fā)育的介孔材料等特征，是一種較為理想的結(jié)構(gòu)材料?，F(xiàn)實(shí)使用中，使用凹凸棒土作為結(jié)構(gòu)材料往往需要對凹凸棒土進(jìn)行改性等操作，但是由于存在著純度不均以及黏合性不強(qiáng)等不足，凹凸棒土的改性效果并不理想。中國專利公開了多種以凹凸棒土為包膜等的結(jié)構(gòu)材料，但現(xiàn)有技術(shù)中，常常由于凹凸棒土的改性操作存在著提純不科學(xué)、改性不徹底等原因而影響凹凸棒土的性能和作用，粘度不夠，制成包膜或其他結(jié)構(gòu)材料也容易弓I起崩解。專利文件CN200510040601. 6公開的技術(shù)方案中，經(jīng)過自然風(fēng)化、改性處理、配料、
攪拌、墨粉和檢測等步驟實(shí)現(xiàn)對凹凸棒石棒土粘度的加工，該專利的改性處理步驟之前是自然風(fēng)化這個(gè)步驟，需要耗費(fèi)30 120天的時(shí)間，效率較低，而且改性所需要的浸泡時(shí)間也長，純度不高，改性不夠徹底，效果不甚理想。專利文件CN200810021918. 9公開的技術(shù)方案中，首先經(jīng)過浸泡，其次經(jīng)過重復(fù)二次擠壓、摻改性劑溶液、冷凍、加熱處理以及粉碎等步驟得到改性凹凸棒土，該方法操作較為簡單，但是改性后的凹凸棒土粘性不強(qiáng)，容易崩解。專利文件CN200810099402. 6公開的技術(shù)方案中，利用碳酸鈉水溶液或磷酸水溶液進(jìn)行浸泡改性，所述的鈉鹽和酸性水溶液一次性加入到改性環(huán)境中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，凹凸棒土的改性效率有所下降，特別是當(dāng)改性操作接近尾聲的時(shí)候，改性變得更為緩慢且不徹底，而由于改性前沒有相應(yīng)的提純處理，也從另一角度影響了其改性效果，整體的改性效果大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種凹凸棒土的改性方法，本發(fā)明的主要目的是提高凹凸棒土改性前的純度，促進(jìn)凹凸棒土的徹底改性。所述的凹凸棒土改性方法包含凹凸棒土的提純、凹凸棒土的改性以及凹凸棒土的處理等步驟，具體操作如下。A、凹凸棒土的提純。首先，取凹凸棒土粉碎，粉碎至顆粒大小為2 16目，將粉碎后的凹凸棒土加入至棒土質(zhì)量10 15倍的清水里，攪拌均勻，浸泡10 15小時(shí)后，離心處理10 25min，所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500 1800r/min，離心之后將上層懸浮液經(jīng)過過濾、干燥步驟得到凹凸棒土的初成品。凹凸棒土是一種水合鎂鋁酸鹽礦物，它具有獨(dú)特的層鏈狀、棒狀、纖維狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有許多大小不均的孔道和空腔，將所述的凹凸棒土粉碎至2 16目，即顆粒度大小為 1000 8000 μ m,既不會破壞棒土本身的結(jié)構(gòu)，延續(xù)其特有的性能，而又有助于后續(xù)的提純。本發(fā)明將粉碎成為2 16目的凹凸棒土加入至棒土質(zhì)量10 15倍的清水里， 攪拌均勻，目數(shù)越大，所需浸泡的時(shí)間就越短，將凹凸棒土浸泡10 15小時(shí)后，離心處理 10 25min，所述離心的轉(zhuǎn)速為1500 1800r/min，離心之后將上層懸浮液經(jīng)過過濾留下濾渣，將濾渣干燥得到凹凸棒土的初成品，本發(fā)明將粉碎、浸泡和離心操作充分、有機(jī)結(jié)合起來，選擇恰當(dāng)?shù)姆鬯槌潭?、浸泡時(shí)間以及離心轉(zhuǎn)速，大大提高了凹凸棒土的純度，為后續(xù)的改性提供良好的基礎(chǔ)。B、凹凸棒土的改性。首先，利用碳酸鈉配置濃度為2. 5 4. 0%的碳酸鈉溶液，將所述的凹凸棒土的初成品放入碳酸鈉溶液中，并進(jìn)行攪拌和加熱，所述的攪拌速度為60 300r/min，所述的加熱溫度保持為60 85°C ；在攪拌的過程中，邊攪拌邊加入碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒，所述的添加到碳酸鈉溶液中的碳酸氫鈉和氫氧化鈉的質(zhì)量均占碳酸鈉溶液質(zhì)量的1.0 2.5%。將所述的凹凸棒土的初成品放入濃度為2. 5 4. 0%的碳酸鈉溶液中，能很好的進(jìn)行改性工作，但是隨著改性的進(jìn)行，其改性效率將有所下降，本發(fā)明中，隨著改性的進(jìn)行設(shè)置有攪拌和加熱操作，并在攪拌的過程中，邊攪拌邊加入碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒，本發(fā)明這樣設(shè)置的理由主要有如下3個(gè)方面在60 85°C的環(huán)境里，凹凸棒土的改性反應(yīng)較為明顯，提高其改性的效率；攪拌操作使得鈉鹽與凹凸棒土的接觸增多，而60 300r/ min的攪拌速度既不會過快而影響凹凸棒土改性后的結(jié)構(gòu)，也能進(jìn)一步促進(jìn)凹凸棒土的改性效率；所述的添加到碳酸鈉溶液中的碳酸氫鈉和氫氧化鈉的質(zhì)量均占碳酸鈉溶液質(zhì)量的 1. 0 2. 5%，碳酸氫鈉和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，相當(dāng)于逐步緩慢地增加碳酸鈉的濃度，而且隨著碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒的加入與反應(yīng)，凹凸棒土的改性也變得更為活躍， 整體的改性更為徹底、完全。C、凹凸棒土的處理。將步驟B所得的凹凸棒土經(jīng)過過濾、干燥和粉碎等處理，得到改性后的凹凸棒土。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)所述的凹凸棒土的改性方法，所述步驟A中，取凹凸棒土粉碎，粉碎至顆粒大小為5 16目，即顆粒度大小為1000 4000 μ m，將所述的凹凸棒土粉碎成為顆粒度更小的棒土顆粒，有利于在浸泡和離心中得到純度更多的棒土，這個(gè)顆粒度大小的選擇是根據(jù)工業(yè)的需要和凹凸棒土的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行選擇的，并不是說越小的顆粒，純度就高， 顆粒大小保持在1000 μ m以上、4000 μ m以下時(shí)效果最好；所述步驟A離心處理的時(shí)間控制為10 15min，所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1800r/min，該參數(shù)的離心操作最為適合目數(shù)為5 16 目的顆粒狀物體，很好的配合著完成凹凸棒土的提純。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)所述的凹凸棒土的改性方法，所述步驟C對凹凸棒土的粉碎，粉碎至顆粒大小為10 48目，將改性后的凹凸棒土粉碎為10 48目，即顆粒大小為300 1800 μ m，如此大小的凹凸棒土，便于用來制作包膜等結(jié)構(gòu)材料，使用方便，制成后黏合性很強(qiáng)，不易崩解。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)所述的凹凸棒土的改性方法，所述步驟C對凹凸棒土的粉碎，粉碎至顆粒大小為16 32目，將改性后的凹凸棒土粉碎為16 32目，即顆粒大小為500 1000 μ m，進(jìn)一步縮小改性后凹凸棒土的粉碎顆粒大小，使得顆粒度更為均勻，便于后續(xù)的加工和其他處理，加工后的凹凸棒土黏合性很強(qiáng)。
為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)所述的凹凸棒土的改性方法，所述步驟B的加熱溫度保持為76 79°C，該溫度下，凹凸棒土的改性反應(yīng)很活躍，碳酸氫鈉和氫氧化鈉的反應(yīng)速率也較為理想，改性效率高。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)所述的凹凸棒土的改性方法，所述步驟B添加到碳酸鈉溶液中的碳酸氫鈉和氫氧化鈉的質(zhì)量均占碳酸鈉溶液質(zhì)量的2. 0%。，碳酸氫鈉和氫氧化鈉添加的量直接影響碳酸鈉的濃度，而其反應(yīng)的本身也將促進(jìn)凹凸棒土的改性，但是并不是濃度越大就越好，而加入占碳酸鈉溶液2. 0%的碳酸氫鈉和占碳酸鈉溶液2. 0%的氫氧化鈉的改性環(huán)境最為適合，改性進(jìn)行得很徹底，改性效果好。本發(fā)明利用凹凸棒土的提純、凹凸棒土的改性以及凹凸棒土的處理等步驟實(shí)現(xiàn)凹凸棒土的改性方法，所述凹凸棒土的提純將粉碎、浸泡和離心等操作充分結(jié)合起來，本發(fā)明的粉碎程度、浸泡時(shí)間以及離心轉(zhuǎn)速等參數(shù)的選擇和具體的步驟很大程度上提高了凹凸棒土的純度，并大大縮短了凹凸棒土提純和改性所需的時(shí)間，為后續(xù)的改性提供良好的基礎(chǔ)， 具有較高的工業(yè)價(jià)值；本發(fā)明隨著改性的進(jìn)行設(shè)置有攪拌和加熱操作，并在攪拌的過程中， 邊攪拌邊加入碳酸氫鈉和氫氧化鈉，利用化學(xué)反應(yīng)的原理提高了凹凸棒土的改性活躍度， 使得凹凸棒土的改性更為徹底，改性后的凹凸棒土黏合性強(qiáng)，不易崩解。


無圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1 A、凹凸棒土的提純，取凹凸棒土 Ikg進(jìn)行粉碎，粉碎至顆粒大小為2目，將粉碎后的凹凸棒土加入至IOkg的清水里，攪拌均勻，浸泡10小時(shí)后，離心處理lOmin，所述離心的轉(zhuǎn)速為1500r/min，離心之后將上層懸浮液經(jīng)過過濾、干燥等步驟得到凹凸棒土的初成品；B、凹凸棒土的改性，利用碳酸鈉配置濃度為2. 5%的碳酸鈉溶液，將所述的凹凸棒土的初成品放入碳酸鈉溶液中，并進(jìn)行攪拌和加熱，所述的攪拌速度為60r/min，所述的加熱溫度保持為60 85°C ；在攪拌的過程中，邊攪拌邊加入碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒，所述的添加到碳酸鈉溶液中的碳酸氫鈉和氫氧化鈉的質(zhì)量均占碳酸鈉溶液質(zhì)量的2. 5% ；C、凹凸棒土的處理，將步驟B所得的凹凸棒土經(jīng)過過濾、干燥和粉碎等處理，得到改性后的凹凸棒土。經(jīng)測定，與其他凹凸棒土鈉鹽改性方法相比，本例在提純純度以及改性程度等方面都具有較大的突破，具體如下表
權(quán)利要求
1.一種凹凸棒土的改性方法，其特征在于包含如下的步驟，A、凹凸棒土的提純首先，取凹凸棒土粉碎，粉碎至顆粒大小為2 16目，將粉碎后的凹凸棒土加入至凹凸棒土質(zhì)量10 15倍的清水里，攪拌均勻，浸泡10 15小時(shí)后，離心處理10 25min，所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500 1800r/min，離心之后，經(jīng)過過濾、干燥步驟得到凹凸棒土的初成品 ；B、凹凸棒土的改性首先，利用碳酸鈉配置濃度為2. 5 4. 0%的碳酸鈉溶液，將所述的凹凸棒土的初成品放入碳酸鈉溶液中，并進(jìn)行攪拌和加熱，所述的攪拌速度為60 300r/min，所述的加熱溫度保持為60 85°C ；在攪拌的過程中，邊攪拌邊加入碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒，所述的添加到碳酸鈉溶液中的碳酸氫鈉和氫氧化鈉的質(zhì)量均占碳酸鈉溶液質(zhì)量的1. 0 2. 5% ；C、凹凸棒土的處理將步驟B所得的凹凸棒土經(jīng)過過濾、干燥和粉碎處理，得到改性后的凹凸棒土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹凸棒土的改性方法，其特征在于，所述步驟A，取凹凸棒土粉碎，粉碎至顆粒大小為5 16目；所述步驟A離心處理的時(shí)間控制為10 15min，所述離心的轉(zhuǎn)速為1800r/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹凸棒土的改性方法，其特征在于，所述步驟C對凹凸棒土的粉碎，粉碎至顆粒大小為10 48目。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凹凸棒土的改性方法，其特征在于，所述步驟C對凹凸棒土的粉碎，粉碎至顆粒大小為16 32目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任意一條所述的凹凸棒土的改性方法，其特征在于，所述步驟B 的加熱溫度保持為76 79°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4任意一條所述的凹凸棒土的改性方法，其特征在于，所述步驟B 碳酸氫鈉和氫氧化鈉添加的量均控制為碳酸鈉溶液的2. 0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凹凸棒土的改性方法，其特征在于，所述步驟B的加熱溫度保持為76 79"C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種凹凸棒土的改性方法，本發(fā)明利用凹凸棒土的提純、凹凸棒土的改性以及凹凸棒土的處理等步驟實(shí)現(xiàn)凹凸棒土的改性方法，所述凹凸棒土的提純將粉碎、浸泡和離心等操作充分結(jié)合起來，本發(fā)明的粉碎程度、浸泡時(shí)間以及離心轉(zhuǎn)速等參數(shù)的選擇和具體的步驟很大程度上提高了凹凸棒土的提純純度，并大大縮短了凹凸棒土提純和改性所需的時(shí)間，為后續(xù)的改性提供良好的基礎(chǔ)，具有較高的工業(yè)價(jià)值；本發(fā)明隨著改性的進(jìn)行設(shè)置有攪拌和加熱操作，并在攪拌的過程中，邊攪拌邊加入碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒，利用化學(xué)反應(yīng)的原理提高了凹凸棒土的改性活躍度，使得凹凸棒土的改性更為徹底，改性后的凹凸棒土黏合性強(qiáng)，不易崩解。
文檔編號C01B33/40GK102205972SQ20111009867
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者劉偉生, 張國林 申請人:蘭州大學(xué)