[發明專利]一種硅酸鹽粘土礦物活化增白的方法

在審

• 申請號: 201510705803.1
• 申請日: 2015-10-27
• 公開（公告）號: CN105236433A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 姚超;姜中生;左士祥;劉文杰;徐斌海;吳鳳芹;丁運生
• 申請（專利權）人: 鎮江納微新材料科技有限公司
• 主分類號: C01B33/26
• 分類號: C01B33/26
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

技術領域

本發明屬于非金屬礦物的深加工技術領域，特別涉及一種水熱法增白硅酸鹽粘土礦物的方法。

背景技術

硅酸鹽礦物在自然界分布極為廣泛，已知硅酸鹽礦物有6000余種，是一種應用領域廣闊且資源豐富的天然非金屬礦物粘土。然而，硅酸鹽粘土礦物中含有多種雜質元素，如Mg、Al、Fe、Ca等，它們都以氧化物和氫氧化物存在，尤其是顯色元素Fe不僅影響了硅酸鹽粘土自身的色澤，而且還限制了其應用范圍，尤其是需要高白度粘土的應用領域，如白色或淺色的橡膠塑料及涂料等。因此去除金屬雜質離子(顯色離子)，得到高白度的粘土具有重要的意義，且具有更廣闊的市場應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種操作簡便的將硅酸鹽粘土徹底活化為納米SiO₂的方法，通過該方法制備的活性白土可作為模板制備納米材料，也可作為橡膠、塑料、涂料和造紙等其他領域填充劑，成本低廉，且市場前景廣闊。

本發明的技術方案是：首先將無機酸溶液與硅酸鹽粘土混合、常溫浸漬、冷凍，然后再轉移到反應釜中進行二次酸化反應，最后制備出活性增白粘土，具體步驟如下：

(1)將粗提純的硅酸鹽粘土加入到H⁺濃度為2～8mol/L的酸溶液中制成粘土分散液，室溫(25℃)浸漬1～2天，然后置于溫度為-20～0℃下冷凍2～4天，

其中，硅酸鹽粘土與酸溶液的質量比為1:10～50，酸溶液為鹽酸溶液或硫酸溶液，硅酸鹽粘土為凹凸棒石、海泡石、蒙脫石、伊利石、云母或滑石，

常溫下酸浸漬硅酸鹽粘土進行反應，初步置換出粘土結構中的部分元素且增大酸與粘土的接觸面積為進一步酸化做準備；

(2)將步驟(1)冷凍酸化制得的漿液轉移到水熱反應釜中，控制反應溫度140～250℃反應3～20h；將反應后的漿體離心，除去上清液，再用去離子水洗滌、過濾至濾液呈中性，將所得的濾餅干燥、研磨，即得白色粘土，

在高溫下酸溶液具有更強的活性，H⁺加速滲透腐蝕到硅酸鹽粘土結構內層，加劇反應的進行，從而有效地置換出晶體中的雜質離子，而且不破壞該粘土特有的納米結構。

本發明的有益效果是：

1、將硅酸鹽粘土在常溫下浸漬酸化目的是為了除去易溶解的雜質且大量增加粘土表面硅羥基的數目，再用物理法冷凍，有利于擴大晶體間距、晶束解離，大大增加了粘土與酸液接觸面積，便于進一步水熱酸化。

2、酸液對硅酸鹽粘土表面進行活化，有多方面的好處：①H⁺徹底置換出粘土中的雜質離子(有色離子)，增大了粘土的比表面積，增加了其孔容孔徑，有利于提高粘土的吸附性能；②明顯提高了硅酸鹽粘土的白度，增大了其附加值。

3、步驟2中有色金屬元素以離子形式溶出，直接離心沉降即可去除，無需添加絡合劑等去除鐵離子。

4、制備過程中，沒有任何有機溶劑參與以及無機添加劑對粘土進行包覆，因此具有污染小、成本低、粘土純度高等優點。

附圖說明

圖1為凹凸棒石原礦的透射電鏡圖。

圖2為實施例3所得的產品透射電鏡圖。

比較圖1、圖2可見，經過活化增白處理后，所得產品的一維納米結構沒有被破壞。

具體實施方式

下面結合具體實施例和比較例進行進一步說明：實施例和比較例中的白度測量是按照GB/T5950-1996《建筑材料與非金屬礦產品白度測量方法》進行。

實施例1

1、將白度為52的凹凸棒石與2mol/L鹽酸溶液混合均勻制成漿液，其中硅酸鹽粘土與酸溶液的質量比為1:50，浸漬2天，置于溫度為-20℃下冷凍4天。

2、將上述步驟制得的漿液轉移到水熱反應釜中，置于烘箱中，升溫至250℃，達到反應溫度后，保溫反應20h。反應結束后，將漿液離心、洗滌過濾至中性且無氯離子(1％的硝酸銀檢驗)，將所得的濾餅干燥、研磨，即得到產品，白度為93.1。

實施例2

1、將白度為52的凹凸棒石與8mol/L(H⁺濃度)硫酸溶液混合均勻制成漿液，其中硅酸鹽粘土與酸溶液的質量比為1:10，浸漬1天，置于溫度為0℃下冷凍2天。

2、將上述步驟制得的漿液轉移到水熱反應釜中，置于烘箱中，升溫至140℃，達到反應溫度后，保溫反應3h。反應結束后，將漿液離心、洗滌過濾至中性且無氯離子(1％的硝酸銀檢驗)，將所得的濾餅干燥、研磨，即得到產品，白度為90.1。

實施例3