[發明專利]一種基于赤泥的冶金球團用鈉基膨潤土的制備方法

在審

• 申請號: 202210180530.3
• 申請日: 2022-02-26
• 公開（公告）號: CN114408936A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 覃愛苗;楊莉花;廖東亮;廖雷
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C01B33/40
• 分類號: C01B33/40;C22B1/243
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于赤泥的冶金球團用鈉基膨潤土的制備方法。（1）將鈣基膨潤土粉末與赤泥分別碾磨至粒徑小于75μm，隨后在研磨后的鈣基膨潤土中添加鈣基膨潤土質量15~45%的研磨后的赤泥做為鈉化改性劑，攪拌混合均勻置于密封袋中，赤泥為取自拜耳法氧化鋁工業固廢赤泥。（2）將步驟（1）所得研磨后的鈣基膨潤土與赤泥充分混合、分散均勻，放置15?30天，室溫下進行鈉化處理，無需添加水分，得鈉基膨潤土。本發明采用干法，以取自拜耳法氧化鋁工業固廢赤泥為鈉化改性劑，原材料廉價，改性過程在常溫下進行，無需添加水分，能耗低，節能環保，制備工藝簡單，具有廣闊的應用前景，適宜大范圍工業生產。

技術領域

本發明涉及一種冶金球團用鈉基膨潤土的高效制備方法，具體涉及一種鈣基膨潤土與鈉化改性劑赤泥干法混合制備鈉基膨潤土的方法。

背景技術

膨潤土是一種常見的工業粘土，層狀硅鋁酸鹽礦物，主要成分為蒙脫石(含量85％～90％)，故蒙脫石性質決定了膨潤土的基本性質。蒙脫石主要成分為SiO₂和Al₂O₃，晶體結構由兩層硅氧四面體[Si-O₄]和中間夾雜一層鋁氧八面體[AlO₂-(OH)₄]構成，屬于典型的2:1型單斜晶系結構。單斜晶系結構不斷堆疊形成層狀黏土，相鄰斜晶系層間形成空隙。由于高價陽離子容易被低價陽離子所取代，在層間空隙產生強弱不同的永久性負電荷，為維持自身電荷平衡，層間負電荷通過吸附陽離子來補償，因此，層間空隙存在大量可用于交換的陰陽離子Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Na⁺、Cl^-等。當所處介質中陽離子濃度高于層間空隙陽離子濃度時，層間域陽離子就會被取代，這就是蒙脫石的層間陽離子交換特性。膨潤土中根據蒙脫石所含交換性離子種類和數量的不同，可將膨潤土分為鈣基膨潤土、鈉基膨潤土、氫(鋁)基膨潤土、鎂基膨潤土等。

我國膨潤土礦產資源豐富，分布廣泛，總儲量居世界第一，但以鈣基膨潤土為主，天然鈉基膨潤土僅占約10％。由于鈉離子比鈣離子有更強的水合作用，故鈉基膨潤土比鈣基膨潤土具有更優越的物化性能，如吸水率大、膨脹倍數高、陽離子交換容量大、膠體懸浮液觸變性、粘性、潤滑性好、熱穩定性好、較強可塑性和粘接性等，故有時需將鈣基膨潤土改性為鈉基膨潤土以提高其經濟價值和應用范圍。其改性原理是利用Na⁺與Al、Mg的結合強度大于Ca²⁺與Al、Mg的結合強度，通過Na⁺取代膨潤土層間的Ca²⁺而達到鈉化改性的目的。離子交換化學反應式為Ca-Bent+2Na+＝Na₂–Bent+Ca²⁺，其中Bent為帶負電的硅酸鹽骨架。

目前，鈣基膨潤土鈉化改性方法主要有半干法和濕法兩種，其中，半干法需要借助高能機械外力將溶解性Na⁺離子強行引入蒙脫石層間，能耗高；濕法需要加入大量的水，使鈉鹽和蒙脫石充分擴散、膨脹而實現鈉化，得到的鈉化膨潤土還需要經過高溫烘干，能耗高，耗時長。

目前，從經濟上考慮，最常用的鈉化劑是Na₂CO₃。赤泥是生產氧化鋁時排放的強堿性泥漿狀工業廢渣，含有大量的鈉離子。據統計，每生產1噸氧化鋁，大約會產生0.7～2噸的赤泥，因其難以直接利用，只能進行外排或者堆存處置。赤泥的大量堆存不僅占用大量的土地，而且存在于赤泥中的強堿會向地下滲透，造成土壤堿化、地下水污染。

發明內容

本發明目的是為了克服現有鈣基膨潤土鈉化處理過程工藝復雜、耗水量大、能耗高等缺點，充分利用工業廢渣赤泥為鈉化改性劑，提供了一種基于赤泥的冶金球團用鈉基膨潤土的高效制備方法。

具體步驟為：