蒙脫石鈉化改性工藝、設備及常見問題
2022-03-11
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與鈣基蒙脫石相比，鈉基蒙脫石具有更好的水分散性、懸浮性、膨脹性、增稠性和潤滑性等，因而具有更廣泛的用途。
但我國自然產出的膨潤土礦絕大部分為鈣基膨潤土，業(yè)內一般常用的方法是在一定條件下，通過加入改型劑鈉化處理，使鈣基轉化為鈉基來提高膨潤土的膨脹倍。
1、蒙脫石鈉化改性工藝及設備
蒙脫石鈉化改性加工方式較多，一般可分為干法、半干法和濕法改性。
由于干法條件下離子難遷移，改性效果差，故使用較多的是濕法和半干法，具體包括攪拌、球磨、均質、擠壓鈉化等，通過增加剪切力、降低分散粒度、延長陳化時間等方式，加快離子交換進程，提高反應效率和反應程度，從而達到促進改性效果的目的。
實驗室改性采用攪拌鈉化最為常見，在制漿的同時加入蒙脫石和改性劑，經浸泡制漿后脫水、干燥、粉碎制得鈉基膨潤土，常與濕法提純結合使用。此法對設備要求低，過程易實現，但攪拌設備線速度低，剪切力小，雖然通過水浴加熱的方式在一定程度上加快了離子交換進程，但是蒙脫石的分散粒度相對較粗，因此改性效果受到限制，鈉化不充分。
球磨改性是通過球磨罐的高速旋轉，帶動球磨介質如鋁球、鋯球等一起運動，由于慣性和離心力的作用，到一定高度后落下，對研磨物料產生強烈的沖擊力；同時，介質球在球磨罐內存在自轉和公轉，介質球間及介質與球磨罐間產生對物料的擠壓撞擊力、剪切力和摩剝力，在這些力的共同作用下使蒙脫石顆粒變細，并促進鈉化反應的完成。但受到球磨罐的轉速、介質球的大小、磨礦極限等的影響，球磨改性的蒙脫石粒度相比攪拌鈉化樣細，但比膠體磨改性樣粗。
膠體磨和球磨改性都是在對蒙脫石漿液進行超細的同時實現鈉化改性。膠體磨改性時，轉子和定子做相對的高速運動，物料通過兩者間的間隙時受到強大的摩擦力、剪切力、螺旋沖擊力和高頻震動等作用力，使物料被有效地混合、分散、超細等。一般線速度為8-12m/s，加工粒度比球磨改性的粒度細。
由于濕法加工干燥成本高，所以實際生產中使用較多的是半干法鈉化。一般是在原礦中加入一定量的鈉溶液后，拌勻，堆放7-10天，并常翻動攪合，鈉化效率低，周期長。改性同時施加一定剪切力，或采用微波輻射工藝，可以提高離子交換效率，縮短鈉化反應時間。
2、蒙脫石鈉化改性常見問題
常見的鈉化方式普遍存在如下問題：
（1）鈉化時間長，反應不完全。在實際生產中，鈣基蒙脫石礦一般在含水大于10%的情況下進行鈉化，蒙脫石內含有大量的吸附水和層間水，一定程度上阻礙了鈉離子進入蒙脫石顆粒內部，顆粒表面接觸改性劑鈉化后，形成阻隔層，鈉離子很難遷移進層間，阻止了離子交換反應的繼續(xù)進行，鈉化不充分，鈉化時間較長。一般通過增加擠壓或強力剪切的方式打破阻隔層，利用外力作用強制鈉離子進入蒙脫石層間，促進離子交換反應的進行。
?。?）結構中的二價鐵沒有氧化成三價鐵。蒙脫石八面體晶格中為Al3+，當Fe3+置換Al3+時，呈電中性；當Fe2+置換Al3+時，帶負電，在庫侖力作用下，晶層結合更緊密，可膨脹晶層少，膨脹性小。當蒙脫石晶體內部的Fe2+氧化成Fe3+，更多重疊的晶體片層將會分離，可膨脹晶層比例增多，提高了膨脹性。
改善鈉化效果的方法通常是采用長期堆放風化并定期翻動的方式，一方面在自然風化條件下，蒙脫石中的二價鐵被緩慢氧化成三價鐵，另一方面通過延長時間使鈉離子逐漸進入蒙脫石層間，促進鈉化反應的緩慢進行，但是經常要放置幾個月甚至半年以上，周期很長。
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