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广东建材2005年第6期研究与探讨

凹凸棒石粘土提纯技术及性能研究

赵善宇王立久(大连理工大学土木水利学院辽宁大连116024)
程正勇(安徽建筑工业学院材料科学工程系安徽合肥230022)

摘要：添加分散剂对凹凸捧粘上进行提纯，提高凹凸棒粘上的纯度，改善其分散性。通过透射电
子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(sEM)观察其显微结构，并用X射线(XRD)分析提纯杂质，与原土
和采用纯水机械搅拌提纯的凹凸棒粘L进行对比实验。实验结果表明，与凹凸棒原十及纯水法纯化的
凹凸棒相比，添加分散剂的提纯效果最好，提纯后杂质明显减少，应用在建筑材料等方面有广阔的
前途。
关键词：凹凸棒粘土提纯技术性能对比表面活性剂

1引言本实验主要采用掺加ZTSP分散剂(为一种无机高
效表面活性剂)对安徽明光凹凸棒粘土进行提纯，并对
凹凸棒石粘土又名坡缕石(Palygorskite)，是一
提纯前后的相关性能作对比研究，为将来的应用做一些
种晶质的水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构
特征。以其优良的物理化学性能和巨大的潜在应用价值前期探索。
而被广泛研究。国外对凹凸棒石粘土的研究较多，己在2提纯实验部分
建材、农药、化肥、化工吸附剂、催化剂、污水处理、印刷、
2．1凹凸棒石粘土的湿法提纯实验框图
涂料、粘结剂、太阳能贮热等众多领域开发出几千种用
途，由于凹凸棒石粘土具有较好的吸附能力和独特的晶
体结构类型，在建筑材料领域应用相当广泛，例如在涂
料中作为生产高质量增稠剂和触变剂的主要原料，用于
增稠和悬浮；用来生产新型的水下混凝土；作为高水速
凝固化填充材料的悬浮稳定剂等等。我国是世界上少有2．2原料及设备的选择
的凹凸棒石粘土资源产出国之一，应用【uj凸棒粘土的前实验原料：取自安徽省明光市凹凸棒石粘土矿床。
景卜分看好。凹凸棒原土呈灰白色，略带淡黄色调，粉碎过200目筛
凹凸棒石矿物一般在高碱度(PH值为8左右)、适的粉状粘土样品。
当盐度、一定温度和介质Si02、A120。、MgO三组分比例适仪器设备：压滤机(0—6kg)；1500r／minGJ一3
当的环境下才能生成，为世界性稀缺资源。具有工业开型十字搅刀高速搅拌器；WS701型红外线快速干燥器。
采利用价值的凹凸棒石矿床不多，而其中富矿储量就更2．3分散剂的分散机理
有限，中低品位矿石居多。凹凸棒石粘土的吸附性、孔隙凹凸棒粘土的特点之一就是它的胶体性质，分选
特征都明显优于一般的粘土制品。但其中含有的大量杂中，选择性地加入表面活性物质，进入凹凸棒粘土晶面
质，如蒙脱石、伊利石、碳酸盐。使得作为高档材料使用之间，使晶体层间结合力变弱，晶体叠层松解。此时，只
需提纯处理。要施加适当的机械作用，凹凸棒粘土很易解离，使泥沙
凹凸棒石粘土提纯技术主要有干法和湿法两种。干充分分离，达到较佳的提纯效果。本实验尝试采用ZTSP
法提纯工艺流程较简单，但提纯效果有限。(一种无机表面活性剂)作为分散剂对凹凸棒粘土进行
湿法产品主要用于对凹凸棒石粘t纯度要求较高提纯。
的部门。湿法提纯技术的关键是分散，可采用高剪切力2．4实验步骤
搅拌和加入适量分散剂的方法。湿法提纯中，由于凹凸(1)称量一定量凹凸棒粘土放入lO00ml蒸馏水中搅
棒石的膨胀性、胶体性和高粘度给脱水、干燥带来很大拌均匀，用lmol／L盐酸在IO0~C的水浴中活化处理，在
困难。脱水时应选择能保持原矿性质不变并满足应用对其中不断加入蒸馏水洗涤，处理时间1小时。
象要求的药剂，降低矿浆粘度，并选择高效的过滤设备。

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(2)活化处理后的悬浮液加入一定量的ZTSP和添加分散剂提纯得到土样的TEM照片见图2，大量
Na0H，调整PH值为7左右。呈针棒状的晶粒被发现，这是凹凸棒石粘土独特的微观
(3)分散体系用1500转／分的十字搅刀搅拌器搅拌形貌特征。照片中凹凸棒粘土晶粒呈两头细，中间略粗
2小时，静止10小时后，分离悬浮液和沉积杂质层。的针棒状。视场中基本上看不见杂质晶，从图2可见，用
(4)滤除杂质。ZTSP提纯得到的粘土杂质含量明显减少，晶粒分布比
以上沉降、筛选过程可反复多次进行(本实验重复较均匀，分散性变好。这说明采用此种表面活性剂提纯
3次操作)。能够大大提高凹凸棒粘土的纯度，而且可以改善凹凸棒
(5)凹凸棒粘土具有十分强的吸水性能，初步采用压粘土显微结构，提高分散性，添加表面活性剂的提纯效
滤脱水，由于其微观的针状结构和特有的胶体絮凝特性果要好于用纯水高速搅拌法的提纯效果。
极易堵塞滤布，为工业化生产带来一定困难。3．3凹凸棒粘土杂质的xRD分析
从压滤机中出来的凹凸棒粘土含水率约为40％，放提纯后剩余杂质的XRD见图3，由图可知原土中含
入干燥箱内干燥。有白云石，还有一