膨润土与碱反应的初步研究.pdfVIP

第 2 卷 第 3 期 过 程 工 程 学 报 Vol.2 No.3 2 0 0 2 年 6 月 The Chinese Journal of Process Engineering June 2 002 膨润土与碱反应的初步研究 1 1 2 1 1 1 曹吉林 , 章永洁 , 李 琳 , 邸立辉 , 张丽静 , 宋宝俊 (1. 河北工业大学化工学院, 天津 300130 ；2. 河北工业大学现代教学中心, 天津 300130) 摘 要: 将经焙烧与不经焙烧的膨润土与氢氧化钠反应，考察了反应时间和氢氧化钠浓度对膨润 土中硅铝浸出的影响. 测定了不同焙烧温度和焙烧时间条件下膨润土与碳酸钠固相反应生成物中 可溶性硅铝的含量，并通过热重分析实验对此固相反应进行了研究. 结果表明：接近碳酸钠熔点时 固相反应最剧烈，膨润土中63.85%的SiO 和96.78%的Al O 可被浸出转变为水溶性物质. 2 2 3 关键词：膨润土；固相反应；热重分析；碳酸钠；氢氧化钠 中图分类号：TQ127.2 文献标识码：A 文章编号：1009–606X(2002)03–0204–05 1 前 言 膨润土是一种含水铝硅酸盐粘土矿，主要矿物是蒙脱石，它廉价易得资源丰富，广泛地应用 于冶金、铸造、石油开采、石油加工、日用化工、化学建材、油漆等各个部门. 我国开采的膨润 土绝大部分制成钙基膨润土粉、钠基膨润土粉和活性白土 3 种初级产品. 近几年来，随着人们环 保意识的增强，作为洗涤助剂三聚磷酸钠的无磷替代产品4A 沸石、层状硅酸钠、五水偏硅酸钠的 开发生产受到了人们的重视，由此引起了膨润土为原料制备4A 沸石的研究[1]. 另外以膨润土为原 料制备塑料、橡胶等材料的添加剂白炭黑 SiO2[2]及水处理剂硫酸铝也成了膨润土深加工研究的热 点. 目前有关膨润土深加工研究普遍采用酸活化的方法来破坏其层状结构，使膨润土中的硅转变 成活性 SO2 ，铝转变成可溶性铝盐，然后再通过与其它物质反应或控制工艺条件得到深加工产品. 这种深加工工艺存在着铝的浸出速率和浸出率低、活化时间长、工艺流程较复杂等缺点. 为此人 们对膨润土活化酸浸时加入添加剂和高温处理等措施进行了研究[3] ，但除酸以外，用碱浸膨润土 的研究只有碱改型膨润土的报道，并未涉及到硅、铝与碱的反应和浸出[4]. 从理论上分析，采用碱 浸取膨润土，若能直接将其所含的硅铝浸出转变为可溶性硅酸钠和偏铝酸钠，钙镁等其它物质变 为不溶物，再向含硅酸钠和偏铝酸钠的溶液中添加适量物质(如硅酸钠、偏铝酸钠或氢氧化钠) ，可 使硅、铝和碱的含量达到适宜值以合成分子筛. 鉴于此目的，本论文进行了辽宁北票地区某矿膨 润土与碱反应的研究. 2 实 验 辽宁北票地区膨润土经过破碎、筛分，选用小于200 目的粉末作X 射线衍射，经谱图分析得 出该矿主要成份为蒙脱石，另外含有少量的石英. 经过化学分析得到的膨润土的化学组成为(%, ω) ：SiO 61, Al O 13.5, Fe O 2.7, Na O 0.63, 2 2 3 2 3 2 K O 0.4, TiO 0.4, 出CaO 2.5, MgO 3.5. 2 2 滤液中铝离子分析采用 EDTA 络合滴定法, 可溶性硅酸盐以 SiO2 计用重量法测定, 滤液中总 碱分析用酸碱中和滴定法, 固相反应研究采用DU Pont 2000 SDT–2960 型热重分析仪. 收稿日期：2001–10–17, 修回日期：2002–03–31