影響膨潤土漂白處理工藝因素研究

1、影響膨潤土漂白處理工藝因素研究3in f luen c in g fa ctor s of ben ton iteblea ch in g techn o logy王林江w ang l in jiang(中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所廣州510640)(guangzhou in st itu te of geoch em ist ry, c h inese a cadem y of sciences, guangzhou, 510640, c h ina)摘要 通過控制介質(zhì)條件、礦漿濃度、漂白劑用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等參數(shù), 用連二亞硫酸鈉對膨潤土中以氧化物、氫氧化物形式存在的 f e3+ 進

2、行除鐵處理。試驗產(chǎn)品白度為 7715, 比原礦 (2615) 提高近 2 倍, f e2o 3含量由 6151% 下降為 210% , 浸出率達 70% 。通過漂白處理后的膨潤土已經(jīng)可以用來制作對白度要求較高的高 附加值產(chǎn)品。關(guān)鍵詞 膨潤土 連二亞硫酸鈉 漂白 影響因素中圖法分類號p 6191255a bstra ct b y th e con t ro l of th e o re p u lp concen t ra t ion, ph va lue, th e con ten t of b leach ing agen t(n a2 s2o 4 ) , react ion tem p e

3、ra tu re and t im e, m o st of th e f e3+ (ox ide o r h yd rox ide ) in ben ton ite w a s rem oved1t h e w h iteness of ben ton ite w a s im p roved f rom 2615 to 7715 and con ten t of f e2o 3 cam e6151%to 210%. t h e qua lity of ben ton ite w a s m uch im p roved.dow n f romkey words ben ton ite, n

4、 a2 s2o 4 , reduct ion b leach ing tech no logy, inf luencing facto r物成分為二八面體蒙脫石3 , 其化學(xué)成分分析結(jié)果如表 1。樣品含鐵較高, 呈褐色, 白度 2615。篩分分析 結(jié)果 ( 表 2) 表明, 膨潤土的有益組分 a l2o 3 和蒙脫石主 要分布在小于 0103 mm 粒級 ( - 500 目) 中, 分別占 71172% 和 7216% , 其次是在 0115mm ( 100 目) 和01075mm ( + 200 目) 粒 級 中, 它 們 是 選 礦 回 收 的 中 心。但是, 有害組分 f e2o 3 也

5、集中在這兩個粒級中, 占 f e2o 3 總含量的 90% 以上, 說明用普通的選礦方法對產(chǎn)品除鐵較為困難。 針對這種情況, 取- 01075 mm樣品, 用還原漂白處理工藝把三價鐵還原為二價鐵,提高鐵的可溶性從而把鐵從溶液中除去。在酸性介質(zhì) 中, 用連二亞硫酸鈉 (n a2 s2o 4 ) 為漂白劑, 為防止產(chǎn)品中的二價鐵在空氣中氧化為三價鐵, 在漂白結(jié)束后加入螯合劑 (磷酸鈉) , 以保持產(chǎn)品的白度。 連二亞硫酸鈉除鐵的基本反應(yīng)為:n a2 s2o 4 + f e2o 3 + 3h 2 so 4 n a2 so 4 + 2f eso 4 +2so 2 + 3h 2o ,f e2o 3 +

6、3h 2 so 4 f e2 (so 4 ) 3 + 3h 2o ,膨潤土是主要由蒙脫石礦物組成的一種粘土巖。蒙脫石是一種含水的 21 型層狀硅酸鹽礦物, 由兩 個硅氧四面體中夾一個鋁 (鎂) 氧 (氫氧) 八面體組成。 四面體中的 s i+ 4 和八面體中的 a l+ 3 分別部分被a l+ 3 和m g+ 2 置換, 造成晶層間產(chǎn)生永久性負電荷, 它 依靠層間吸附陽離子來達到電荷平衡。層間陽離子具 有可交換性。膨潤土的膨脹性、分散懸浮性、觸變性、 粘結(jié)性、 吸附性等性質(zhì)都與層間吸附的陽離子有關(guān)。 膨潤土是一種新型礦物材料, 在冶金、機械鑄造、鉆 探、石油化工、輕工、農(nóng)林牧、建筑業(yè)、環(huán)保業(yè)等

7、部 門被廣泛用作粘結(jié)劑、懸浮劑、增強劑、增塑劑、增 稠劑、 觸變劑、 絮凝劑、 穩(wěn)定劑、 脫色劑、 充填劑、 催化劑、填料等1 2 。膨潤土常為白色, 但自然界產(chǎn) 出的膨潤土由于含有以氫氧化物、氧化物形式存在的 鐵 (未參加硅酸鹽結(jié)晶格子的鐵) 而大多顏色較深, 呈淺紅色、肉紅色、褐紅色等, 必須經(jīng)過漂白處理才 能用于高檔次膨潤土的開發(fā)應(yīng)用。本文主要探討膨潤 土除鐵漂白工藝的影響因素。n a2 s2o 4 + f e2 (so 4 ) 3 n a2 so 4 + 2f eso 4 + 2so 2。1樣品、 試劑與工藝原理樣品為湖南省臨澧縣白土坡鈣基膨潤土, 主要礦生 成 的 二 價 鐵 易 溶

8、 于 水 , 通 過 多 次 漂 洗 而除 去。 螯合劑與可能生成的三價鐵反應(yīng)生成無色螯 合物 h 3 f e (po 4 ) 2 。2000209219 收稿, 2001201231 修回。3 國家自然科學(xué)基金 ( 批準號: 40072014) 。3+3+ f e (po 4 ) 2 2po 4 + f e + 3h = h 3表 1 原礦化學(xué)全分析結(jié)果 (% )ta ble 1 com po s it ion of ba itupo ben ton ite試樣編號sam p le no 1s io 2 a l2o 3s io 2a l2o 3f e2o 3t io 2so 3c aom g

9、ok 2on a2olo i xl 64121 17189 6151 1104 0108 1133 0164 1125 0113 6165 99165 3159 測試單位:蘇州黏土中心。 t e sted by suzhou c lay c en t re,j iang su p rov ince.表 2 膨潤土篩分結(jié)果表ta ble 2 s iz in g ana ly s is of ba itupo ben ton ite粒級 g rade重量w e igh t產(chǎn)率r a te of品位 q ua lity(% )分布率 sh a re of o re(% )試樣名稱試樣編號大小網(wǎng)目蒙脫

10、石蒙脫石sam p le no 1sam p lem on tm 2f e2o 3 m on tm 2s izem e shp roduct iona l2o 3f e2o 3a l2o 3 (m m ) (g) ( % ) o r illo n ite o r illo n ite+ 510001150010750104501030- 0103018681561151710181532410497151151318121431431765111001014121171710112151491615119171171896192716361618142618461136151301630173

11、01523182519411837151128131647100219631471172100101169161131216041453184611291001011311131011211216721610010 xl x - x - x -123+ 40+ 100+ 200+ 325+ 500- 500 xl - 4 x - x - x -560出率影響較小, 當(dāng)濃度繼續(xù)加大時除鐵效果下降, 因此, 除鐵工藝應(yīng)在低濃度條件下進行, 礦漿濃度以不 高于 20% 為好。表 4 礦漿濃度對除鐵效果的影響ta ble 4 ef f ec t of ore pulp con cen tra t io

12、n on rem ova l of iron影響因素分析2211介質(zhì)條件除鐵反應(yīng)在酸性介質(zhì)中進行, 但介質(zhì)酸性如果過 高, 可引起連二亞硫酸鹽的分解, 使反應(yīng)逆向進行。礦漿濃度concen t ra t ion of白度w h itene ss鐵浸出量r em ova l of(s2o 4 ) 2- + 8h + = 2so 2 + 2s+ 4h 2o23 (s2o 4 ) 2- + 6h + = 5so 2 + h 2 s+ 2h 2o2h 2 s+ so 2 = 3s+ 2h 2o o re p u lp ( % ) iro n ( % ) 101520253074137315711468

13、13531767156311601357164918介 質(zhì) ph 值 用 硫 酸 調(diào) 節(jié) ,在 其 他 條 件 相 同取 不同 ph 值條件進行試驗 (表 3) ,的 情 況 下 ,以ph = 3 4 為宜, 反應(yīng)需在酸性條件下進行, 以使鐵生成 f eso 4 而除去, 但介質(zhì)酸性較高, 會引起連二亞 硫酸鹽分解失效。213漂白劑用量在其他條件相同的情況下,取礦石量 1% 5%表 3介質(zhì) ph 值對除鐵效果的影響的連二亞硫酸鈉進行試驗 (表 5)。結(jié)果表明, 隨著漂白劑量的增加漂白效果逐漸提高, 當(dāng)漂白劑用量達到3% 以后, 漂白效果趨于穩(wěn)定。 故以 3% 為宜。表 5 漂白劑用量對除鐵效果

14、的影響ta ble 5 ef f ec t of blea ch in g a gen t on rem ova l of ironta ble 3 ef f ec t of hydrogen - ion con cen tra t ion on rem ova l ofiron鐵浸出量r em ova l of介質(zhì) ph 值白度ph va lue w h itene ss iro n ( % ) 631373137216641353126310611554152345漂白劑用量白度鐵浸出量r em ova l ofd o sage of b leach ing w h itene ss ag

15、en t ( % ) iro n ( % ) 123457137015731274125210591162156713 6 5712 5119 212礦漿濃度在 其 他 條 件 相 同 ( 連 二 亞 硫 酸 鈉 為 礦 石 量 的3% , 反應(yīng)溫度 60, 反應(yīng)時間 50 m in , 螯合劑用量 5 7419 6810 214反應(yīng)溫度溫度對除鐵效果有較大影響, 在 40以下, 除鐵(下轉(zhuǎn)第 43 頁 con t inue on p age 43)391% ,ph 值= 3)的情況下, 除鐵效果如表 4?？梢钥闯? 在礦漿濃度 20% 以下時, 濃度對產(chǎn)品白度和鐵浸廣西科學(xué) 2001 年 2

16、 月 第 8 卷第 1 期合物與配體 82羥基喹啉相差不大, 但比稀土效果好。中, 水平放置, 即得平板, 每個培養(yǎng)皿倒約 15 m l, 放入濾紙片, 平行 2 次,以 dm f 溶劑作對照試驗,將由于配合物的穩(wěn)定性, 它的用途將更廣泛。參考文獻培養(yǎng)皿放入 30 37的恒溫培養(yǎng)箱中, 1 d 后觀察其抑菌活性。表 6 配合物的抑菌作用ta ble 6 fun g ista s is of com p lex to m icrozym e 王則民, 博楚謹. 稀土吲哚232乙酸和吲哚232丁酸配合物的合成. 表征及成鍵特性研究. 高?；瘜W(xué)學(xué)報, 1990, 11 (4) : 345.曹錦榮,

17、王則民. 稀土萘氧乙酸配合物的合成及其成鍵特征的研究. 高?；瘜W(xué)學(xué)報, 1992, 13 (2) : 157.朱福森, 曹錦榮. 稀土22, 4 配合物的研究. 上海師范大學(xué) 學(xué)報 (自然科學(xué)版) , 1992, 21 (3) : 66.王則民, 朱福森. 稀土萘乙酸固體配合物的合成和表征. 無 機化學(xué)學(xué)報, 1992, 8 (3) : 343.m anh a s b s e t a l. . syn th e sis ra re ea r th ch lo re, ind ian j1抑菌環(huán)直徑f un g ista t icd iam e te r(mm )2濃度co n cen t ra

18、 t io n(10- 6 )化合物com p lex3二甲基甲酰胺 dm f82羥基喹啉 h h q-2505001 00025051861591311184三 ( 82羥 基 喹 啉 )合 釹6155(? ) n d(h q) 3c h em ,1973, (11) : 1068.91311185177138105001 0002505001 0002506 日 中本一雄著. 無機和配合物的紅外和拉曼光譜. 黃德如譯. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1986. 283.白光弼, 王云普. 釤與噻吩甲酰三氟丙酮、82羥基喹啉三 元 配合物的合成及其醛化活性的研究. 中國稀土學(xué)報,1992, 10

19、 (1) : 71.董 南, 朱龍觀. 稀土. 1992, 13 (1) : 9.占敬慈. 鑭與 82羥基喹啉配合物固相化學(xué)合成與表征. 高 ?；瘜W(xué)學(xué)報, 1997, 18 (8) : 1262.三氧化釹 n dc l37二 (苯氧乙酸根) 82羥基喹啉合釹 (? ) n d (poa ) 2 h q71281812105001 00089實驗結(jié)果表明: 各化合物對酵母菌有較強的抑制能力, 其抑菌環(huán)直徑隨化合物的濃度增加而增強。配10 陸德源. 醫(yī)學(xué)微生物學(xué). 第 3 版. 人民衛(wèi)生出版社.(責(zé)任編輯: 蔣漢明)(上接第 39 頁 con t inue f rom p age 39)效果隨溫度緩慢增加, 當(dāng)溫度高于 40以后, 漂白效 果快速增加 (表 6) , 但溫度過高, 生產(chǎn)過程中能耗大,且不易操作, 以 60 70為宜。215反應(yīng)時間在其他條件相同的情況下, 隨著反應(yīng)時間的延表 6 反應(yīng)溫度對除鐵效果的影響ta ble 6 ef f ec t of rea c t ion tem pera ture on rem ova l of iron長, 對鐵的浸出率及產(chǎn)品白度均不斷提高, 但在反應(yīng)時間超過 120 m in 后, 增長速度較小, 以 120 m in 為 宜 (表 7)。3結(jié)論根據(jù)上述討論, 取各試驗參數(shù)的最佳值, 在 ph值= 3, 礦漿濃度等于 20%