累托石的加工方法-汪志国 (2).ppt

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1、v学生姓名：汪志国学生姓名：汪志国v学号：学号：10512839v年级：地空学院年级：地空学院2005级级v课程名称：矿物工程课程名称：矿物工程v授课老师：传秀云授课老师：传秀云v二二七年一月五日七年一月五日累托石的加工方法主 要 内 容一一.概述概述 1.1.分布分布 2.2.物理性质物理性质 3.3.构成构成二二.采矿采矿三三.选矿选矿四四.加工加工 1.1.粉碎粉碎 2.2.研磨研磨 3.3.提纯提纯 4.4.有机改性有机改性 5.5.铁交联化反应铁交联化反应 6.6.羟基锆交联反应羟基锆交联反应五五.结论结论六六.参考文献参考文献一一.概述概述1.1.分布分布累托石，为累托石，为“ec

2、toriteectorite”的中文音译，被誉为世界的中文音译，被誉为世界 矿产之宝；矿产之宝；18911891年由年由.ectorector首次发现并命名；首次发现并命名；19811981年国际矿物学会新矿物和矿物命名委员会定义年国际矿物学会新矿物和矿物命名委员会定义 为为“累托石是二八面体云母和二八面体蒙脱石组成累托石是二八面体云母和二八面体蒙脱石组成 的的1 1：1 1规则间层矿物规则间层矿物”，并指出，不需要进一步划，并指出，不需要进一步划 分变种，只用前缀词分变种，只用前缀词Na-Na-、K-K-或或Ca-Ca-指明其主要层间指明其主要层间 阳离子即可；阳离子即可；世界上已知的累托石

3、产地约世界上已知的累托石产地约4040余处，主要分布在亚余处，主要分布在亚 洲、欧洲和北美洲。大部分产地累托石与其他粘土洲、欧洲和北美洲。大部分产地累托石与其他粘土 矿伴生，品位较低矿伴生，品位较低,少数产地累托石在粘土中含量少数产地累托石在粘土中含量 较为集中，形成矿化或矿点，能形成工业矿床很少；较为集中，形成矿化或矿点，能形成工业矿床很少；目前全世界初步探明可供工业开采的矿床仅有目前全世界初步探明可供工业开采的矿床仅有5 5处，处，日本枥木县船生矿山、匈牙利托考伊山脉基拉伊海日本枥木县船生矿山、匈牙利托考伊山脉基拉伊海 杰什矿山，美国犹他州中北部的矿床，我国发现了杰什矿山，美国犹他州中北部

4、的矿床，我国发现了 湖北省钟祥市境内和贵州省两处。湖北省钟祥市境内和贵州省两处。2.2.物理性质物理性质累托石是一种非金属粘土矿物，呈深灰累托石是一种非金属粘土矿物，呈深灰-灰黑色，灰黑色，纯净累托石为白色，粒度细，一般纯净累托石为白色，粒度细，一般589%),89%),尤其是焦磷酸钠尤其是焦磷酸钠NaNa4 4P P2 2O O7 7和六偏磷酸和六偏磷酸钠钠(NaPONaPO3 3)6 6对累托石的分散效果更好对累托石的分散效果更好,故可选择其中一种故可选择其中一种作为累托石分选的分散剂。分散剂加入量一般为矿量的作为累托石分选的分散剂。分散剂加入量一般为矿量的3%3%5%,5%,应用时直接加

5、入搅拌桶中搅拌即可。应用时直接加入搅拌桶中搅拌即可。3.23.2矿浆浓度实验矿浆浓度实验 随着矿浆浓度的增大随着矿浆浓度的增大,也就是矿浆粘度增大也就是矿浆粘度增大,分分选效果不好选效果不好,精矿中累托石的含量呈下降趋势。故矿浆精矿中累托石的含量呈下降趋势。故矿浆浓度宜为浓度宜为5%5%7%7%。当矿浆浓度为。当矿浆浓度为9%9%时时,分选效果最差。分选效果最差。图图7 7 矿浆浓度试验结果矿浆浓度试验结果 3.33.3分离因素实验分离因素实验 分离因素分离因素(=1112(=1112半径半径转速转速2/1000)2/1000)增大，分增大，分选选效效果越好，累托石品位随之增加，分离因素大于果

6、越好，累托石品位随之增加，分离因素大于18001800时时,精精矿矿中中累托石含量累托石含量90%90%，经检测经检测，该产该产品的阳离子交品的阳离子交换总换总量量为为4319343193mmolmmol/100g/100g，比表面比表面积积6060m m2 2/g/g，中位径中位径130130nmnm。当分离因当分离因素达素达34003400时时，精，精矿矿品位达到品位达到96.12%96.12%，但是精，但是精矿产矿产率呈下降率呈下降趋趋势势。实际实际工作中可根据用工作中可根据用户对产户对产品品质质量的要求，量的要求，选择选择不同的不同的分离因素。分离因素。图图8 8 分离因素试验结果分离

7、因素试验结果 图图9 9 累托石提纯工艺流程图累托石提纯工艺流程图 累累托托石石层层间间具具有有可可交交换换的的阳阳离离子子(如如NaNa+,K,K+,Ca,Ca2+2+等等)，具具有有很很强强的的吸吸附附能能力力和和阳阳离离子子交交换换能能力力，有有机机阳阳离离子子可可插插入入到到RECREC层层间间，使使层层间间结结构构和和性性质质发发生生相相应应的的变变化化，使使层层间间表表面面由由亲亲水水性性变变为为亲亲油油性性，与与高高聚聚物物的的相相容容性性增增强。强。用用CTABCTAB作为有机插层对累托石进行有机改性作为有机插层对累托石进行有机改性,其效果其效果较十二烷基磺酸钠好。在温度为较十

8、二烷基磺酸钠好。在温度为7070、pHpH值为值为7.377.37、反、反应时间为应时间为2 2h h的条件下，的条件下，CTABCTAB的交换率可达的交换率可达89.1%89.1%。4.4.有机改性有机改性图图10 10 有机累托石的有机累托石的XRDXRD图图 4.14.1焙烧处理对累托石插层性能的影响焙烧处理对累托石插层性能的影响 在插层改性前，将累托石原料置于瓷坩埚中在插层改性前，将累托石原料置于瓷坩埚中,用马弗用马弗炉于炉于600600下氧化焙烧下氧化焙烧2 2h h，结果表明结果表明:用用CTABCTAB进行插层改性时进行插层改性时,在反应时间为在反应时间为1 1h h、温度为温度

9、为70,70,pHpH值值6.556.55的条件下的条件下,焙烧前焙烧前CTABCTAB的交换率是的交换率是73.2%,73.2%,而焙烧后而焙烧后CTABCTAB的交换率是的交换率是80.9%,80.9%,说明说明氧化焙烧有助于消除累托石原料中少量黄铁矿和有机炭等有氧化焙烧有助于消除累托石原料中少量黄铁矿和有机炭等有害成份的影响害成份的影响,有利于有机插层剂插入到有利于有机插层剂插入到RECREC层间，提高有机层间，提高有机改性效果。改性效果。4.2 4.2 插层剂种类对插层效果的影响插层剂种类对插层效果的影响 CTAB CTAB插层的累托石的插层的累托石的d d 001=1.3598nm,

10、001=1.3598nm,而十二烷基磺酸而十二烷基磺酸钠插层的累托石的钠插层的累托石的d d 001=1.1787nm001=1.1787nm，CTABCTAB插层效果较十二插层效果较十二烷基磺酸钠好，与累托石原料的烷基磺酸钠好，与累托石原料的d d 001=1.1392nm001=1.1392nm相比相比,插层插层后有机累托石的后有机累托石的d d 001001有所增加。有所增加。4.3 4.3 插层条件对交换率的影响插层条件对交换率的影响温度温度 随着温度的升高随着温度的升高CTABCTAB的交换率开始是升高的的交换率开始是升高的,但当但当温度达到一定值后温度达到一定值后,CTABCTAB

11、的交换率反而下降的交换率反而下降,其原因可能其原因可能是温度过高是温度过高,阳离子表面活性剂活动加强阳离子表面活性剂活动加强,又从吸附过程又从吸附过程转到脱落过程所致。转到脱落过程所致。图图11 11 温度对交换率的影响温度对交换率的影响 pHpH 随着随着pHpH值升高值升高CTABCTAB交换率也升高交换率也升高,但是当但是当pHpH值达到值达到7.377.37之后又降低了之后又降低了,原因可能是当原因可能是当pHpH值小于值小于7.377.37时时,溶溶液中的液中的H H+与阳离子存在着竞争吸附与阳离子存在着竞争吸附,当当pHpH值高于值高于7.377.37时时,NHNH4 4+与溶液中

12、的与溶液中的(OH)OH)-生成生成NHNH4 4OHOH。图图12 12 pHpH对交换率的影响对交换率的影响 反应时间反应时间 随着时间的延续随着时间的延续,CTABCTAB交换率达到一定的值时不交换率达到一定的值时不在变化或者变化很小。在变化或者变化很小。图图13 13 反应时间对交换率的影响反应时间对交换率的影响 5.5.铁交联化反应铁交联化反应 用累托石与铁交联剂进行交联反应，通过改变用累托石与铁交联剂进行交联反应，通过改变其孔道结构从而改善其吸附性能。在原土悬浮液为其孔道结构从而改善其吸附性能。在原土悬浮液为5 5，铁交联剂投加质量分数为铁交联剂投加质量分数为6 6，pHpH值为值

13、为3.003.00，温度为，温度为4040，交联，交联2 2h h的条件下所得铁交联累托石，由的条件下所得铁交联累托石，由X X射线衍射线衍射射(XRD)XRD)显示，其显示，其d00ld00l由由2.32.3nmnm提高到提高到3.63.64.04.0nmnm；对含硝基酚钠工业废水进行吸附处理试验，结对含硝基酚钠工业废水进行吸附处理试验，结果表明，吸附硝基酚钠效果较好，利用这一性能能很果表明，吸附硝基酚钠效果较好，利用这一性能能很好的处理含硝基酚钠的工业废水。好的处理含硝基酚钠的工业废水。6.6.羟基锆交联反应羟基锆交联反应 以钠化累托石为原料进行改性制备羟基锆交联累以钠化累托石为原料进行改

14、性制备羟基锆交联累托石托石,影响因素包括交联剂的老化温度及时间、交联反影响因素包括交联剂的老化温度及时间、交联反应过程悬浮液的浓度、交联反应的温度、投料比等；应过程悬浮液的浓度、交联反应的温度、投料比等；对于锆交联剂来说对于锆交联剂来说,高温回流有利于形成大粒径高温回流有利于形成大粒径的聚合交联剂粒子，悬浮液浓度较高有利于形成吸附效的聚合交联剂粒子，悬浮液浓度较高有利于形成吸附效果较好的交联土；果较好的交联土；在在6565、悬浮液质量分数为、悬浮液质量分数为6%6%、ZrZr/clay/clay为为4.04.0mmolmmol/g/g，交联剂在交联剂在8585下回流下回流1212h h等条件下

15、得到的交等条件下得到的交联累托石对有机物的吸附作用较强联累托石对有机物的吸附作用较强,其比表面积大大增其比表面积大大增加，达加，达9.2509.250m m2 2/g,/g,对废水对废水CODCOD的吸附容量可达的吸附容量可达119119mg/gmg/g。五五.结论结论 由于一般累托石选矿厂生产的累托石粘土由于由于一般累托石选矿厂生产的累托石粘土由于纯度较低，纯度较低，开开发应发应用受到一定的限制。本文介用受到一定的限制。本文介绍绍的的提提纯纯方法及提方法及提纯纯条件的条件的优优化方法，以及有机改性、化方法，以及有机改性、铁铁交交联联化反化反应应、羟羟基基锆锆交交联联反反应应等深加工技等深加工

16、技术术，实，实验验结结果表明，通果表明，通过对过对累托石粘土累托石粘土进进行行进进一步加工，一步加工，可形成高可形成高纯纯度、高附加度、高附加值值的的产产品，增大了其开品，增大了其开发发其其利用价利用价值值。累托石的主要性能：累托石的主要性能：高温稳定性；高温稳定性；高分散性和高塑性；高分散性和高塑性；吸附性和阳离子交换性；吸附性和阳离子交换性；层间孔径和电荷密度可调控、阻隔紫外线性；层间孔径和电荷密度可调控、阻隔紫外线性；结构层可分离性；结构层可分离性；良好的亲水性、分散性和膨胀性等。良好的亲水性、分散性和膨胀性等。在环保工作中有较大的应用潜力，对累托石进在环保工作中有较大的应用潜力，对累托

17、石进行交联，还可制出催化剂产品，作为建筑内墙涂料、行交联，还可制出催化剂产品，作为建筑内墙涂料、铸钢涂料、金属防护涂料等也是其重要的开发方向。铸钢涂料、金属防护涂料等也是其重要的开发方向。参参 考考 文文 献献 1 1 陈克钧陈克钧.钟祥杨榨累托石采矿方法探讨钟祥杨榨累托石采矿方法探讨.化工矿物化工矿物 与加工，与加工，20032003（3 3）：）：30-3230-32 2 2 梁景晖，毛艳梁景晖，毛艳.高纯纳米累托石制备方法研究高纯纳米累托石制备方法研究.非非 金属矿，金属矿，20052005，2525（3 3）：）：34-3634-36 3 3 张张杰杰,胡胡文文祥祥,张张泽泽强强.累累托托石石有有机机改改性性实实验验研研究究.武武 汉化工学院学报，汉化工学院学报，20052005，2727（2 2）：）：35-3735-37 4 4 张立娟，秦海燕，孙家寿，孙良全张立娟，秦海燕，孙家寿，孙良全.铁交联累托石铁交联累托石 处理含硝基酚钠废水的研究处理含硝基酚钠废水的研究.工业用水与废水，工业用水与废水，2003 2003（3 3）：）：28-3128-31 5 5 石眺霞石眺霞,孙家寿孙家寿.羟基锆交联累托石的制备研究羟基锆交联累托石的制备研究.矿矿 物岩石地球化学通报，物岩石地球化学通报，20042004，2323（3 3）：）：200-202200-202