24新疆化工 2011年第2期
中低品位膨润土生产硅酸铝的工艺研究
王婷
（新疆化工设计研究院，乌鲁木齐 830006）
摘要：膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的层状硅铝酸盐，广泛用于石油开采、化工涂料、塑料、造纸、净化水、吸潮剂、农药等领域。本文以新疆达坂城膨润土为研究对象，配合少量的添加剂，经加工处理后，制成附加值较高的硅酸铝产品。
关键词：膨润土，硅酸铝
1 前言
膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的层状硅铝酸盐。一般为白色、淡黄色，具蜡状、土状或油脂光泽。因其具有良好的物理化学性能，广泛用于石油开采、定向穿越、钢铁铸造、冶金球团、化工涂料、复合肥、浆纱、橡胶、塑料、造纸、净化水、吸潮剂、农药等领域[1]。近年来，对膨润土的深度加工已逐渐成为研究热点。硅酸铝主要用于各类涂料的优良的功能性填料，可以替代20%左右的金红石型钛白粉，且不影响涂料的遮盖率、光泽和耐候性，能消除两者并用时因挤压产生的光学絮凝现象，可提高涂膜硬度、耐磨性、耐擦洗性，降低涂膜热塑性，改善高颜料组分涂料的抗沉降性，提高贮存性能[2]。这种性质亦可应用于薄膜、纸张、油膜、塑料等行业，在硅酸铝中赋予添加剂，将有助提高抗水性。本文以新疆达坂城膨润土为研究对象，配合少量的添加剂，经加工处理后，制成附加值较高的硅酸铝产品。
2 实验部分
2.1 主要试剂与仪器
原料与主要试剂：新疆达坂城膨润土、浓盐酸(西安试剂厂)、氯化钠(西安试剂厂)、工业级液体硅酸钠。
仪器：白度仪，电动搅拌器，恒温水浴锅，微型粉碎机
2.2 实验过程
其流程为：原矿→粗碎→取20g浸泡制浆→
浸泡→酸洗至pH6~7→水洗脱酸→抽滤→干燥→
粉碎→成品。
3 结果与讨论
本实验采用常压酸化法，我们在参考相关文献资
料的基础上，对影响反应的温度、搅拌时间、加入水
量以及助剂的添加量等主要因素进行筛选确定。
3.1 反应时间与温度
酸洗过程是用酸碱中和的反应机理除去膨润土
中的Na2O、CaO、K2O等碱性物质，故反应温度与
时间对反应有较大的影响。针对工艺参数，我们通
过参阅相关文献资料，做了以下几组实验，见表1～
表3，从中筛选出较好的参数。通过实验数据分析，
可以看出反应温度为90℃，搅拌时间为4h，得到的
产品附加值较好，具有一定的工业价值。
表1 反应时间为50℃时实验数据
时间
(h)
浓盐酸加入
量(ml)
白度
容重
(g/ml)
吸油率
(%)
1 8.0 81.9
3.88 86.36
2 8.0 78.6
4.43 89.00
3 8.0 80.9
4.03 86.72
4 8.0 82.3
3.65 85.54
5 9.0 81.4
3.47 83.62
6 9.0 81.0
4.01 80.06
7 9.0 81.0
4.04 82.74
2011年第2期 新疆化工 25 表2 反应时间为70℃时实验数据
时间(h) 浓盐酸加入
量(ml)
白度
容重
(g/ml)
吸油率
(%)
1 8.0 82.5
3.38
83.14
2 8.0 83.0
3.11
87.48 3 8.0 83.2
3.33
92.46 4 9.0 83.4
3.60
94.00 5 9.0 84.3
3.85
86.36 6 9.0 85.4
3.27
86.08 7 9.0 85.0
3.79
83.17
表3 反应时间为90℃时实验数据
时间(h) 浓盐酸加入
量(ml)
白度
容重
(g/ml)
吸油率
(%)
1 9.0 84.0
2.72
91.29
2 9.0 84.5
2.82
92.04
3 9.0 84.7
2.64
94.22
4 9.0 85.7
3.56
94.02
5 9.0 85.8
2.84
88.76
6 9.0 85.8
2.64
88.14
7 9.0 85.6
3.20
83.76 3.2 硅酸钠溶液与土样比例
按照上述反应条件，改变硅酸钠加入量，使得
硅酸钠水溶液与土样质量比1:0.5~1:1.8，实验结
果见表4。从表中可以看出，当硅酸钠水溶液与土
样比例为1:1时，反应得到的产品较为理想。
表4 硅酸钠水溶液与土样不同比例实验数据
编号比例
浓盐酸
(ml)
白度
吸油
率(%)
容重
(g/ml)
收率
(g)
1 1:0.5 8.4 80.466.3
2 0.40 16.1
2 1:0.6 10.8 79.860.5
3 0.40 11.3
3 1:0.8 13.2 83.680.86 0.30 17.5
4 1:1 14.4 84.096.13 0.29 19.6
5 1:1.2 20.4 83.895.84 0.25 21.4
6 1:1.4 26.4 81.895.44 0.25 25.5
7 1:1.6 27.6 77.295.13 0.34 25.2
8 1:1.8 28.8 82.496.01 0.30 26.93.3 NaCl用量对反应的影响
按照上述优化反应条件，改变NaCl用量，做三组对比实验，实验数据见表5。从表中可以看出，当NaCl用量为16g时，反应得到的产品的附加值较好。
表5 不同NaCl用量实验数据
编
号
NaCl
(g)
浓盐酸
(ml)
白度
容重
(g/ml)
吸油
率(%)
收率
(g) 112 8.2 78.40 0.31 95.3318.5 216 8.4 82.47 0.28 95.5618.5 320 8.2 82.07 0.32 91.2318.6 3.4 浸泡时间对反应的影响
按照上述优化反应条件，改变反应初始阶段浸泡时间，实验数据见表6。从表中可以看出，当浸泡时间为60min时，反应得到的产品的附加值较好。
表6 不同浸泡时间实验数据
编
号
浸泡
时间
(h)
浓盐酸
(ml)
白度
容重
(g/ml)
吸油
率(%)
收率
(g)
10 8.0 79.47 0.31 94.3218.7 20.5 8.5 81.55 0.32 93.5319.0
3 1 8.2 82.47 0.27 93.2119.3
4 2 8.4 81.36 0.32 93.7518.4
4 结论
(1)膨润土经过酸洗过程，除掉了Na2O、CaO、K2O等碱性物质，提高了产品中硅酸铝的含量。
(2)实验确定最佳工艺条件为：反应温度控制在90℃，浸泡时间1h，搅拌时间4h，硅酸钠水溶液与土样比例为1:1，氯化钠加入量与土样比例为4:5。
参考文献
[1]孪文楼, 李明路. 膨润土的开发利用[M]. 北京:
地质出版社, 1998:.
[2]李庚文. 合成硅酸铝在涂料中的应用[J]. 涂料
工业, 1990 ,(2): 21-23.
收稿日期：2011-04-26。
作者简介：王婷，女，助理工程师，2010年毕业于新疆大学，理学硕士，现从事化工产品的技术与开发工作。