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膨润土矿床类型(膨润土是矿产资源吗)

膨润土矿床类型(膨润土是矿产资源吗) 膨润土矿石质量的工业要求

(1)铸造型砂粘结剂用膨润土

并且由砂和粘土组成的型砂在铸造过程中使金属成形。膨润土在型砂中的作用是保证砂-膨润土混合物的粘结强度和塑性。在砂子和膨润土的混合物中加入少量的水(混合水)使其具有一定的可塑性和粘结性,可以在模具周围成型,并且在拆模后有足够的强度保持其空腔,以便浇注铁水。这些性能随着混合水量的变化而变化很大。金属可以在有混合水的型砂中铸造(湿态),也可以在没有混合水的型砂中铸造(干态)。因此,膨润土因其膨胀性、粘结性、悬浮性和胶体分散性而用于铸造。但它体现在铸造工艺性能上,如湿抗压强度和湿热抗拉强度。

湿强度:将膨润土、标准型砂和水按一定比例混合研磨,形成粘土膜包裹砂粒,砂粒通过粘土膜相互粘结而具有强度。这是一个模拟测试,以反映成型和浇注后模具的稳定性。

显然,湿抗压强度与矿石的蒙脱石含量呈正相关。然而,湿抗压强度与膨润土性能之间的关系并不明显。一般在相同蒙脱石含量下,钙土略高于钠土,但钠土的优越性表现在不同的混水区。充分反映了低水区钠土的湿压和湿热抗拉强度低于钙土,而高水区钠土的湿压强度超过钙土。即钠土对水的敏感性低。

热湿抗拉强度反映了液态金属注入铸型时水凝结区的强度。湿热抗拉强度越高,型砂的抗夹砂能力越强。一般来说,钠土的湿热抗拉强度比钙土高一倍左右。随着膨润土含量的增加,钠土的湿热抗拉强度显著增加,而钙土的湿热抗拉强度增加很少。这说明钠土能明显减少铸件中的夹砂等缺陷。另一方面,对于钙土,要提高其湿热抗拉强度,仅靠改善土质效果并不明显,必须采用人工钠化处理来适当提高强度。此外,湿热抗拉强度与矿石中蒙脱石含量呈正相关。以上反映了膨润土的湿热抗拉强度与性能的关系,即钠土强于钙土。

另外,在浇注过程中,由于高温金属的作用,膨润土的晶体结构受到不同程度的破坏,结合性能降低,加热温度高,时间长。当膨润土完全去除结构水,成为死粘土时,膨润土就没有粘结性能了。因此,耐久性是膨润土的一个重要性能。钠土比钙土耐久性好,因为其结构中水温高。

(2)膨润土铁矿球团在生产中的作用

膨润土分散性好,比表面积大,亲水性强,成球性能好。在膨润土、熟石灰、粘土和高岭土等几种常用的粘结剂中,膨润土的成球性能最好。

膨润土是蒙脱石颗粒极细的集合体,在造球过程中易吸水膨胀分解成片状成分。此外,它具有良好的粘结性,因此有助于母球形成稳定的结构,提高母球的强度,降低球团矿的生长速度。因此,提高了生球强度(抗压强度和下落强度)。

膨润土加入球团矿后,球团矿的孔隙率和平均粒度降低,即球团矿中矿石颗粒的密度增加,从而提高了干球团矿的强度。

膨润土粉在毛细压力的作用下可以限制水分从球团中逸出,蒙脱石的片状表面带有大量负电荷,对周围的水分有一定的吸引力,从而降低球团的脱水速率。脱水率的降低意味着球团可以承受较大的温度波动,尤其是高温的冲击。同时也不会在生球干燥时形成湿层,降低生球的强度。并且颗粒不会由于过多的水逸出引起的过大的内部压力而爆裂。

膨润土的加入为球团的干燥、预热和焙烧创造了有利条件,可以促进球团的充分固结,提高成品球团的质量。

我国用作铁矿球团粘结剂的膨润土的质量参数一般有:胶体值、膨胀量、2小时和24小时吸水率、吸蓝量、阳离子交换容量、可交换阳离子、碱度系数、pH值、粒度等。对其性能特点和要求提出了一些看法:

①膨润土的胶体分散性(或膨胀性)、粘结性和热稳定性。它的质量是可以衡量的。它通过测量胶质值、颗粒的抗压强度、下落时间和爆裂温度来反映。

②上述性质主要由膨润土中蒙脱石的含量、蒙脱石的性质和种类决定。

(3)膨润土在油脂脱色中的应用

经过物理或化学方法处理的膨润土可用于液相物质的脱色。目前国内外用于油脂脱色,主要由膨润土经化学(酸)处理制成。一般称为& ldquo活性白土& rdquo或者漂白地球。粘土在工业上应用广泛,主要用于石油产品的精制脱色,石油工业中食用植物油的脱色,肥皂、塑料、树脂的脱色。由于活性白土不仅能脱色,还能除臭,通过去除分子(如K+)来去除黄曲霉毒素B1。当300 & mdash在40℃下可用作催化剂载体。

膨润土酸化处理的实质是酸化后蒙脱石内部产生许多孔隙。这是因为①原矿中的杂质首先被溶解;(2)小半径的H+在蒙脱石晶层间交换阳离子形成通道;③溶解部分八面体结构的Al3+、Fe2+、Fe3+或Mg2+等离子体,导致孔径角、比表面积和晶体端面直径增大。如果酸化完成,渠道的附加值会更大。活化后,蒙脱石的暴露表面是由于固体酸与八面体中的阳离子作用而产生的,它们之间通过氢键连接。活化后,离子渗透增强,导致结构膨胀,物质比表面积和从80 m2/g增加到200 m2/g,从而增加了其吸附能力。

需要强调的是,活性白土可以去除(吸附)油性色素(包括α;、β;胡萝卜素、叶黄素、叶绿素、棉酚、氧化色素、蛋白质分解产物、血红素、酶& hellip& hellip等等。),大分子有机大分子,主要通过物理吸附而不是离子交换来吸附。有机化合物仅通过分散力牢固地吸附在蒙脱土表面。此时离子的电吸附不是主要的,物理吸附占主导地位。因此,它们不受阳离子交换定律的约束& mdash也就是活性白土的超当量吸附。

目前活性白土的加工方法有两种:干法和湿法。两种工艺的区别在于,湿法在混合挤出成条之前,要加入盐酸或硫酸、水和分散剂,充分搅拌分散。在干法中,仅加入盐酸,然后充分搅拌。在湿法生产过程中,当加入硫酸时,活化过程中生成的硫酸铝形成非常稳定的悬浮液,由活化的硫酸钙颗粒和颗粒表面的硫酸铝组成。它的存在使活化土(分散相)极难从母液(分散介质)中分散出来,同时会加速粘土活化中心的衰变过程。因此,可以添加钾的无机化合物& mdash或者硫酸钾或氯化钾可以在蒙脱石颗粒周围形成具有双电层的无机化合物,使稳定的悬浮液转化为不溶的碱性硫酸铝钾,易于固化。对一系列有机化合物具有良好的吸附性。

膨润土原矿的选择:

① 要制得优质活性白土,应选择蒙脱石八面体中具有足量的Fe、Mg等大半径离子的同晶置换。M-O键负电性低的大半径离子(γ>O.6)有利于蒙脱石形成较小的片体和较多的端面,由此得到较高的外表面积和表面能,从而具有较好的吸附性能。负电性较高,碱性较强的Mg等大半径离子的同晶置换,有利于在较低酸度下活化。根据初步积累的研究资料,单位半晶胞中的Fe3+(Fe2+)、Mg2+的同晶置换量分别为0.20—0.25和0.20—0.35或Mg2+置换大于0.5的蒙脱石制成的活性白土具有较高的脱色吸附性能,能在较低酸度下活化,能在较宽的活化范围内保持较佳的脱色吸附性能。对Fe3+(Fe2+)等大半径离子同晶置换低的一类膨润土不宜作为活性白土的原料。①为了制备高质量的活性白土,应选择蒙脱石八面体与足够的铁、镁等大半径离子的类质同象置换。M-O键电负性低的大半径离子(γ;& gtO.6)有利于蒙脱土形成更小的片和更多的端面,从而获得更高的表面积和表面能,从而具有更好的吸附性能。大半径离子如高电负性强碱性的Mg的类质同象置换有利于低酸度下的活化。根据初步积累的研究资料,单位半胞内Fe3+(Fe2+)和Mg2+的类质同象置换量分别为0.20&mdash。0.25和0.20 & mdash蒙脱石0.35或Mg2+取代度大于0.5的活性白土具有较高的脱色和吸附性能,可在低酸度下活化,在较宽的活化范围内保持良好的脱色和吸附性能。对Fe3+(Fe2+)等大半径离子的类质同象取代度低的膨润土不适合作为活性白土的原料。

②由于酸性环境的淋溶和侵蚀,天然铝基土壤结构变得疏松,横截面和表面积增大。这种膨润土经过酸活化后,虽然Fe3+(Fe2+)等大半径离子的类质同象位移不高,但具有较高的吸附脱色性能。

③增加膨润土中蒙脱石的含量也能提高活性白土的脱色和吸附性能。因此,也可选用蒙脱石含量高的膨润土为原料,或对原矿进行活化、去饱和处理,提高活性白土的有效成分。

最佳活化酸度的过程控制;

不同类型姜黄的最佳活化酸度范围为7.5 & mdash大多数膨润土的最佳活化酸度为10-mdash;介于12.5%之间。为了获得最佳的吸附脱色性能,需要在最佳酸度下进行活化。对于一般植物油,为了达到更好的脱色和吸附性能,活性白石灰中蒙脱石的Si/&σ;Al & middotFe & middotMg的原子比为2.5:1 & mdash;4:1,或原矿CEC降低20 & mdash40%。

活性白石表面积:

活性白土的表面积,尤其是比表面积,是决定脱色和吸附性能的主要因素。按活性白土在400 & mdash60℃烘烤后的蓝色吸收很低(

活化酸性蒙脱土的结构变化:

①在低酸度下(10%左右),由于类质同象置换产生的结构应力,最容易发生蒙脱石八面体(或四面体)的断键。应力越大(即大半径离子的同晶位移越高),键断裂越多,颗粒越小。然后端面上的Fe3+、Mg2+和Al3+溶出,形成具有空孔的不完整蒙脱石颗粒,表面产生大量Si。哦、Al & mdash哦团。同时,溶解的Al3+和Fe3+进入夹层。由于Al3+、Fe3+和Mg2+的溶解导致大量的键断裂和表面空空穴,其表面积增大,C轴和B轴的有序性降低,CEC也因Mg2+的溶解而降低。

②随着活化酸度的增加,键断裂增加不多,但八面体中的Ai3+、Fe3+和Mg2+不断溶出,CEC不断减小,总表面积也随之减小。Al3+、Fe3+、Mg2+的不断溶解,削弱了八面体和四面体之间的结合力,使蒙脱土结构逐渐塌陷,内外表面积和CEC进一步减小,直至蒙脱土结构完全解体。

作为一种用于脱色和吸附的优质活性石灰,要求保持蒙脱石颗粒表面Mg2+、Fe3+和Al3+的充分溶解,但要保持蒙脱石的层状结构。当八面体中Al3+、Fe3+和Mg2+的溶出度为1/4 & mdash;L/3,可以达到这种状态。当浸出量较低时,Fe3+离子取代半径较大的活性白土能达到最佳吸附状态。相反,高Mg2+置换率和相对高溶解率的蒙脱石可以达到最佳吸附状态。

③原生蒙脱石B轴有序度变异系数&α;当该值为20-25%时,蒙脱石的脱色性能最好,而且原生蒙脱石的B轴有序程度也直接影响活性白土的脱色性能。

(4)钻井泥浆

泥浆一般分为水基和油包水水泥浆两大类。水基泥浆,包括碱性泥浆、淡水泥浆、盐水泥浆、低固相泥浆等。涂油水泥浆随基础油不同而不同。一般常用长碳链和短碳键覆盖的有机膨润土和柴油。有机钻井泥浆(油包水水泥浆)为胶乳,水油比为15/85,其泥浆稠化剂和乳化稳定剂为有机膨润土。这种泥浆主要用于钻高温深井、斜井、水敏性地层和盐溶性地层。由于其良好的流变性和携岩性,可以有效地润滑钻井和防止腐蚀,特别是具有良好的热稳定性。当在5000米的深度、1013帕的压力和230℃的温度下钻井时,要求泥浆具有稳定的流变性和热稳定性。有机膨润土泥浆完全符合规定的要求。相比之下,一般的水基泥浆就逊色很多了。

过去,由于我国钻井技术落后,石油工业不发达,使用的大量泥浆是碱性泥浆和淡水泥浆。近年来,随着我国石油工业的发展和钻井技术的提高,对低固相泥浆,特别是防絮凝泥浆和油包水水泥浆的需求不断增加。因此,用于制备泥浆的优质膨润土的需求也大大增加。

泥浆协同处理剂一般为Na2CO3、NaOH、Na2Al2O4、植物胶(如黄花蒿、桃胶)、聚丙烯酰胺等。主要是分散剂,其次是聚合物。国外铬盐被禁止,取而代之的是硼盐。泥浆测试和评估不一致。我国大多数国家采用地质矿产部1981年3月颁布的标准(草案)。美国的泥浆评价以美国石油学会的API为准:欧洲国家一般以OCMA为标准。

 
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