基于高压膨胀保护物料高长径比结构的粘土微纳米化方法

摘要

本发明公开了一种基于高压膨胀保护物料高长径比结构的粘土微纳米化方法，粘土矿经“蓬松化”预处理后，引入具有可调控力场优势的高压膨胀作为解离力场，实现粘土矿微纳米化；具体步骤为:粘土矿掺水至含水量40-60%，或根据细度要求掺入质量浓度4%的六偏磷酸钠水溶液，对辊挤压2-3次；将预处理后粘土放入耐压密闭容器中，密闭加热至120-180℃，保温1-2小时后，快速泄至常压；将高压膨胀处理后粘土自然摊开，晾干或低温烘干脱水，得成软团聚状态的微纳米化粘土粉体。本发明充分利用粘土的吸水性能、水的相变及压力场的迅速调控，实现对高长径比粘土矿晶体结构无损伤的微纳米化。

权利要求

1.基于高压膨胀保护物料高长径比结构的粘土微纳米化方法，其特征在于：粘土矿经“蓬松化”预处理后，引入具有可调控力场优势的高压膨胀作为解离力场，或辅以一定的分散剂，多效合一，实现粘土矿微纳米化；具体步骤为: 粘土矿掺水至含水量40-60%，或根据细度要求掺入质量浓度4%的六偏磷酸钠水溶液，对辊挤压2-3次；将预处理后粘土放入耐压密闭容器中，密闭加热至120-180℃，保温1-2小时后，快速泄至常压；将高压膨胀处理后粘土自然摊开，晾干或低温烘干脱水，得成软团聚状态的微纳米化粘土粉体；其中，粘土矿为凹凸棒石粘土或海泡石纤维型粘土矿。

说明书

基于高压膨胀保护物料高长径比结构的粘土微纳米化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于高压膨胀处理的可有效保护物料高长径比结构的粘土微纳米化方法，属于天然矿物资源深加工技术领域，具体涉及纤维型粘土矿物的微纳米化方法。

背景技术

[0002] 高长径比类粘土的超细化概括有干法和湿法两大类。相关产品目前普遍通过挤压使粘土矿物纤维发生相对位移，从而实现晶束“蓬松化”。但是挤压所产生的强烈剪切力易截断凹土纤维，因此单纯增加挤压次数和力度，不仅不能实现高质量的粘土微纳米化，而且会大大降低纤维的长径比。相对干法而言，湿法对高长径比结构的破坏明显降低且分散度较高。美国专利U.S. Pat. 6130179以聚丙烯酸钠为分散剂，采用水化法对凹土实现有效分散，是颇具代表性的湿法工艺。Morsali等利用超声波对凹土进行纳米化处理也属典型湿法。国内金叶玲等采用六偏磷酸钠作为分散剂，协同超声水热实现了凹土的超细化、纯化和脱色一步完成。但是湿法均需将凹土制成低浓度悬浮液（≤5 %），因此存在固液分离困难和能耗大等缺点，而且即便浓度≤5%，也难以通过超声和搅拌获得真正单晶分散状态。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于：提供一种基于高压膨胀保护物料高长径比结构的粘土微纳米化方法，旨在提高纤维型粘土矿的微纳米化效率，提升产品质量，节能减排降耗，从而降低成本，真正实现纤维型粘土矿微纳米技术的产业化。

[0004] 本发明的技术解决方案是：粘土矿经“蓬松化”预处理后，引入具有可调控力场优势的高压膨胀作为解离力场，或辅以一定的分散剂，多效合一，实现粘土矿微纳米化。

[0005] 基于高压膨胀的纤维型粘土矿的微纳米化方法为: 粘土矿掺水至含水量40-60%，或根据细度要求掺入质量浓度4%的六偏磷酸钠水溶液，对辊挤压2-3次；将预处理后粘土放入耐压密闭容器中，密闭加热至120-180℃，保温1-2小时后，快速泄至常压；将高压膨胀处理后粘土自然摊开，晾干或低温烘干脱水，即得成软团聚状态的微纳米化粘土粉体。

[0006] 本发明的优点在于:

[0007] 1、本发明引入具有可调控力场优势的高压膨胀作为解离力场，将含有一定水量的粘土密闭加热至其中水汽化，在密闭容器中形成高压，从而使能量均匀传递于粘土颗粒内部，然后快速卸压，使积聚在粘土内部的能量随之瞬间释放，利用该过程形成的空穴效应和冲击效应实现粘土矿的纤维束解离、纤维束与杂质之间解离、杂质自身解离，高压膨胀优势在于能使能量集中于粘土团聚体的自然裂隙处和不同晶体的结合处等薄弱点，具有因势利导的特点，因而对晶体形貌保护充分。

[0008] 、本发明能充分保护纤维型粘土矿的高长径比的晶体结构。

[0009] 3、本发明采用半干法制备工艺，简单易行，兼具干、湿法的优点，能耗低且无“三废”产生，产品质量高。