一种基于弱水化金云母插层的高膨胀率膨胀蛭石及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于弱水化金云母插层的高膨胀率膨胀蛭石及其制备方法，包括以下步骤：取弱水化金云母原矿进行研磨剥片、除杂和分级，获得弱水化金云母精片；将复合插层剂原料按配比加入到耐酸反应容器中混匀，获得复合插层剂溶液；将弱水化金云母精片置入装有复合插层剂的耐酸反应容器中进行搅拌，直至弱水化金云母精片对复合插层剂均匀吸收无剩余溶液后静置陈化，使插层剂充分插入到蛭石晶层和部分金云母晶层层间域中，获得复合插层弱水化金云母精片；将得到的复合插层弱水化金云母精片进行加热处理，获得高膨胀率膨胀蛭石产品。本发明专利技术方法绿色环保，制成的膨胀蛭石膨胀率高、密度小，有利于弱水化金云母的进一步开发利用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于弱水化金云母插层的高膨胀率膨胀蛭石及其制备方法
本专利技术属于无机非金属功能材料和矿物功能材料
，具体地说，涉及一种基于弱水化金云母插层的高膨胀率膨胀蛭石及其制备方法。
技术介绍
金云母是一种三八面体层状硅酸盐矿物。其在热液或地表水作用下可水化蚀变为蛭石。蛭石具有良好的加热膨胀性，在急剧加热时，其体积会迅速膨胀数十倍形成膨胀蛭石。膨胀蛭石因其密度小、比表面积大、化学性质稳定且具有保温隔热、吸音隔音且防火效果好等特性，被广泛应用于建筑、农业、林业、环保、园林和化工等领域。工业蛭石包括膨胀率达到工业要求的蛭石和水化金云母(或水化黑云母)。金云母无加热急剧膨胀性能，弱水化金云母通常由于膨胀率低而难以在工业上作为工业蛭石原料用于生产膨胀蛭石。当前工业蛭石加工生产膨胀蛭石领域普遍存在膨胀率小、层解不充分、强度低与脆性大等缺点，所生产的膨胀蛭石产品性能一直未有较大突破，特别是高膨胀率膨胀蛭石的制备一直难以突破在不破坏其结构层属性条件下集体膨胀率40倍的极限，极大地限制了膨胀蛭石产品的应用领域。现有膨胀蛭石的制备方法主要包括直接加热膨胀法、化学辅助加热膨胀法和超声波加热膨胀法等。化学辅助加热膨胀法所用的化学助剂包括硝酸钾、氯化钾、硝酸镁、氯化镁、过氧化氢、草酸等，加热的方式包括焙烧法、微波法和灼烧法等。钱玉鹏等在“复合法制备高膨胀率膨胀蛭石”(硅酸盐通报，2017，36(9):2875-2879)中对蛭石样品采用化学辅助加热膨胀法制备膨胀蛭石，采用浓度为25％的双氧水，固液比为1:4，对蛭石浸泡处理，并在300℃的条件下进行焙烧，当蛭石粒级为1.4mm～4mm时，其膨胀率为37.8，该方法对双氧水的损耗较大，生产成本高。专利蛭石膨胀工艺(申请号：00101332.7，申请日：2000-01-06，公开号：1302778A，公开日：2001-07-11)将蛭石加入2％～10％的植物油、硝酸钾等进行浸泡处理，浸泡时间为12h～24h，然后进行加热至300～400℃，从而得到膨胀蛭石产品，其产品的最大膨胀倍数为14倍，仍存在蛭石膨胀效果较差，膨胀倍数较低等缺点。专利一种蛭石改性膨胀制备方法(申请号：CN201610907607.7，申请日：20161018，公开号：CN106431046A，公开日：20170222)将蛭石放入一定浓度的化学试剂(硝酸钾或氯化钾、硝酸镁或氯化镁、过氧化氢、草酸等)中浸泡4～24小时，并在90～550℃的条件下进行加热3～10分钟得到膨胀蛭石产品。该方法处理后的蛭石膨胀效果过差，膨胀倍数仅为3～6倍。专利柔性膨胀蛭石微波连续膨胀方法及专用设备(申请号：CN201010244821.1，申请日：20100804，公开号：CN101893377A，公开日：20101124)公布了利用连续微波膨胀设备对蛭石原矿进行连续微波膨胀，其蛭石膨胀温度不超过300℃。该制备方法虽然耗能少，所产膨胀蛭石也不易粉化，强度高，但膨胀倍数仅为20～30倍，对品质较差的蛭石原矿处理效果并不理想且需要特定设备。专利一种利用超声波预处理方式制备膨胀蛭石的方法(申请号：CN201110053693.7，申请日：20110307，公开号：CN102167531A，公开日：20110831)对蛭石原矿进行筛分和除杂，然后浸泡在浓度为5％～30％双氧水中1～14h，而后对浸泡后的蛭石进行超声波预处理10～60min，静置1～2h后再放入微波装置进行微波膨胀处理0.5～4min，制成膨胀蛭石，所生产膨胀蛭石最小堆积密度为46kg/m3，最大膨胀倍数仍然没有达到40倍。专利一种蛭石膨胀生产工艺(申请号：CN201710813535.4，申请日：20170911，公开号：CN107500590A，公开日：20171222)的具体步骤包括粗筛、提升进料、烘干预热、高温膨胀、风选、筛分、进料仓和装袋。其中预热温度为500℃左右，高温膨胀炉加热温度为1000℃左右，所制备的膨胀蛭石产品的膨胀倍数依然较低，只有7～8倍，且需要进行两次加热，耗能较大，工艺复杂。综上所述，当前为了提高蛭石的膨胀率，常选择化学助剂对蛭石原矿进行预先改性，然后通过焙烧或微波等手段进行加热处理制得膨胀蛭石。但是当前生产工艺普遍存在膨胀率小、能耗大、耗水量高、所使用的化学助剂有毒有害和产生的废水、废气难处理、制备的膨胀蛭石产品其结构层被破坏，脆性大、强度低，对品质较差的蛭石膨胀效果不理想等缺点，限制了蛭石资源利用率和膨胀蛭石的应用范围，而对工业蛭石开采过程中常被抛弃的弱水化金云母尚未有能够达到高膨胀率加工的技术和方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对上述蛭石膨胀加工过程中现有工艺和技术中存在的膨胀率小、层状结构层被破坏、强度低与脆性大，或生产工艺能耗大、耗水量高、所使用的化学助剂有毒有害和产生的废水难处理，以及对品质较差的工业蛭石膨胀效果不理想或弱水化金云母难以利用的问题，提供了一种基于弱水化金云母插层的高膨胀率膨胀蛭石及其制备方法，通过使用复合插层剂对弱水化金云母进行复合插层处理，再对复合插层后弱水化金云母进行加热处理，获得高膨胀率膨胀蛭石。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于弱水化金云母插层的高膨胀率膨胀蛭石的制备方法，包括以下步骤：1)取弱水化金云母原矿进行研磨剥片、除杂和分级，获得弱水化金云母精片；2)将氧化剂与工业用水混合制备成氧化剂溶液，并与还原性有机酸加入到耐酸反应容器中混匀，获得复合插层剂；3)将步骤1)获得的弱水化金云母精片倒入步骤2)装有复合插层剂的耐酸反应容器中进行搅拌，直至弱水化金云母精片对复合插层剂均匀吸收无剩余溶液后静置陈化，使插层剂充分插入到蛭石晶层和部分金云母晶层层间域中，获得复合插层弱水化金云母精片；4)将步骤3)中得到的复合插层弱水化金云母精片进行加热处理，获得高膨胀率膨胀蛭石产品。可选地，步骤1)所述的弱水化金云母精片的片径为3～10mm。可选地，步骤2)所述的氧化剂为过氧化氢或过氧化钙中的一种；还原性有机酸为苹果酸、葡萄糖酸或柠檬酸中的一种。可选地，步骤2)所述的氧化剂溶液的浓度为5～30wt％；氧化剂溶液和还原性有机酸体积质量比(L/Kg)为15:1～240:1。可选地，步骤3)所述的置入耐酸反应器中的弱水化金云母精片与复合插层剂的质量体积比为1:1.2～1:2.4(Kg/L)，所述的静置陈化过程中，其温度为10～30℃，时间为5h～24h。可选地，步骤4)中加热处理为微波加热处理或电加热处理。可选地，步骤4)中加热处理的加热温度为200～750℃，加热时间为1～5min。本专利技术还公开了一种由上述制备方法得到的高膨胀率膨胀蛭石。可选地，所述的高膨胀率膨胀蛭石的集合膨胀率为40～80倍，密度为15～30kg/m3。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：1)对弱水化金云母进行插层预处理后获得了高膨胀率的膨胀蛭石，有效利用了低价值资源并加工出高性能和高附加值材料；2)使用了复合插层剂及相关配套技术参数，减少了水和化学助剂的消耗量，降低了生产成本；3)搅拌及静置陈化过程促进了复合插层剂插入蛭石晶层和部分金云母晶层的层间域中，有效提高了其层间域的吸水量，为层间域撑大和晶层剥离所需的高气体压力产生奠定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于弱水化金云母插层的高膨胀率膨胀蛭石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取弱水化金云母原矿进行研磨剥片、除杂和分级，获得弱水化金云母精片；2)将氧化剂与工业用水混合制备成氧化剂溶液，并与还原性有机酸加入到耐酸反应容器中混匀，获得复合插层剂；3)将步骤1)获得的弱水化金云母精片倒入步骤2)装有复合插层剂的耐酸反应容器中进行搅拌，直至弱水化金云母精片对复合插层剂均匀吸收无剩余溶液后静置陈化，使插层剂充分插入到蛭石晶层和部分金云母晶层层间域中，获得复合插层弱水化金云母精片；4)将步骤3)中得到的复合插层弱水化金云母精片进行加热处理，获得高膨胀率膨胀蛭石产品。

【技术特征摘要】
1.一种基于弱水化金云母插层的高膨胀率膨胀蛭石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取弱水化金云母原矿进行研磨剥片、除杂和分级，获得弱水化金云母精片；2)将氧化剂与工业用水混合制备成氧化剂溶液，并与还原性有机酸加入到耐酸反应容器中混匀，获得复合插层剂；3)将步骤1)获得的弱水化金云母精片倒入步骤2)装有复合插层剂的耐酸反应容器中进行搅拌，直至弱水化金云母精片对复合插层剂均匀吸收无剩余溶液后静置陈化，使插层剂充分插入到蛭石晶层和部分金云母晶层层间域中，获得复合插层弱水化金云母精片；4)将步骤3)中得到的复合插层弱水化金云母精片进行加热处理，获得高膨胀率膨胀蛭石产品。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述的弱水化金云母精片的片径为3～10mm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述的氧化剂为过氧化氢或过氧化钙中的一种；还原性有机酸为苹果酸、葡萄糖酸或柠檬酸中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙红娟，解颜岩，彭同江，安书辰，罗利明，
申请(专利权)人：西南科技大学，石家庄辰兴实业有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51