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活性白土的用途和性能与工艺流程方法的选择

发布时间:2018-06-27 点击:活性白土的用途
  

  西部探矿工程文章编号:1004--5716(2001)(021)一227一02 中图分类号:P619.25+5 文献标识码:B 活性白土的用途和性能与工艺流程方法的选择 (新疆生产建设兵团农十师一八四团工业科,新疆和布克赛尔县834400)摘要;介绍了活性白土的用途及膨润土的酸化机理,工艺方法。 关键词:活性白土;膨润土;酸化 活性白土是以膨润土为原料,经酸化处理制备而成的一种 化工产品。当前主要用于润滑油、液压油、变压器油等矿物油和 菜籽油、葵花油、棉籽油、棕榈油等植物油的精炼等行业,用途极 为广泛。活性白土生产技术在国内外和各生产厂家虽然都有很 大的差异,但其加工程序却都大同小异,都是将膨润土破碎成一 定粒度,再经酸化处理、洗涤、脱水、干燥、制粉等工序加工而成, 只是各工序采取的方式和技术不同而已。 1膨润土酸化机理 膨润土(英文Bentonite)是粘土矿物的一种,按其译音和用 途,又称斑脱岩、膨土岩。主要成份是蒙脱石。其理论结构式为 (1/2Ca、Na)o.7(Al、Mg、Fe)。(Si、A1)80(0H)4 nH20。其中 Ca、Na、Mg为可交换的阳离子,膨润土晶体由两个硅氧四面体中 央一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成,属2:1层型结构。四面体中 有少量的Si4十被Al”置换,八面体中有少量的Al 3+被M92+置 换。由于这些多面体中高价离子被低价离子置换,造成晶体中产 生负电荷,属负电性。晶层间被吸附的阳离子是可交换的。酸化 处理就是用酸中的氢离子置换蒙脱石晶层间的钙、钠、镁、铁等阳 离子,置换时晶胞中也有一部分硅铝等离子溶出。由于H+离子 的半径小,Ca”、Mg”、Fe”、A1”、Si4+离子半径大,置换和溶出 后,增加了晶胞的空隙。扩大了空腔,疏通了通道。因此增加了比 表面积,并形成了无数个活性酸点。经测定,膨润土未酸化前比 表面积约80m2/g,酸化后可达到200 m2/g以上。因此酸化后的 膨润土就具有高活性和高吸附性的物理化学性能,这就是活性 自土的酸化机理。 2膨润土原料的选择 活性白土的主要原料是膨润土,膨润土质量的优劣是活性 白土质量的关键,膨润土由于成因和成矿不同,质量好坏相 差悬殊,生产活性白土应选择蒙脱石含量高、晶层间钙、铁、镁等 大半径的阳离子多的钙基膨润土。如果膨润土含砂量和其它杂 质多,应进行选矿。 3活性白土酸化工艺 膨润土进行酸化处理时,选用何种酸介质,采取如何的酸化 技术参数,才能使酸化反应达到最佳效果,这也是关系到活性白 土质量和生产成本高低的重要一环。为此,国内外很多科研单位 和生产厂家都做了大量的研究工作,也是显着的,大体可归 纳以下几个方面。 3.1酸介质的选择 当前酸化活性白土选用的酸介质大都是无机酸,即盐酸、硫 酸、磷酸、硝酸或盐酸、硫酸的混合酸。经生产和试验可知,盐酸 最好,硫酸次之,其它酸更次之。但盐酸浓度低,挥发性高t贮装 拉运成本高,对容器腐蚀严重,对生产的污染也很大,厂家一 般都不使用。硫酸浓度高,可用铁制容器拉运和贮存,价格便宜. 因此都选用硫酸。生产中无水和高浓度的硫酸,酸化反应的效果 很差,一般都配制成10%~25%浓度的水酸。 3.2酸化工艺 活性白土的酸化工艺,目前国内外采取的方法大体有两种t 即湿法和干法。 3.2.1 湿法:就是膨润土(粉状或碎块状)在稀酸中。液体状态下 经加温加压(或常压)进行酸化反应。 3.2.2干法:就是膨润土(粉状)加少量的稀酸,搅拌成均匀的松 散状,再经挤压,堆集保温酸化,或将搅拌均匀的松散状膨润土在 容器内加温,加压强制酸化。湿法工艺,酸和洗涤水用量大,但产 品质量稳定,是传统的酸化方法。干法工艺,酸和洗涤水用量少, 但生产中操作难度大,质量稳定性差。 酸化反应时加酸量和反应温度应适当,不得过高和过低 高了蒙脱石晶层结构,使2:1型结构骨架崩塌,缩小了比表面积,使活性白土失去了吸附脱色的性能。过低,置换反应不完 全,质量差。一般加酸量控制在(土重量)10%~35%之间,温度控 制在loo~120之间。另外要根据膨润土的属性和化学成份 选择加酸量和反应温度,通过试验可取得最佳参数。 4水洗工艺 酸化后的活性白土需要进行水洗。其目的:一是洗去未参加 反应的游离酸;二是洗去反应后生成的可溶性硫酸盐。洗涤方法 多样,传统是采用大水池漂洗,此法用水量大,也有采取压滤机冲 洗和喷淋洗涤,后两种方法用水量少,但设备投资大,电耗高。 5脱水工艺 洗涤后的活性白土呈浆液状,含水量较高,在60%~80%之 间,如此多的水分要烘干成8%的含水量标准(活性白土含水量 标准为8%),要消耗大量的热能,因此脱水工序常必要的。 目前各生产厂家所采取的脱水工艺归纳有如下几种。 5.1沉降法或加絮剂沉降法 沉降后放出上部的清水,用人工或机械捞出下层的沉降土 进行干燥。此法很原始,体力消耗大,含水量>70%。 5.2真空抽滤法 万方数据此法动力消耗大,土的含水量在60%~70%之间。 5.3板框压滤法 气温高的夏季。 6.4多功能干燥机干燥法 此法需耐压耐腐的浆泵和压滤机,投资较大,动力消耗较大, 此机既能烘干又能制粉.较理想,干燥成本60~80元/t。 滤饼含水量<50%.较理想。 7制粉工艺 6、干燥工艺 干燥后含水量在8%左右的活性自土,用雷蒙磨或超细制粉 6.1喷雾干燥法 机粉磨成200目筛通过90%以上即可。活性白土用途广泛,开发 此法消耗动力和热能极大。 前景,对其生产技术的研究和推广有深远的意义,通过以上 6.2滚筒干燥机烘干法 的探讨可以看出,只要选择好优质的钙基膨润土原料,采取合理 此法产量低,热耗较大。 的技术配方和生产工艺,完全可以生产出成本低、优质、高效的活 6.3 自然晒干法 性白土,赶上的FF、日本的V2、美国的105等国外名牌活性 此法成本低,但需大向积的晒场,适宜于北方干燥地区,日照 白土的质量水平。 1(上接第215页) 5.1存在的问题 生产管理人员3名;技术人员4名;钻工12名;混凝土及注浆人员 lo名;电焊工1名;维修工1名;钢筋工1名;服务人员3名,合计 配置人员36名。 裹l机械设备的配备裹 4.3施工组织与管理 根据各生产环节需要,现场设立现场管理小组,负责整个管 棚施工的指挥协调及安全、质量。下设技术组、施工组、服务组。 技术组:负责施工现场的技术指导,技术把关,施工工艺制定 及资料收集整理。 施工组:负责施工现场人员组织安排,协调指挥各环节,抓好 安全、质量及进度。下设施钻组、顶管组、混凝土及注浆组、机修 服务组:负责整个工程材料供应和生活服务等。长管棚施工是一项专业性很强的技术,有着很高的技术含 量,因此,对施工的各个环节都要认真研究,认真进行组织管理, 要想实现少投入、高效益、短工期、质量好的目的,必须做好技术 管理、设备管理、质量管理和安全管理。 5具体实施中存在的问题及解决方法 长管棚注浆超前支护在破碎堆积中注浆效果较好,开挖后可 看到管棚之上破碎石块被胶结成整体,并且长管棚中补注的水泥 砂浆也增大了钢管棚的截面模量,提高了横担荷载的能力。 在风化岩层中,即使岩块破碎,但往往岩块中充填湿粘土,粘 土具有可塑性,而注浆液(双液注浆)渗入几乎为零,隧道拱部开 挖后,一般管棚之下所谓扩散半径以内的岩体自然脱落形成超 挖。管棚由于间距达40cm.石块及土在地下水作用下.经常沿缝隙 流塌而形成塌,必须及时回填封闭并施做初期支护拱架喷砼系 长管棚仰角设置必须考虑地质情况并严格控制。长管栅在新岭隧道进口端长为45m,考虑到自重影响钻杆下垂,外插仰角为 1.5。,即使按1.5。能严格控制钻进方向,在远端计算超出开挖轮廓 线cm。另外由于套管与钻杆的不偶合,也造成管棚超出开 挖轮廓线尺寸较大。钻杆在高速旋转时其前进方向基本与钻尾方 向一致,这可能是陀螺效应的作用,而施钻及套管设置时总怕侵 入初期支护,初级支护钢拱架无法立设就位。 在钻眼过程中对围岩及破碎体进行了强有力的扰动,由于注 浆作用如前所述,局部管棚下的围岩脱落造成超挖。外插角越大。 超挖越严重,喷砼施工相当困难。 5.2解决方法 长管棚施工注浆要充分考虑到围岩的可注性,经验表明,密 实土体及破碎岩块填密实粘土的围岩,仅需在管棚内注满水泥砂 浆即可。 长管棚施钻时严格控制外插角和上仰角,避免产生过大超 挖,控制与钢拱架外框距离.在施钻过程中只要在开钻前期进行 准确的定位和施钻中进行准确的测定纠编即可控制。 若取消长管棚改用中短大管棚,虽然超挖控制较好,施工速 度较快,但应充分考虑到洞内套拱施做的困难和潜孔钻在洞内水 平方向施钻的机械,造成外插过大,管棚搭接过多。 6结束语 新岭隧道软围岩浅埋段长大管棚,按照以上方法施工。经过 广大技术人员和施工人员的努力,取得了良好的效果,在施工中 无出现任何安全、质量事故,经过有关部门检测,施工管棚为国内 最长.施工技术水平属国内领先水平。

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