CN103979565B - 一种用于使添加了高分子有机分散剂泥浆沉降分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于使添加了高分子有机分散剂粘土泥浆的沉降分离的方法，属于矿物分离提纯技术领域。其步骤包括：将添加有机分散剂的粘土制浆，经沉降分离去除碎屑后对上层相对较纯的泥浆进行臭氧曝气。通过本发明臭氧的强氧化曝气使得高分子分散剂被氧化，从而打破稳定悬浮的粘土泥浆的稳定平衡，使得粘土泥浆能够自然沉降。实现泥浆的土-水分离，获得粘土矿粉产品。
Description
技术领域
本发明涉及含粘土矿物和高分子分散剂泥浆快速发生沉降的方法，适用于矿物分离提纯技术领域，特别涉及一种用于使添加了高分子有机分散剂泥浆沉降分离的方法，具体的说是一种通过往泥浆中加入臭氧等强氧化剂，使得由于加入高分子分散剂而呈稳定悬浮态的粘土泥浆的稳定性遭到破坏，从而实现将粘土颗粒从泥浆中分离出来的方法。
背景技术
通常情况下，哪怕是充分悬浮的粘土泥浆受重力作用影响，在短时间内就会沉降，发生泥水分离。在粘土矿选矿领域，当粘土的纯度不高时，为了去除其中的杂质碎屑物和提升粘土纯度，常需要在泥浆中加入有机高分子分散剂制成悬浮性和稳定性很好的泥浆，通过沉降分离使杂质碎屑物能在稳定性很好的泥浆中，在重力作用下沉降到容器的底部，实现分离提纯的目的。但接下来的问题通常都很棘手。去除了杂质碎屑的泥浆(通常位于容器的上部)，需要脱水以获得粉末状粘土产品。但由于靠有机高分子分散剂制得的粘土泥浆通常都非常稳定，要想从泥浆中得到粘土粉末比较困难。对于大片的高岭土、蒙脱石等粘土泥浆，一般是通过超细过滤或高速离心将泥浆中的水排出，留下粉体粘土。但对于纳米级细小粉体粘土，如坡缕石或凹凸棒石来说，由于粘土矿物的粒径比现有的最细的网筛还细，超细过滤的方法会造成流失，降低回收率。
发明内容
1、发明要解决的技术问题
本发明的主要目的在于针对现有粘土矿沉降提纯中的问题，提供一种用于使添加了高分子有机分散剂泥浆沉降分离的方法，通过臭氧的强氧化曝气使得高分子分散剂被氧化，从而打破稳定悬浮的粘土泥浆的稳定平衡，使得粘土泥浆能够自然沉降。实现泥浆的土-水分离。
2、技术方案
发明原理
臭氧，O3，是一种强氧化剂，能氧化绝大多数有机化合物。有机分散剂，如粘土提纯中常用的聚丙烯酸钠、聚乙二醇等均为分子量巨大的链状聚合物，C-H分子聚合成的架状结构使得水中的粘土颗粒充分分散，形成稳定的胶体。如果在靠高分子分散剂稳定的泥浆加入臭氧，O3的强氧化作用能使链状高分子“打碎”成CO2和H2O。失去高分子骨架的粘土颗粒在水分散体系中将很快失稳，发生胶体的失水和沉降。分离出沉降物就达到了泥浆脱水的目的。
技术内容：
一种用于使添加了高分子有机分散剂粘土泥浆的沉降分离的方法，其步骤为：
(1)将高分子有机分散剂溶解于水中，配制含质量百分比为0.2‰～0.5‰高分子有机分散剂的混合溶液；
(2)向步骤(1)配置的混合溶液中加入粘土配制质量百分比为1～15％的悬浮液，，经浸泡后用制浆设备打成泥浆；
(3)将该泥浆置于沉降柱中沉淀分离2～24小时，然后去除沉降柱底部的碎屑杂质；
(4)通入臭氧，对经步骤(3)处理后剩余的悬浮于沉降柱上部的泥浆进行臭氧曝气；
(5)曝气后静置，实现泥水分离，去除上层清水，获得高浓度泥浆，干后制得粘土矿粉。
所述的步骤1中高分子有机分散剂为聚丙烯酸钠、聚乙二醇或聚丙烯酰胺。
所述的聚丙烯酸钠、聚乙二醇或聚丙烯酰胺的分子量1000到100万。
步骤2中所述的粘土为凹凸棒石粘土、高岭土或蒙脱石。
步骤4所述的臭氧投加量，按照臭氧:分散剂＝1:1～1:5的质量比通入臭氧。
所述的步骤(2)中经浸泡后用制浆设备打成泥浆，包括浸泡、对辊、捣浆、搅拌、超声、均质机、分子磨、胶体磨方法和设备，将块状或粉末状粘土和高分子分散剂充分混合制备成泥浆。
3、有益效果
本发明的创新点及特点在于：
(1)本发明的用于打碎高分子分散剂的臭氧，在完成强氧化作用后残留的最终碎片只有CO2和H2O，对粘土产品的属性几乎没有破坏，也没有形成新的有毒有害物质。这点对提纯粘土的使用非常重要。
(2)由于采用悬浮成浆---沉降碎屑物---对悬浮的稳定泥浆臭氧曝气---悬浮泥浆失稳沉淀的与传统粘土矿提纯分离非常相近的工艺，原有粘土提纯工艺无需巨大改造。
具体实施方式
实施例1：
将分子量为1000的聚丙烯酸钠溶解于1000毫升水中，配制成质量百分比浓度为0.3‰的混合溶液。将不含蒙脱石的凹凸棒石粘土溶于上述混合溶液中，配制成质量百分比浓度为1％的凹凸棒石粘土悬浮液。经半小时浸泡后，用制浆设备打碎成泥浆。将该泥浆置于沉降柱中沉淀分离，经3小时沉降分离后，去掉沉降柱底部碎屑含量较高的部分泥浆+沉淀物，即去除去除沉降柱底部的碎屑杂质。按照臭氧重量:聚丙烯酸钠＝1:1的质量比通入臭氧，对沉降柱上部的剩余泥浆进行臭氧曝气。经6小时曝气后停止通气。再静置10小时后，上清液的比例已占到40％，去除上层清水，获得高浓度泥浆，干后制得粘土矿粉。上清液的比例只占到40％说明由分散剂聚丙烯酸钠引起的胶体分散作用已不存在。如果不实施臭氧曝气，对比组经10小时静置后上清液的比例几乎是0。其中经浸泡后用制浆设备打成泥浆步骤，包括浸泡、对辊、捣浆、搅拌、超声、均质机、分子磨、胶体磨方法和设备，将块状或粉末状粘土和高分子分散剂充分混合制备成泥浆。
实施例2：
步骤同实施例1，不同之处在于，将分子量为4000的聚丙烯酸钠溶解于1000毫升水中，配制成质量浓度为0.3‰的混合溶液。将不含蒙脱石的凹凸棒石粘土溶于上述混合溶液中，配制成质量浓度为3％的凹凸棒石粘土悬浮液。经半小时浸泡后，用制浆设备打碎成泥浆。经6小时沉降分离后，去掉沉降柱底部碎屑含量较高的部分泥浆+沉淀物。按照臭氧重量:聚丙烯酸钠＝1:3的质量比通入臭氧进行曝气，对沉降柱上部的剩余泥浆进行臭氧曝气。经8小时曝气后停止通气。再静置10小时后，上清液的比例已占到45％。说明由分散剂聚丙烯酸钠引起的胶体分散作用已不存在。
实施例3：
步骤同实施例1，不同之处在于，将分子量为100万的聚丙烯酸钠溶解于1000毫升水中，配制成质量浓度为0.2‰的混合溶液。将70克不含蒙脱石的凹凸棒石粘土溶于上述混合溶液中配制成质量浓度为7％的凹凸棒石粘土悬浮液。经半小时浸泡后，用制浆设备打碎成泥浆。经8小时沉降分离后，去掉沉降柱底部碎屑含量较高的部分泥浆+沉淀物。按照臭氧重量:聚丙烯酸钠＝1:5的质量比通入臭氧进行曝气，对沉降柱上部的剩余泥浆进行臭氧曝气。经8小时曝气后停止通气。再静置10小时后，上清液的比例已占到35％。说明由分散剂聚丙烯酸钠引起的胶体分散作用已不存在。
实施例4：
步骤同实施例1，不同之处在于，步骤同实施例1.将聚乙二醇溶解于1000毫升水中，配制成质量浓度为0.5‰的混合溶液。将100克含石英云母等碎屑的高岭土粘土溶于上述分散液中配制成质量浓度为10％的高岭土粘土悬浮液。经2小时浸泡后，用制浆设备打碎成泥浆。经2小时沉降分离后，去掉沉降柱底部碎屑含量较高的部分泥浆+沉淀物。按照臭氧重量:聚丙烯酸钠＝1:2的质量比通入臭氧进行曝气。经3小时曝气后停止通气。再静置10小时后，上清液的比例已占到80％。说明由分散剂聚乙二醇引起的胶体分散作用已不存在。
实施例5：
步骤同实施例1，不同之处在于，将聚丙烯酰胺溶解于1000毫升水中，配制成质量浓度为0.5‰的混合溶液。将150克含石英等碎屑的蒙脱石粘土溶于上述分散液中配制成质量浓度为15％的高岭土粘土悬浮液。经2小时浸泡后，用制浆设备打碎成泥浆。经12小时沉降分离后，去掉沉降柱底部碎屑含量较高的部分泥浆+沉淀物。按照臭氧重量:聚丙烯酸钠＝1:4的质量比通入臭氧进行曝气。经3小时曝气后停止通气。再静置24小时后，上清液的比例已占到50％。说明由分散剂聚丙烯酰胺引起的胶体分散作用已不存在。
实施例6：
步骤同实施例1，不同之处在于，将0.3克分子量为2000的聚丙烯酸钠溶解于1000毫升水中，配制成质量浓度为0.3‰的混合溶液。将40克不含蒙脱石的凹凸棒石粘土溶于上述分散液中，配制成质量浓度为4％的凹凸棒石粘土悬浮液。经半小时浸泡后，用制浆设备打碎成泥浆。经24小时沉降分离后，去掉沉降柱底部碎屑含量较高的部分泥浆+沉淀物。按照臭氧重量:聚丙烯酸钠＝1:1的质量比通入臭氧，对沉降柱上部的剩余泥浆进行臭氧曝气。经8小时曝气后停止通气。再静置10小时后，上清液的比例已占到50％，去除上层清水，获得高浓度泥浆，干后制得粘土矿粉。说明由分散剂聚丙烯酸钠引起的胶体分散作用已不存在。如果不实施臭氧曝气，对比组经10小时静置后上清液的比例几乎是0。
综合上述实施例可以看出，经过臭氧的超级氧化作用，已将起分散和胶体稳定作用的聚丙烯酸钠等高分子分散剂完全破坏掉了，由此造成了超稳定泥浆的失稳，形成沉降柱中见到的50％的泥水分离。与之对比的是没有臭氧曝气的泥浆泥水分离率几乎为零。因此可以说，使用本专利提供的粘土提纯方法，可提高泥水分离效率的50％，大大提高了提纯效率，降低了后期蒸发泥浆中水分的运行成本。
Claims (4)
1.一种用于使添加了高分子有机分散剂粘土泥浆的沉降分离的方法，其步骤为：
（1）将高分子有机分散剂溶解于水中，配制质量百分比为0.2‰～0.3‰的混合溶液；
（2）向步骤（1）配置的混合溶液中加入粘土，配制质量百分比为1～7%的悬浮液，经浸泡后用制浆设备打成泥浆；
（3）将该泥浆置于沉降柱中沉淀分离3～24小时，然后去除沉降柱底部的碎屑杂质；
（4）通入臭氧，对经步骤（3）处理后剩余的悬浮于沉降柱上部的泥浆进行臭氧曝气；
（5）曝气后静置，实现泥水分离，去除上层清水，获得高浓度泥浆，干后制得粘土矿粉；所述的粘土为凹凸棒石粘土，所述的高分子有机分散剂为聚丙烯酸钠。
2.根据权利要求1所述的用于使添加了高分子有机分散剂粘土泥浆的沉降分离的方法，其特征在于，所述的聚丙烯酸钠的分子量为1000到100万。
3.根据权利要求1所述的用于使添加了高分子有机分散剂粘土泥浆的沉降分离的方法，其特征在于所述的臭氧，其投加量按照臭氧:分散剂=1:1～1:5的质量比通入臭氧。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于使添加了高分子有机分散剂粘土泥浆的沉降分离的方法，其特征在于，所述的步骤（2）中经浸泡后用制浆设备打成泥浆，包括浸泡、对辊、捣浆、搅拌、超声、均质机、分子磨、胶体磨方法和设备，将块状或粉末状粘土和高分子分散剂充分混合制备成泥浆。
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Granted publication date: 20151209 Termination date: 20200604 |
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