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1、膨润土干燥剂的加工与分析 师连波建平华特北方化工有限公司 122400 摘要;以中国膨润土之乡建平沙海膨润土矿原料为试验样,探讨了膨润土部分理化指标与膨润土干燥剂产品指标的相应关系,膨润土干燥剂原料的选取及干燥温度与添加助剂对产品性能的影响.确立了本地区膨润土干燥剂的工艺条件。.关健词;膨润土干燥剂 理化指标与产品性能的关系 加工条件与产品性能关系 生产工序。膨润土是一种分布广泛的非金属矿产,其主要矿物成分为蒙脱石。蒙脱石是少量碱土金属的含水层状铝酸盐矿物,由两层硅氧四面体片和一层夹于其间的铝(镁) 氧(羟基) 八面体片构成,属21 型。其一般结构式为: Nax (H2O) 4 (Al22xM
2、gx) (Si4O10) (OH) 2 晶格内的异价类质同向置换是蒙脱石最基本、最重要的构造特性。蒙脱石的硅氧四面体和(或) 铝氧八面体中的硅、铝离子被其它不等价阳离子(Fe3 + 、Fe2 + 、Zn2 + 、Mn2 + 、Li + 等) 所置换,形成层间永久性负电荷。它以静电引力的形式将水合阳离子( K+ 、Na + 、Ca2 + 、Mg2 + 等) 吸附于其间,并保持着交换状态,阳离子种类、数量的变化可以形成不同类型的蒙脱石。膨润土具有很大的内外表面积(600800m2/ g) ,伴随产生了巨大的表面能。这些决定了蒙脱石具有较高的离子交换容量及吸附水分子的能力，并伴随着膨脱石的含量增高，
3、干基蒙脱石可应用于膨润土干燥剂的加工与生产。膨润土干燥剂是一种新型干燥剂,是纯天然的膨润土（以蒙脱石为主的粘土矿物）干燥活化制成。不含任何添加剂和易溶物。膨润土干燥剂主要特点:吸附速度快,吸附能力强, 能吸附相当于自身体积8一20倍的水而膨胀至30倍，更有较强的阳离子交换能力和吸附能力；其还具有吸附活性静态减湿和异味去除等功效。且无毒无味无接触性腐蚀,无污染(可100%降解) ，尤其对人体无损害。产品在室温及一般湿度下吸附性能良好，具有吸附活性，静态减湿和异味去除等功效。广泛应用于不能采用油封、气相封存的产品中，诸如：光学仪器、电子产品、医学保健、食品包装及（如弹药、武器）、民用产品（仪器、仪
4、表、电子产品、医药、图书、食品、衣物）、集装箱海运等密封包装的防潮、吸湿、防霉变。 除吸湿外，还可吸附其它有害气体（如甲醛）和异味（如氨）等。1 膨润土做干燥剂机理1.1 蒙脱石颗粒表面的水化作用蒙脱石表面带负电苻,使整个颗粒表面存在一个静电场,因此必然促使其偶极性的水分子呈定向排列.硅氧四面体晶格表面上裸露的氧元子可与水分子的HO基形成氢键,靠近蒙脱石周围表面的水分子就通过氢键与奎氧四面体的氧元子相键和.颗粒表面静电场越大,吸湿能力也越高。 1.2 层间可交换阳离子的水合作用 完全脱水的蒙脱石,层间距约为0.96nm.不足1nm,层间阳离子的种类和水合程度的不同,晶层间距是不一样的,在相同温
5、度下,不同介质层间距不同,干蒙脱石吸湿性很强,在自然条件下,晶层间距约为1.2-1.5nm,在不同空气温度下,随着层间所吸附的阳离子不同而吸湿性不同,而钙蒙脱石比钠蒙脱石吸湿膨胀能力大,尤其是低温条件下更是这样。用膨润土生产的干燥剂,具有蜂窝状的无数孔隙,表面积相当大,交换容量大,吸湿性能佳.;引起膨润土吸湿膨胀的动力是层间交换性阳离子和晶层表面的水化能。2 膨润土干燥剂的加工条件 2.1 干煰剂用膨润土原料的选择膨润土干燥剂国家标准正在制定中，基本的标准大致如下表所有的膨润土在干燥后都具有吸湿性，但达到干燥剂级别的膨润土相对占膨润土总量的十分之一都不到。所以对膨润土要进行测定试验才能确定其是
6、否用于膨润土干燥剂的加工。本试验选取了建平与宁城几种膨润土进行干燥剂颗粒的生产试验。样号色 泽吸蓝量膨胀倍钠化后膨胀倍颗粒的强度钠化后胶质价1白色45411较好15（ml/g）2浅白色335.522一般35（ml/g）3浅黄白色37523太软38（ml/g）4浅绿白色36624太软39（ml/g）5深绿色356.525较软37（ml/g）6深黄绿色34622太软45（ml/g）7深黄色365.527太软41（ml/g）8深灰色37518一般29（ml/g）9浅粉红色38520一般32（ml/g）10紫红色43517较好25（ml/g）11深紫红色44516较好23（ml/g）12紫牛肝色445
7、12较好16（ml/g）说明：颗粒强度的指标以较好为达到颗粒抗压强度0.5N通过上表我们可以明显的看出生产干燥剂用膨润土的色泽以紫红色紫色白色为佳适用原材料。而其膨润土其水化性能较好的膨润土，在做膨润土干燥剂时，块的抗压强度都低。而且吸湿后易粉化，不利于二次使用。这些说明用做膨润土干燥剂用膨润土须具备高吸蓝量，低膨胀倍，且色泽以紫红色或白色为最好。 2.2 干燥剂用膨润土吸蓝量高低对其吸湿性能的影响选择上述试验用的1 5 7 10 11 12号样进行吸湿性能测试。加工工序如下;将选定的膨润土原料自然条件下风干,使膨润土的水份在14%-15%之间,然后用对辊挤压机制成一定规格的自然颗粒.经烘干机
8、烘干.筛分,在不吸湿的条件下得试验样品并测试。测试条件如下：方法是将水加入干燥器底下中，同时将装有定量不同样品膨润土干燥剂的称量瓶一并放入干燥器内，加盖，用凡士林密封，放入25度左右的恒温箱中，让其静止吸收168小时后，用分析天平准确称量其增重，计算其吸湿率。下表用不同吸蓝量的干燥剂(测试前试样均在烘箱内以105度-110度干燥2小时)测试吸附率。样号色泽吸蓝量吸湿率吸湿后干燥回收率1白色4514%95%5深绿色3511%76%7深黄色3612%71%10紫红色4315%88%11深紫红色4414%89%12紫牛肝色4416%91%膨润土干燥剂样品4314%89%通过上表我们试验测试可知：吸蓝
9、量高的膨润土干燥剂，其吸湿率同样也高。并且在上述试验的过程中我们也加入了膨润土干燥剂样品，1 10 11 12号样品的吸湿效果完全达到膨润土干燥剂的水平。2.3 烘干温度对膨润土干燥剂的影响使用的样品为上述膨润土10 12号样.加工条件与前述一样，只有干燥温度不同。干燥时间为4小时。在试验室马沸炉内烘干。项目100度200度300度400度10号样吸湿率%14.1114.4214.5813.5512号样吸湿率%14.9815.1815.2613.06吸湿时间为168小时。从上表可以看出,随着膨润土干燥剂处理温度的升高,其吸湿率是先增后降。在200度以前增加不明显,到300度时,吸水率达到最大,
10、而到400度时吸水率已大幅的下降。对于膨润土其主要物相是蒙脱石，蒙脱石晶层间存在可交换性阳离子，被水分子包围形成水合阳离子，从其热分析特征可知，在135度-215度时，蒙脱石主要脱去的是部分层间水，失重介于15%-25%之间，随着层间水脱去，表面积开始增大，因而吸附水性增加。当处理温度大于400度时，层间水全部脱去，层间距变小，吸附质不易进入层间使其吸附其它阳离子与水合分子的能力下降。另外，可能是由于此时已无有与吸附质结合形成水合物的层间水也是导致吸水功能下降的另一原因。因此，对膨润土干燥剂干燥的最佳温度应为250度-300度之间。 2.4 为提高膨润土干燥剂的吸湿率可在加工过程中填加部分添加
11、剂添加剂有CaCl2、MgSO4、Na2SO4、CaSO4、Na2CO3等，加入量在0.5%1.0%左右，主要目的是提高干燥剂吸湿性能，但要防止表面返湿、粘手等不良现象。下面我们以氯化钙与硫酸钠为添加剂对部分膨润土干燥剂样品试验，试验数据如下表：样品号吸蓝量没加助剂吸湿率加氯化钙后吸湿率加硫酸钠后吸湿率14514%15.5%14.8%53511%12.0%12.0%104315%15.5%15.3%114414%15.0%14.5%124416%16.5%16.5%注：吸湿条件与上述试验相同。 通过对膨润土干燥剂产品添加助剂能增强干燥剂的吸湿效果。但对于建平及周边地区的膨润土而言，加氯化钙要优
12、于加硫酸钠（加量相同的条件下）。在添加助剂的时候，一定要考滤到其对膨润土干燥剂的卫生条件的影响。如氯离子是否超标等。3 膨润土干燥剂的生产工艺3.1生产工序;3.1.1 精选原矿,通过粗碎机械粗碎挤压或粉碎（粗筛），去除原料中的杂质等。3.1.2筛选把大粒与细粒去除振动筛或旋转筛（筛分）。3.1.3把初选的膨润土颗粒送烘干设备干燥旋转式烘干设备。3.1.4烘干的颗粒冷却长距离冷却筛一同造粒，或把烘干的颗粒送入冷却罐中冷却后进行筛选。3.1.5冷却到一定温度，计量，封装。3.2 主要参数；3.2.1原料膨润土蒙脱石含量大于95.5% 3.2.2筛分后的膨润土颗粒颗径为1.5%-4.0% 3.2.
13、3 烘干设备的干燥温度应低于300度.最高不应超过500度. 3.2.4 烘干的膨润土颗粒水份应小于4%. 3.2.5 装干燥剂颗粒的包装应采用双内衬或单内衬压膜袋包装. 3.2.6塑料袋内衬袋应采用热压封啃,外层用缝包机封口.3.3主要指标 3.3.1 在25度时,RH湿度40%条件下,吸湿率大于15%. 3.3.2 水溶液PH值为6.0-8.5之间.3.4工艺; 提纯原矿粗碎筛分烘干冷却计量包装成品 如添加助剂可在粗碎前将助剂溶于水中加入原料中用装载机混均。风干到一定水份后进行破碎。4 结语膨润土（蒙脱石）干燥剂与硅胶（硅胶生产能耗高，污染重）相比具有价格低廉，吸附速度快，制备成本低等优点
14、。与目前市售的其它类型干燥剂相比较，不仅吸附速度快，吸附能力高且无毒、无味、无味无触腐蚀性、无环境污染等特点，尤其应用于食品包装，对人体无损害。所以说膨润土用于生产干燥剂具有无比广阔的市场。本文就膨润土加工生产干燥剂做了部分试验论述，就生产工序作了说明，以做为膨润土企业加工干燥剂时做以参考，以推动我地区膨润土高附加值产品的应用，为膨润土加工与生产做出我们的微薄贡献。参考文献： 1中华人民共和国建材行业标准2011干燥用膨润土。 2童筠：膨润土干燥剂制备及研究。非金属矿2003.1.3738. 3 王鸿禧：膨润土【M】。北京：地质出板社，1980. 4 任倩倩等：膨润土提纯技术研究进展。中国非金属工业导刊 2012.2 6062
