李金娥(新疆石河子职业技术学院,新疆石河子832000)

1 前言

膨润土的成分为蒙脱石,该物质不仅可塑性较高,而且在亲水方面具有一定优势,是我国重要资源之一,在多个行业均有所应用[1]。由于该物质层间结构较为特殊,在提纯中需要添加分散剂来破坏缔合结构,以此降低团聚程度,从而获取纯度更高的膨润土[2]。目前,应用比较多的分散剂有聚丙烯酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠,分散剂用量及类别不同,均会对膨润土提纯有一定影响,本文设置不同试验条件,对分散行为影响展开研究[3-4]。

2 试验材料

2.1 试样性质

本试验试样的主要成分为蒙脱石,其化学成分见表1。

表1 化学成分

2.2 试剂与仪器设备

试剂:聚丙烯酸钠,焦磷酸钠,六偏磷酸钠。

仪器设备:白度测试仪,型号YQ-Z-48A;搅拌机,型号JSF-450;离心机,型号LXJ-IIB。

3 试验流程

本研究按照如图1所示的流程开展试验,并记录试验相关数据。

图1 试验流程

图1 中,随机抽取膨润土试样,将其放入容器中,加水浸泡。与此同时,向其中添加分散剂,并用工具捣浆[5]。按照粒径大小不同进行分级,得到不同粒级试样,采取离心、干燥处理,观察分散剂对Zeta 电位的影响、分散剂种类和用量对不同粒级产率及蒙脱石回收率的影响[6-7]。

4 结果与讨论

4.1 分散剂对矿物表面Zeta 电位的影响

本次试验选择两种分散剂作为试验材料,观察这两种分散剂的应用对矿物表面Zeta 电位的影响。测试结果如图2所示。

图2 中,Zeta 电位随着试剂量的增加先增大后减小,溶液中分布着过量离子时,双电层被压缩,此时电位绝对值随之减小。与聚丙烯酸钠相比,六偏磷酸钠的高负电荷密度性能更加薄弱,致使表面电荷在短时间内增加。所以,聚丙烯酸钠Zeta 电位绝对值更大一些。

图2 Zeta 电位测试结果

4.2 分散剂对+70 μm 粒级的影响

设定液固材料添加比例为2 ∶1,连续捣浆30 min,分别向溶液中添加不同分散剂,观察+70 μm粒级产率及蒙脱石回收率,测试结果见表2、表3。

表2 分散剂对+70 μm 产率粒级产率的影响统计结果

表2 中测试结果显示,随着分散剂用量的增加,+70 μm 粒级产率变化幅度较小。其中,焦磷酸钠的加入对产率影响偏大,变化幅度为1.4%,其他两种分散剂的添加造成的变化幅度不足1%。所以,分散剂的添加,对于+70 μm 粒级产率影响较小。

表3 中测试结果显示,不同分散剂的添加,对+70 μm 粒级蒙脱石回收率的影响较小。其中,焦磷酸钠的添加,对蒙脱石回收率造成的影响最大,变化幅度为0.7%。

表3 分散剂对+70 μm 粒级蒙脱石回收率的影响统计结果

4.3 分散剂种类对-70 μm 粒级的影响

关于分散剂的添加对-70 μm 粒级的影响分析,采用同样的试验方法,更换不同粒级样本,对-70 μm 粒级产率及蒙脱石回收率进行测试,结果见表4、表5。

表4 分散剂种类对不同粒级产率影响统计结果

表4 中测试结果显示,随着粒径的减小,各类分散剂的添加,对导致产率出现先减小,后增加,再减小的变化趋势。其中,六偏磷酸钠的添加,在粒级为-20 +10 μm 时,产率达到最大,数值为33.0%;焦磷酸钠的添加,在粒级为-10 +5 μm时,产率达到最大,数值为29.5%;聚丙烯酸钠的添加,在粒级为-10 +5 μm 时,产率达到最大,数值为24.0%。

表5 中测试结果显示,无论是哪一种分散剂的添加,蒙脱石含量均随着晶粒的增加而增大。当粒级为+70 μm 时,3 种分散剂的添加得到的蒙脱石含量基本相同,随着晶粒的增大,焦磷酸钠体现出的优势更为显著,当粒级达到-10 +5 μm 时,该分散剂的优势下降。

表5 分散剂种类对各粒级蒙脱石含量影响统计结果

4.4 分散剂用量对-70 μm 粒级的影响

分散剂的用量同样对各粒级产率及蒙脱石含量具有一定影响,将试验变量设置为分散剂用量,其他条件不变开展试验,结果见表6、表7、表8、表9。

表6 六偏磷酸钠分散剂用量对各粒级产率影响统计结果

表6 中统计结果显示,六偏磷酸钠用量对各粒级产率影响较大。从产率统计结果分布特点来看,该类分散剂用量为0.25%和0.5%时,-20 +10 μm粒级产率最高;当分散剂用量为0.75%,-5 μm 粒级产率最高。

表7 中统计结果显示,六偏磷酸钠用量对各粒级蒙脱石含量影响较小,相同粒级条件下,该类型分散剂用量的增加或者减少,得到的蒙脱石含量相差较小。当晶粒为-20 +10 μm、-10 +5 μm 时,蒙脱石含量差值较大,达到了15%、14.5%。

表7 六偏磷酸钠分散剂用量对各粒级蒙脱石含量影响统计结果

表8 中统计结果显示,聚丙烯酸钠用量对各粒级产率影响较大。该类分散剂用量为0.25% 时,-20 +10 μm 粒级产率最高;剂用量为0.5% 时,-10 + 5 μm 粒级产率最高;当分散剂用量为0.75%,-5 μm 粒级产率最高。

表8 聚丙烯酸钠分散剂用量对各粒级产率影响统计结果

表9 中统计结果显示,聚丙烯酸钠用量对各粒级蒙脱石含量整体影响较小。其中,晶粒为-10 +5 μm 条件下,蒙脱石含量差值较大,达到了9.5%。

表9 聚丙烯酸钠分散剂用量对各粒级蒙脱石含量影响统计结果

5 结论

不同分散剂的应用对70 μm 粒级产率及蒙脱石含量影响较小,对-70 μm 粒级产率及蒙脱石含量整体影响较小,分散效果不显著,但是存在特殊晶粒条件下蒙脱石含量变化较大情况,分散效果显著。其中,-70 μm 粒级测试试验,以聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠两种分散剂为试验材料,探究分散剂用量对各粒级产率及蒙脱石含量的影响。试验结果显示,不同晶粒条件下,存在最佳产率对应的分散剂用量,并且蒙脱石含量中的分散效果不显著。