膨润土提纯、活化与联产白炭黑工艺技术研究

论文摘要

膨润土是一种重要的非金属矿物,在很多工业领域中,被广泛应用。我国膨润土资源十分丰富,但我国利用其生产的主要产品仍处在初级加工阶段。膨润土活化、联产白炭黑不仅可以生产高附加值产品,而且可以满足高档产品日益增长的需求,进而高效利用膨润土资源。本论文以辽西某膨润土为原料,深入研究活性白土制备机理、制定较佳的工艺流程,试验研究提纯、活化、制备白炭黑过程的各项工艺技术参数,制得了高效活性白土、白炭黑,同时循环利用废酸,确定最佳工艺参数。试验表明:膨润土原矿经过钠化、分散提纯后,蒙脱石含量由70.00 %提高至84.67 %。通过单因素探索性试验和正交试验确定了湿法活化制备活性白土的最佳工艺条件为:酸土比20 %、活化时间4 h、活化温度90℃、液固比4:1,性能测试结果为脱色率99.75 %、活性度223.1 mmol/100g、游离酸0.13 %,所测指标优于HG/T2569-94行业标准。试验研究非金属矿离解法制备白炭黑,通过单因素试验确定了最佳工艺条件:酸土比66 %、酸溶时间3 h、酸溶温度100℃、酸溶液固比4:1、碱土比为17 %、碱溶时间3 h、碱溶温度100℃、碱溶液固比4:1、电解质加入量为1.5 %、无水乙醇加入量为10 %、中和反应温度80℃、pH=8、陈化时间30 min、陈化温度80℃、醇洗置换。性能测试结果为邻苯二甲酸二丁酯吸收值2.05 ml/g、水悬浮液pH为6.8、加热减量4.0 %,SiO2含量90.94 %,所测指标均达到HG/T3061-1999行业标准。基于“循环利用活性白土和白炭黑的废酸液,降低酸耗,节约水资源”的工艺技术试验研究,制得了不同质量的活性白土,性能测试结果分别为脱色率97.37 %、活性度200.7 mmol/100g;脱色率93.65 %、活性度188.4 mmol/100g,所测指标都达到了HG/T2569-94行业标准,此技术的应用具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 膨润土概述
• 1.2 国内外膨润土资源的分布状况
• 1.3 膨润土的组成及性质
• 1.4 活性白土概述
• 1.5 白炭黑概述
• 1.6 论文试验工艺流程与研究方案
• 1.7 选题依据、课题来源及意义
• 2 辽西某膨润土提纯试验研究
• 2.1 膨润土提纯方法及国内膨润土湿法提纯研究概况
• 2.1.1 膨润土提纯方法
• 2.1.2 国内膨润土湿法提纯研究概况
• 2.2 膨润土提纯机理
• 2.2.1 钠化改型方法及作用机理
• 2.2.2 六偏磷酸钠作用机理
• 2.3 膨润土性能测试方法及辽西某膨润土性能测试结果
• 2.3.1 膨润土性能测试方法
• 2.3.2 辽西某膨润土性能测试结果
• 2.4 辽西某膨润土提纯试验研究
• 2.4.1 试验仪器材料及药剂
• 2.4.2 试验实施
• 2.4.3 试验研究结果与分析
• 2.5 小结
• 3 辽西某膨润土制备活性白土试验研究
• 3.1 制备活性白土方法及国内外膨润土湿法活化研究概况
• 3.1.1 制备活性白土方法
• 3.1.2 国内外膨润土湿法活化研究概况
• 3.2 制备活性白土活化机理
• 3.3 活性白土性能测试方法
• 3.3.1 活性白土脱色率的测试方法
• 3.3.2 活性白土活性度的测试方法
• 3.3.3 活性白土游离酸的测试方法
• 3.4 活性白土制备的干法及半干法活化试验研究
• 3.5 活性白土制备的湿法活化试验研究
• 3.5.1 试验仪器材料及药剂
• 3.5.2 活性白土湿法活化单因素探索性试验研究
• 3.5.3 活性白土湿法活化正交试验研究
• 3.5.4 最佳试验条件制备活性白土性能测试
• 3.5.5 膨润土原矿与最佳试验条件制备活性白土 XRD 分析
• 3.5.6 膨润土原矿与最佳试验条件制备活性白土 SEM 分析
• 3.5.7 试验研究结果与分析
• 3.6 小结
• 4 辽西某膨润土制备白炭黑试验研究
• 4.1 制备白炭黑方法及国内膨润土制备白炭黑研究概况
• 4.1.1 制备白炭黑方法
• 4.1.2 国内膨润土制备白炭黑研究概况
• 4.2 制备白炭黑机理
• 4.3 水玻璃及白炭黑性能测试方法
• 4.3.1 水玻璃比重的测试方法
• 4.3.2 水玻璃模数的测试方法
• 4.3.3 白炭黑邻苯二甲酸二丁酯吸收值的测试方法
• 4.3.4 白炭黑水悬浮液pH 值的测试方法
• 4.3.5 白炭黑加热减量的测试方法
• 4.4 白炭黑制备的试验研究
• 4.4.1 试验仪器材料及药剂
• 4.4.2 白炭黑制备单因素探索性试验研究
• 4.4.3 最佳试验条件制备白炭黑性能测试
• 4.4.4 最佳试验条件制备白炭黑 X R D 分析
• 4.4.5 最佳试验条件制备白炭黑 S E M 分析
• 4.4.6 试验研究结果与分析
• 4.5 小结
• 5 制备活性白土及白炭黑废酸液利用试验研究
• 5.1 制备活性白土废酸液利用试验研究
• 5.2 制备活性白土废酸液利用的影响
• 5.2.1 活性白土废酸液利用对活化的影响
• 5.2.2 循环洗涤水及硫酸利用的效率
• 5.3 制备白炭黑废酸液利用试验研究
• 5.4 制备白炭黑废酸液利用的影响
• 5.4.1 白炭黑废酸液利用对活化的影响
• 5.4.2 循环洗涤水及硫酸利用的效率
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文及参与导师的科研课题