分散劑的應用對某膨潤土礦分散行為影響研究

李金娥(新疆石河子職業技術學院,新疆石河子832000)

1 前言

膨潤土的成分為蒙脫石,該物質不僅可塑性較高,而且在親水方面具有一定優勢,是我國重要資源之一,在多個行業均有所應用[1]。由于該物質層間結構較為特殊,在提純中需要添加分散劑來破壞締合結構,以此降低團聚程度,從而獲取純度更高的膨潤土[2]。目前,應用比較多的分散劑有聚丙烯酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉,分散劑用量及類別不同,均會對膨潤土提純有一定影響,本文設置不同試驗條件,對分散行為影響展開研究[3-4]。

2 試驗材料

2.1 試樣性質

本試驗試樣的主要成分為蒙脫石,其化學成分見表1。

表1 化學成分

2.2 試劑與儀器設備

試劑:聚丙烯酸鈉,焦磷酸鈉,六偏磷酸鈉。

儀器設備:白度測試儀,型號YQ-Z-48A;攪拌機,型號JSF-450;離心機,型號LXJ-IIB。

3 試驗流程

本研究按照如圖1所示的流程開展試驗,并記錄試驗相關數據。

圖1 試驗流程

圖1 中,隨機抽取膨潤土試樣,將其放入容器中,加水浸泡。與此同時,向其中添加分散劑,并用工具搗漿[5]。按照粒徑大小不同進行分級,得到不同粒級試樣,采取離心、干燥處理,觀察分散劑對Zeta 電位的影響、分散劑種類和用量對不同粒級產率及蒙脫石回收率的影響[6-7]。

4 結果與討論

4.1 分散劑對礦物表面Zeta 電位的影響

本次試驗選擇兩種分散劑作為試驗材料,觀察這兩種分散劑的應用對礦物表面Zeta 電位的影響。測試結果如圖2所示。

圖2 中,Zeta 電位隨著試劑量的增加先增大后減小,溶液中分布著過量離子時,雙電層被壓縮,此時電位絕對值隨之減小。與聚丙烯酸鈉相比,六偏磷酸鈉的高負電荷密度性能更加薄弱,致使表面電荷在短時間內增加。所以,聚丙烯酸鈉Zeta 電位絕對值更大一些。

圖2 Zeta 電位測試結果

4.2 分散劑對+70 μm 粒級的影響

設定液固材料添加比例為2 ∶1,連續搗漿30 min,分別向溶液中添加不同分散劑,觀察+70 μm粒級產率及蒙脫石回收率,測試結果見表2、表3。

表2 分散劑對+70 μm 產率粒級產率的影響統計結果

表2 中測試結果顯示,隨著分散劑用量的增加,+70 μm 粒級產率變化幅度較小。其中,焦磷酸鈉的加入對產率影響偏大,變化幅度為1.4%,其他兩種分散劑的添加造成的變化幅度不足1%。所以,分散劑的添加,對于+70 μm 粒級產率影響較小。

表3 中測試結果顯示,不同分散劑的添加,對+70 μm 粒級蒙脫石回收率的影響較小。其中,焦磷酸鈉的添加,對蒙脫石回收率造成的影響最大,變化幅度為0.7%。

表3 分散劑對+70 μm 粒級蒙脫石回收率的影響統計結果

4.3 分散劑種類對-70 μm 粒級的影響

關于分散劑的添加對-70 μm 粒級的影響分析,采用同樣的試驗方法,更換不同粒級樣本,對-70 μm 粒級產率及蒙脫石回收率進行測試,結果見表4、表5。

表4 分散劑種類對不同粒級產率影響統計結果

表4 中測試結果顯示,隨著粒徑的減小,各類分散劑的添加,對導致產率出現先減小,后增加,再減小的變化趨勢。其中,六偏磷酸鈉的添加,在粒級為-20 +10 μm 時,產率達到最大,數值為33.0%;焦磷酸鈉的添加,在粒級為-10 +5 μm時,產率達到最大,數值為29.5%;聚丙烯酸鈉的添加,在粒級為-10 +5 μm 時,產率達到最大,數值為24.0%。

表5 中測試結果顯示,無論是哪一種分散劑的添加,蒙脫石含量均隨著晶粒的增加而增大。當粒級為+70 μm 時,3 種分散劑的添加得到的蒙脫石含量基本相同,隨著晶粒的增大,焦磷酸鈉體現出的優勢更為顯著,當粒級達到-10 +5 μm 時,該分散劑的優勢下降。

表5 分散劑種類對各粒級蒙脫石含量影響統計結果

4.4 分散劑用量對-70 μm 粒級的影響

分散劑的用量同樣對各粒級產率及蒙脫石含量具有一定影響,將試驗變量設置為分散劑用量,其他條件不變開展試驗,結果見表6、表7、表8、表9。

表6 六偏磷酸鈉分散劑用量對各粒級產率影響統計結果

表6 中統計結果顯示,六偏磷酸鈉用量對各粒級產率影響較大。從產率統計結果分布特點來看,該類分散劑用量為0.25%和0.5%時,-20 +10 μm粒級產率最高;當分散劑用量為0.75%,-5 μm 粒級產率最高。

表7 中統計結果顯示,六偏磷酸鈉用量對各粒級蒙脫石含量影響較小,相同粒級條件下,該類型分散劑用量的增加或者減少,得到的蒙脫石含量相差較小。當晶粒為-20 +10 μm、-10 +5 μm 時,蒙脫石含量差值較大,達到了15%、14.5%。

表7 六偏磷酸鈉分散劑用量對各粒級蒙脫石含量影響統計結果

表8 中統計結果顯示,聚丙烯酸鈉用量對各粒級產率影響較大。該類分散劑用量為0.25% 時,-20 +10 μm 粒級產率最高;劑用量為0.5% 時,-10 + 5 μm 粒級產率最高;當分散劑用量為0.75%,-5 μm 粒級產率最高。

表8 聚丙烯酸鈉分散劑用量對各粒級產率影響統計結果

表9 中統計結果顯示,聚丙烯酸鈉用量對各粒級蒙脫石含量整體影響較小。其中,晶粒為-10 +5 μm 條件下,蒙脫石含量差值較大,達到了9.5%。

表9 聚丙烯酸鈉分散劑用量對各粒級蒙脫石含量影響統計結果

5 結論

不同分散劑的應用對70 μm 粒級產率及蒙脫石含量影響較小,對-70 μm 粒級產率及蒙脫石含量整體影響較小,分散效果不顯著,但是存在特殊晶粒條件下蒙脫石含量變化較大情況,分散效果顯著。其中,-70 μm 粒級測試試驗,以聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉兩種分散劑為試驗材料,探究分散劑用量對各粒級產率及蒙脫石含量的影響。試驗結果顯示,不同晶粒條件下,存在最佳產率對應的分散劑用量,并且蒙脫石含量中的分散效果不顯著。