膨润土润滑脂 2
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膨润土原矿 自然干燥 破碎 气流干燥 粉磨 风选分级 包装
• 首先，通过自然干燥，使原矿的水分从40％降至25％以下；然后将原矿破碎 至3～4cm；进一步采用干燥机干燥使膨润土的水分含量小于6％～12％。为 防止因蒙脱石结构变化而引起膨润土的性能改变，烘干温度应低于250℃，且 时间不易过长。 • 利用雷蒙磨将其粉磨至100～325目后，采用气流分级机进行分级，同时 去除长石、石英等砂质矿物，即得最终产品。
• • • • •
活性白土能脱去（吸附）油脂色素（包括α胡萝卜素、β胡萝卜素、叶黄素、 叶绿素、棉酚、氧化色素、蛋白质分解物、血红素、酶…等）、高分子有机大 分子。这种能力主要不是通过离子交换吸附，而是物理吸附。 活性白土在工业上应用很广，主要用于石油产品精炼、脱色，在油脂工 业中用于食用菜油的脱色，还有肥皂、塑料、树脂等方面的脱色等用途，如在 炼油工业中净化汽油、煤油和其它矿物油、石蜡、凡士林等。 在催化蒸馏石油时，使用活化膨润土可起到催化作用，使碳化物分解。在 催化工业中膨润土被用来净化粗苯，在300～450℃时，可作为催化剂载体。 活性膨润土具有乳化作用、亲和炭粒以及去污效力强，还起到改善肥皂 效率的一种分散剂作用、可代替部分油脂。 在油脂加工工业中，活性膨润土除具有脱色作用外，还可清除加工油脂 时所产生的不纯物。目前有些国家还用活性膨润土作人造奶油和其它人造油的 净化剂。
有机阳离子覆盖剂
有机阳离子覆盖剂分类
• 1.氨类有机阳离子覆盖剂 • 2.季铵盐类覆盖剂
多元胺覆盖剂
杂环氨基化合物覆盖剂
脂肪酸氨基酰胺覆盖剂
极性有机分子覆盖剂
有机膨润土的生产工艺过程
膨润土的提纯
• 膨润土的提纯方法一般分为物理提纯方法和化学提纯方法。物理提纯方法即选 矿提纯方法，又分为手选、风选（干法提纯）和水选（湿法提纯）等。 (1)手选 • 手选主要用于原矿蒙脱石含量较高的膨润土。在采矿场由人工将矿石中的大块 废石挑选出来，也可以根据应用领域的技术指标要求分地段、分层位采矿，分 别堆放，单独加工。其加工流程如下：
膨润土润滑脂
请在此输入您的副标题
简单概述
• 膨润土润滑脂是一类重要的非皂基润滑脂，是用改性膨润土稠化 矿物润滑油或合成润滑油制备的高温润滑产品。 • 用于生产膨润土润滑脂稠化剂，是经阳离子表面活性剂改性的蒙 脱石，蒙脱石晶体的相转变温度在700℃以上，它比皂基润滑脂的稠 化剂具有跟高的相转变温度，但是阳离子表面活性剂高温分解，基 础油高温挥发。所以，它的使用温度受到很大限制。
膨润土润滑脂的应用
膨润土润滑脂不但具有良好的耐热性，同时还具有良好的的机械安定 性和胶体安定性，所以广泛应用于冶金设备、铸造及轧钢设备、矿山重 型设备、大型汽车、铁道柴油机车，航空设备的轴承等等。
膨润土的结构和矿物学性质
生产膨润土润滑脂稠化剂是经阳离子表面活性剂覆盖生成的亲有机性膨润土， 所以，生产有机膨润土主要原料膨润土矿石和阳离子表面活性剂。
蒙脱石的结构
膨润土的分类与比较
膨润土与有机化合物的反应
目的 （1） 通过对反应和生成物的观察和分析，鉴定黏土矿物和有机化合物的分子 组成及机构； （2）改良土壤和改变处于生产过程中的黏土-水性体的胶体性质或流变性质； （3）制取有工业价值的有机黏土复合物。
反应类型及对比
有机膨润土覆盖剂的制备
有机膨润土的应用
有机膨润土，是由有机离子或中性分子以共价键、离子键、氢键、偶极键以 及德华力、库伦力与蒙脱石结合成的蒙脱石有机复合物。各种膨润土均具有亲 水疏油性，使其广泛应用在有机溶剂中失去了在水溶液中的一些优良特性，因 而在一些领域中的应用受到限制。 有机膨润土是一种触变性凝胶，属于非牛顿液体一类。其化学活性低， 即不溶解于有机液体中，又不与有机体系产生反应；但在有机溶剂中却可形成 触变性凝胶体，且具有亲油疏水性能。有机土抗稀酸和碱，防水性和热稳定性 好，能耐150~175℃高温，这些可贵的性质使其广泛应用在油漆、油墨、涂料、 化妆品、石油钻井的油包水泥浆、玻璃纤维及高压铸造工业等领域。
膨润土的改性
• 膨润土的表面改性是指用物理、化学、机械等方法对其表面进行处理，根据 应用的需要有目的地改变膨润土矿物表面的物理性质和化学性质，如表面结 构、表面能、电性、吸附性能和反应活性等，以满足其在不同技术或领域中 的应用，从而提高膨润土的性能及使用价值。 常用的膨润土改性措施有机械力活化、热活化、酸活化和有机活化等、
• 人工锂化是用锂离子置换蒙脱石层间可交换Ca2+，Mg2+等阳离子，将钙基膨润 土改型为锂基膨润土。其反应机理为： Ca（Mg）-膨润土+Li2CO3 →Li-膨润土+Ca（或Mg）CO3 Ca（Mg）-膨润土+LiCl →Li-膨润土+Ca（或Mg）Cl2 • 制备工艺： 提纯膨润土加水制成膏浆 → 加酸活化→ 加改型剂（碳酸锂溶液） 混碾→陈化 → 过滤 → 干燥（温度小于120℃）→粉磨包装。 • 锂盐的加入量直接关系到改型效果，根据膨润土原料的阳离子交换容量确定锂 盐的加入量，一般不超过5%。一定范围内，随锂盐加入量的增加制得的改性膨 润土的膨胀值增大；但锂盐加入量超过一定值后，膨胀值不再增加。 一般用Li2CO3进行改型。
• 对于原矿中蒙脱石含量只在30％～80％的低品位膨润土或所含长石、石英的粒 度较细的膨润土，要获得更高纯度的膨润土或蒙脱石，往往采用湿法提纯。工 艺流程如下：
膨润土原土 破碎 制浆（加分散剂） 沉降分离
悬浮液离心分离（加絮凝剂）
膨润土提纯的程度与膨润土原矿的物相组成、结构、粒度等直接相关。因此， 湿法提纯的影响因素较多，例如不同的固－液比、离心机的转数和离心时间、 加入分散剂（絮凝剂）的类型和用量以及膨润土矿浆的温度等都会影响最终产 品的质量。所以，必须根据原土的矿物特征选择适宜的提纯方法。
有机膨润土的制备
• 有机膨润土的制备有湿法、干法和预凝胶法三类。 • （1）湿法 分散膨润土经改型、提纯、精制，用长碳链有机阳离子取代蒙脱 石晶层间金属离子，使层间距扩大至1.7~3.0nm，形成疏水的有机复合物，再 经脱水、干燥、破碎成粉末产品。 • （2）干法 将含水量20%~30%的精选钠蒙脱石与有机覆盖剂直接混合，用专门 的加热混合器混合均匀，再经挤压，制成含一定水分的有机膨润土；也可进一 步烘燥、破碎成粉状产品，或将含一定水的有机膨润土直接分散于有机溶剂中 （如柴油），制成凝胶或乳胶体产品。 • （3）预凝胶法 类似湿法，是将膨润土分离、改型提纯。在有机覆盖过程中 加入疏水有机溶剂（如矿物油），把疏水的蒙脱石复合物萃取进入有机油，分 离出水相，再蒸发出去残留水分，直接制成有机膨润土预凝胶。
基础油
添加剂
膨润土润滑脂的制作工艺
•谢谢
锂基膨润土制备工艺如图所示。
活性白土的制备（活化）
• 经过酸化处理的膨润土称作活性白土又称漂白土，分子式为H2Al2（SiO3） 4·H2O，是一种具有微孔结构，比表面积大的多孔型白色-灰白色粉末，具有 强的吸附性。 • 酸化反应，实际上是一个溶解杂质，离子交换以及部分结构破坏的过程。 在酸化过程中，一些碳酸盐类等可被酸溶解的杂质矿物溶解后，提高了原料中 的蒙脱石含量； • 小半径高活性的H+取代蒙脱石层间可交换阳离子Ca2+、Mg2+、K+、Na+等，改 变蒙脱石矿物晶体的表面积电位，增加其吸附特性； • 在不改变蒙脱石层状结构骨架的情况下，强酸将蒙脱石八面体层边缘的部 分Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+，以及四面体层中边缘部分的Si4+溶出，使蒙脱石晶 格“松散”，晶体层两端孔道增大，增加其比表面积，可从原土的80m2/g增至 200-400m2/g。因此经酸化处理的膨润土具有强的化学活性和吸附性。
膨润土原矿 破碎 干燥 手选 粉磨 包装
• 根据膨润土的原矿情况，软质膨润土无须破碎，硬质膨润土则须利用颚式破碎 机或雷蒙磨将其破碎至粒径（Φ）为2cm左右的碎块；然后采用自然或加热干 燥去除水分（水含量≤12%~6%）；手选或用振动筛剔除Φ≥2cm的大块；最后 利用雷蒙磨将细粒矿石粉碎（约200目）。 • 风选（干法提纯）是目前普遍使用的膨润土提纯方法，该法适用于蒙脱石含 量高（蒙脱石含量大于80％）、粒度较细而脉石矿物石英、长石较粗的矿石。 其工艺流程如下：
•
膨润土的提纯、活化与钠化改型的联合处理工艺
→
→
→
→
（4）膨润土原矿进行酸化、钠化、有机化的联合工艺 图所示。
流程如
膨润土的改型-人工锂化
• 锂基膨润土能够在有机溶剂中成胶，代替有机膨润土。锂基膨润土在水中、低 级醇及低级酮中有优良的膨胀性、增稠性和悬浮性，因而被广泛用于建筑涂料， 乳胶漆，铸造涂料等产品中取代各种有机纤维素悬浮剂。 • 我国目前生产的锂基膨润土主要用作铸造耐火涂料的悬浮剂。然而，天然锂基 膨润土资源很少，因此，人工锂化是制备锂基膨润土的主要方法之一。
膨润土的改型
• 蒙脱石结构单元层中的Si4+可被Al3+置换，八面体层内的Al3+常被Mg2+、Ca2+、 Fe3+、Zn2+、Li+、Na+等置换，从而使晶格中电荷不平衡，产生剩余负电荷，使 其具有吸附阳离子和交换性阴离子的能力，有较高的水化能。 • 由于这种性能，使蒙脱石层间充满nH2O层间水及可交换阳离子，对于不同成因 与产地的膨润土，其蒙脱石层间可交换性阳离子的种类与交换容量（CEC）有 较大的差别。其中，高价阳离子（Ca2+、Mg2+等）水化膜薄，膨胀倍数低，CEC 小；低价阳离子（Na+、K+等）水化膜厚，膨胀倍数高，CEC大。 • 钠基膨润土较钙基膨润土具有更高的吸水率和热稳定性能，更强的可塑性和粘 结性，以及更优异的胶体悬浮液触变性、润滑性。因此，钙基膨润土的钠化改 型是提高其应用价值和经济价值的有效途径之一。
• 首先，通过自然干燥，使原矿的水分从40％降至25％以下；然后将原矿破碎 至3～4cm；进一步采用干燥机干燥使膨润土的水分含量小于6％～12％。为 防止因蒙脱石结构变化而引起膨润土的性能改变，烘干温度应低于250℃，且 时间不易过长。 • 利用雷蒙磨将其粉磨至100～325目后，采用气流分级机进行分级，同时 去除长石、石英等砂质矿物，即得最终产品。
• • • • •
活性白土能脱去（吸附）油脂色素（包括α胡萝卜素、β胡萝卜素、叶黄素、 叶绿素、棉酚、氧化色素、蛋白质分解物、血红素、酶…等）、高分子有机大 分子。这种能力主要不是通过离子交换吸附，而是物理吸附。 活性白土在工业上应用很广，主要用于石油产品精炼、脱色，在油脂工 业中用于食用菜油的脱色，还有肥皂、塑料、树脂等方面的脱色等用途，如在 炼油工业中净化汽油、煤油和其它矿物油、石蜡、凡士林等。 在催化蒸馏石油时，使用活化膨润土可起到催化作用，使碳化物分解。在 催化工业中膨润土被用来净化粗苯，在300～450℃时，可作为催化剂载体。 活性膨润土具有乳化作用、亲和炭粒以及去污效力强，还起到改善肥皂 效率的一种分散剂作用、可代替部分油脂。 在油脂加工工业中，活性膨润土除具有脱色作用外，还可清除加工油脂 时所产生的不纯物。目前有些国家还用活性膨润土作人造奶油和其它人造油的 净化剂。
有机阳离子覆盖剂
有机阳离子覆盖剂分类
• 1.氨类有机阳离子覆盖剂 • 2.季铵盐类覆盖剂
多元胺覆盖剂
杂环氨基化合物覆盖剂
脂肪酸氨基酰胺覆盖剂
极性有机分子覆盖剂
有机膨润土的生产工艺过程
膨润土的提纯
• 膨润土的提纯方法一般分为物理提纯方法和化学提纯方法。物理提纯方法即选 矿提纯方法，又分为手选、风选（干法提纯）和水选（湿法提纯）等。 (1)手选 • 手选主要用于原矿蒙脱石含量较高的膨润土。在采矿场由人工将矿石中的大块 废石挑选出来，也可以根据应用领域的技术指标要求分地段、分层位采矿，分 别堆放，单独加工。其加工流程如下：
膨润土润滑脂
请在此输入您的副标题
简单概述
• 膨润土润滑脂是一类重要的非皂基润滑脂，是用改性膨润土稠化 矿物润滑油或合成润滑油制备的高温润滑产品。 • 用于生产膨润土润滑脂稠化剂，是经阳离子表面活性剂改性的蒙 脱石，蒙脱石晶体的相转变温度在700℃以上，它比皂基润滑脂的稠 化剂具有跟高的相转变温度，但是阳离子表面活性剂高温分解，基 础油高温挥发。所以，它的使用温度受到很大限制。
膨润土润滑脂的应用
膨润土润滑脂不但具有良好的耐热性，同时还具有良好的的机械安定 性和胶体安定性，所以广泛应用于冶金设备、铸造及轧钢设备、矿山重 型设备、大型汽车、铁道柴油机车，航空设备的轴承等等。
膨润土的结构和矿物学性质
生产膨润土润滑脂稠化剂是经阳离子表面活性剂覆盖生成的亲有机性膨润土， 所以，生产有机膨润土主要原料膨润土矿石和阳离子表面活性剂。
蒙脱石的结构
膨润土的分类与比较
膨润土与有机化合物的反应
目的 （1） 通过对反应和生成物的观察和分析，鉴定黏土矿物和有机化合物的分子 组成及机构； （2）改良土壤和改变处于生产过程中的黏土-水性体的胶体性质或流变性质； （3）制取有工业价值的有机黏土复合物。
反应类型及对比
有机膨润土覆盖剂的制备
有机膨润土的应用
有机膨润土，是由有机离子或中性分子以共价键、离子键、氢键、偶极键以 及德华力、库伦力与蒙脱石结合成的蒙脱石有机复合物。各种膨润土均具有亲 水疏油性，使其广泛应用在有机溶剂中失去了在水溶液中的一些优良特性，因 而在一些领域中的应用受到限制。 有机膨润土是一种触变性凝胶，属于非牛顿液体一类。其化学活性低， 即不溶解于有机液体中，又不与有机体系产生反应；但在有机溶剂中却可形成 触变性凝胶体，且具有亲油疏水性能。有机土抗稀酸和碱，防水性和热稳定性 好，能耐150~175℃高温，这些可贵的性质使其广泛应用在油漆、油墨、涂料、 化妆品、石油钻井的油包水泥浆、玻璃纤维及高压铸造工业等领域。
膨润土的改性
• 膨润土的表面改性是指用物理、化学、机械等方法对其表面进行处理，根据 应用的需要有目的地改变膨润土矿物表面的物理性质和化学性质，如表面结 构、表面能、电性、吸附性能和反应活性等，以满足其在不同技术或领域中 的应用，从而提高膨润土的性能及使用价值。 常用的膨润土改性措施有机械力活化、热活化、酸活化和有机活化等、
• 人工锂化是用锂离子置换蒙脱石层间可交换Ca2+，Mg2+等阳离子，将钙基膨润 土改型为锂基膨润土。其反应机理为： Ca（Mg）-膨润土+Li2CO3 →Li-膨润土+Ca（或Mg）CO3 Ca（Mg）-膨润土+LiCl →Li-膨润土+Ca（或Mg）Cl2 • 制备工艺： 提纯膨润土加水制成膏浆 → 加酸活化→ 加改型剂（碳酸锂溶液） 混碾→陈化 → 过滤 → 干燥（温度小于120℃）→粉磨包装。 • 锂盐的加入量直接关系到改型效果，根据膨润土原料的阳离子交换容量确定锂 盐的加入量，一般不超过5%。一定范围内，随锂盐加入量的增加制得的改性膨 润土的膨胀值增大；但锂盐加入量超过一定值后，膨胀值不再增加。 一般用Li2CO3进行改型。
• 对于原矿中蒙脱石含量只在30％～80％的低品位膨润土或所含长石、石英的粒 度较细的膨润土，要获得更高纯度的膨润土或蒙脱石，往往采用湿法提纯。工 艺流程如下：
膨润土原土 破碎 制浆（加分散剂） 沉降分离
悬浮液离心分离（加絮凝剂）
膨润土提纯的程度与膨润土原矿的物相组成、结构、粒度等直接相关。因此， 湿法提纯的影响因素较多，例如不同的固－液比、离心机的转数和离心时间、 加入分散剂（絮凝剂）的类型和用量以及膨润土矿浆的温度等都会影响最终产 品的质量。所以，必须根据原土的矿物特征选择适宜的提纯方法。
有机膨润土的制备
• 有机膨润土的制备有湿法、干法和预凝胶法三类。 • （1）湿法 分散膨润土经改型、提纯、精制，用长碳链有机阳离子取代蒙脱 石晶层间金属离子，使层间距扩大至1.7~3.0nm，形成疏水的有机复合物，再 经脱水、干燥、破碎成粉末产品。 • （2）干法 将含水量20%~30%的精选钠蒙脱石与有机覆盖剂直接混合，用专门 的加热混合器混合均匀，再经挤压，制成含一定水分的有机膨润土；也可进一 步烘燥、破碎成粉状产品，或将含一定水的有机膨润土直接分散于有机溶剂中 （如柴油），制成凝胶或乳胶体产品。 • （3）预凝胶法 类似湿法，是将膨润土分离、改型提纯。在有机覆盖过程中 加入疏水有机溶剂（如矿物油），把疏水的蒙脱石复合物萃取进入有机油，分 离出水相，再蒸发出去残留水分，直接制成有机膨润土预凝胶。
基础油
添加剂
膨润土润滑脂的制作工艺
•谢谢
锂基膨润土制备工艺如图所示。
活性白土的制备（活化）
• 经过酸化处理的膨润土称作活性白土又称漂白土，分子式为H2Al2（SiO3） 4·H2O，是一种具有微孔结构，比表面积大的多孔型白色-灰白色粉末，具有 强的吸附性。 • 酸化反应，实际上是一个溶解杂质，离子交换以及部分结构破坏的过程。 在酸化过程中，一些碳酸盐类等可被酸溶解的杂质矿物溶解后，提高了原料中 的蒙脱石含量； • 小半径高活性的H+取代蒙脱石层间可交换阳离子Ca2+、Mg2+、K+、Na+等，改 变蒙脱石矿物晶体的表面积电位，增加其吸附特性； • 在不改变蒙脱石层状结构骨架的情况下，强酸将蒙脱石八面体层边缘的部 分Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+，以及四面体层中边缘部分的Si4+溶出，使蒙脱石晶 格“松散”，晶体层两端孔道增大，增加其比表面积，可从原土的80m2/g增至 200-400m2/g。因此经酸化处理的膨润土具有强的化学活性和吸附性。
膨润土原矿 破碎 干燥 手选 粉磨 包装
• 根据膨润土的原矿情况，软质膨润土无须破碎，硬质膨润土则须利用颚式破碎 机或雷蒙磨将其破碎至粒径（Φ）为2cm左右的碎块；然后采用自然或加热干 燥去除水分（水含量≤12%~6%）；手选或用振动筛剔除Φ≥2cm的大块；最后 利用雷蒙磨将细粒矿石粉碎（约200目）。 • 风选（干法提纯）是目前普遍使用的膨润土提纯方法，该法适用于蒙脱石含 量高（蒙脱石含量大于80％）、粒度较细而脉石矿物石英、长石较粗的矿石。 其工艺流程如下：
•
膨润土的提纯、活化与钠化改型的联合处理工艺
→
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（4）膨润土原矿进行酸化、钠化、有机化的联合工艺 图所示。
流程如
膨润土的改型-人工锂化
• 锂基膨润土能够在有机溶剂中成胶，代替有机膨润土。锂基膨润土在水中、低 级醇及低级酮中有优良的膨胀性、增稠性和悬浮性，因而被广泛用于建筑涂料， 乳胶漆，铸造涂料等产品中取代各种有机纤维素悬浮剂。 • 我国目前生产的锂基膨润土主要用作铸造耐火涂料的悬浮剂。然而，天然锂基 膨润土资源很少，因此，人工锂化是制备锂基膨润土的主要方法之一。
膨润土的改型
• 蒙脱石结构单元层中的Si4+可被Al3+置换，八面体层内的Al3+常被Mg2+、Ca2+、 Fe3+、Zn2+、Li+、Na+等置换，从而使晶格中电荷不平衡，产生剩余负电荷，使 其具有吸附阳离子和交换性阴离子的能力，有较高的水化能。 • 由于这种性能，使蒙脱石层间充满nH2O层间水及可交换阳离子，对于不同成因 与产地的膨润土，其蒙脱石层间可交换性阳离子的种类与交换容量（CEC）有 较大的差别。其中，高价阳离子（Ca2+、Mg2+等）水化膜薄，膨胀倍数低，CEC 小；低价阳离子（Na+、K+等）水化膜厚，膨胀倍数高，CEC大。 • 钠基膨润土较钙基膨润土具有更高的吸水率和热稳定性能，更强的可塑性和粘 结性，以及更优异的胶体悬浮液触变性、润滑性。因此，钙基膨润土的钠化改 型是提高其应用价值和经济价值的有效途径之一。