高效活性白土制备和工艺改进[1] (2)

第 27 卷第 4 期 非金属矿 2004 年 7 月
中 ,加热至 100 ℃进行活化反应 。活化好的膨润土
表 2 液固比对活性白土质量的影响 3
直接进行热分酸 (将活性白土与硫酸混合液趁热直 接通过抽滤机进行酸土分离) ,分离出的母液留作下 次反应备用 ,然后将活性白土漂洗至 p H 为 5 左右 , 烘干 、研磨即得高效活性白土 。 3 结果与讨论
淀池中的白土粒度小 ,质量轻 ,沉淀效果差 ,所以造 ～29g/ 100g ;蒙脱石含量 ,50 %～5813 %。
成约有三分之一的活性白土流失 。同时超细白土颗 2. 2 实验设备 高压反应釜 ,电热恒温水浴锅 ,真
粒的存在使得活性白土产品的过滤速度降低 ,生产 空过滤器 ,固体粉碎机 ,标准分样筛一套 ,激光粒度
d 90 29. 64
德国
5. 02
18. 17
43. 57
自制
6. 18
17. 83
44. 28
3. 3 粒度对活性白土质量的影响 这里指的粒度
注 : d10 、d50 、d90 ,代表累计百分含量 。
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摘 要 以辽宁某地膨润土为原料 ,对影响活性白土质量的主要生产工艺条件进行了较系统的试验研究 ,确定了最佳工艺条件 ,成功地 制备了脱色率 92. 88 %、过滤速度 21. 27mL/ mim 的高效植物油用活性白土 。指出提高活性白土过滤速度的关键在于原料土和白土的粒度 ,而 硫酸和洗涤水则可循环利用 。
关键词 膨润土 活性白土 粒度 制备 Key words bentonite activated white clay granularity preparation
目前 ,国内活性白土生产普遍存在工艺落后 、成 本高 、环境污染严重及产品质量低的问题 。同时国 内的白土需求 ,尤其是高效活性白土的需求旺盛 ,因 此活性白土市场潜力巨大 。本文以辽宁某地某活性 白土生产企业为例 ,分析了目前该企业工艺和产品 质量上存在的问题 ,并以产品膨润土为原料 ,对生产 高效活性白土的主要工艺条件作了较系统的试验研 究 ;对一些有助于提高产品过滤速度的助剂和硫酸 循环使用进行了试验 。通过控制粒度成功地制备了 脱色率 92. 88 %、过滤速度 21. 27mL/ mim 的高效植 物油用活性白土 。 1 白土生产现状和存在问题
图 2 硫酸浓度对白土质量的影响 3. 2 液固比的影响 液固比的大小直接影响物料 的分散程度 。表 2 是活化时间 5h 、活化温度 100 ℃、 硫酸浓度为 27 %时 ,脱色率和过滤速度随液固比变 化的关系 。增大液固比 ,可使蒙脱石与硫酸充分接 触 ,反应速度加快 。但增加液固比必然要增加酸和 水的用量 ,这样要增加生产成本 。所以 ,在保证物料 可充分分散的条件下 ,液固比的选择要适当 。由表 2 可看出 ,液固比为 2∶1 为比较合适 。
图 3 膨润土粒度对白土质量的影响 3. 3. 2 活性白土的粒度 :活性白土的粒度是决定其
质量的重要因素 。粒度越小 ,比表面积越大 ,其脱色
率和活性度也就越高 ;但粒度小的同时也带来了过
滤速度低的问题 。实验用激光粒度仪比较了国内 、
德国和自制样品的粒度分布 ,结果见表 3 。由表 3
可知 ,在脱色率基本相同的情况下 ,当德国样品的累
上洗涤工艺的不科学 ,使得反应液和洗涤水中还有 大量的酸和铝盐没有被利用 。我们采用热分酸方
法 ,即将反应后的酸土混合液通过真空过滤器进行 抽滤 ,回收全部反应液和洗涤水 ,循环用于膨润土的 活化和洗涤 。
在反应釜中 1000mL 浓度为 3. 15mol/ L 硫酸溶 液和 500g 膨润土 ,100 ℃反应 5h ,反应后进行热分 酸 ,分离出的母液用于下次活化反应 ,固体用 1000mL 水 水 洗 5 次 。取 上 次 生 产 中 的 一 洗 水 700mL ( 浓 度 1125mol/ L ) 和 回 收 母 液 240mL ( 2150mol/ L ) , 外 加 浓 硫 酸 60mL 重 新 配 成 3115mol/ L 的硫酸溶液进行第二次活化反应 。第二 次反应后 , 用上次水洗用的后四次洗涤水和外加 1000mL 水洗涤 ,如此循环 ,结果见表 5 。
影响活性白土质量的因素有很多 ,本次实验中 我们对白土质量影响较大的因素做了较系统的考 察 ;对于可提高产品过滤速度的助剂和硫酸的循环 使用也作了一些试验 。这里我们以生产植物油白土 为例 ,研究表明 ,对用于精制生产色拉油的植物油用 白土来说 ,要求活性白土脱色率高 、过滤速度快 、比 表面积大 ,而活性度对用于油品精制的白土意义不 大[3 ] 。所以 ,本文主要考察脱色率和过滤速度 。 3. 1 硫酸浓度的影响 硫酸的加入量是影响活性 白土质量的主要因素 ,它还关系到漂洗的难易程度 和水的耗量 。实验在活化温度 100 ℃、液固比 2∶1 、 活化时间 5h 的条件下 ,考察了硫酸浓度对活性白土 质量的影响 ,结果见图 2 。由图 2 可知 ,随着硫酸浓 度的增加 ,活性白土的脱色率逐渐增大 ,但当浓度大 于 27 %后 ,脱色率呈下降趋势 。这是因为硫酸浓度
4 8. 2 19. 5 0. 71 0. 92 0. 62
3 脱色率 = (原油吸光度 - 脱色后吸光度) / 原油吸光度 。
图 1 活性白土的生产流程
2 原料与实验方法 2. 1 主要原料 实验用原料为辽宁某地膨润土 ,其
原料经干燥和粗粉碎后 ,打浆配料 ,然后加一定 量硫酸 ,搅拌均匀压入活化罐反应 ,生成的活性白土 和母液一起进入水洗塔水洗 ,水洗后干燥 、研磨成活 性白土产品 。该工艺主要存在以下缺陷 : ①由于沉
化学组成 ( %) : SiO2 , 63. 40 ; Al2O3 , 10186 ; Fe2O3 , 3124 ; CaO , 6191 ; MgO , 2140 ; Na2O , 0138 ; K2O , 0139 ; TiO2 ,0124 。原料含水率 ,27 % ; 胶质价 ,5419 ～5815mL/ 15g ; 膨胀容 , 10mL/ g 左右 ; 吸蓝量 , 24
于超细颗粒的存在 。而过滤速度和脱色率成反比 , 325 目的膨润土粉 、浓硫酸按一定比例加入反应釜
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第 27 卷第 4 2004 年 7 月
期
非金属矿
Non2Metallic Mines
Vol. 27 J uly
No. 4 ,2004
高效活性白土制备和工艺改进
汪德生 张洪林 蒋林时 付 蕾
(辽宁石油化工大学环境工程系 ,辽宁抚顺 113001)
Байду номын сангаас
周期延长 。我们将该企业的植物油用白土与德国产 仪 ,图像分析仪 ,电镜 ,分光光度计和电子天平等 。
品进行了比较 ,结果见表 1 。通过比较 ,我们发现两 2. 3 实验方法 先将原料干燥 ,水分降至 10 %左
种产品的主要差距在于过滤速度 ,其主要原因是由 右后 ,用固体粉碎机把原料磨至 - 325 目 ,将水 、-
过高 ,使蒙脱石中的铝溶出过多 ,层状骨架结构被破
坏 ,比表面积缩小 , 使活性白土的 脱 色 率 降 低[4 ] 。
同时我们注意到脱色率提高的同时 ,白土的过滤速
度却明显下降 ,这是因为随着活化反应的越加充分 ,
形成了大量的超细白土颗粒 ,从而降低了过滤速度 。
所以 ,当酸浓度为 27 %时 ,白土的脱色率达 2. 88 % , 过滤速度为 21127mL/ mim ,均维持在较高的水平 。
第 27 卷第 4 期 非金属矿 2004 年 7 月
布均匀 ,从而实现了大粒度 、高过滤速度下的高脱色 率。 3. 4 活 化 时 间 对 白 土 质 量 的 影 响 活 化 温 度 100 ℃、硫酸浓度 27 %、液固比 2∶1 时 ,脱色率和过 滤速度随活化时间变化的关系 ,见图 4 。从图可看 出 ,脱色率随活化时间的延长呈先增加后降低的趋 势 。这是因为活化时间过长 ,破坏了原料结构 ,造成 脱色率降低 。所以 ,活化时间在 5h 左右比较理想 。 3. 5 其它影响活性白土质量的因素 除上述各种 因素以外 ,还有其它一些因素对产品质量有影响 。 比如 ,活化温度 、搅拌强度 、漂洗次数和烘干程度等 。 温度越高对活化反应越有利 ,但综合设备和成本等 因素 ,100 ℃左右是较合适的 ;活化反应还必须保证 一定的搅拌强度以使混合均匀 。总之 ,活性白土的 生产是一项比较系统 、复杂的工程 ,需要综合考虑各 种影响因素合理安排生产 。
表 1 国内外白土质量比较[1 ][2 ]
项 目
指标
国内 德国
一等品 合格品 样品 样品
脱色率/ %
≥ 90
80 100 100
豆油法 3 %加入量 3 / %
游离酸/ %
≤
水分/ %
≤
过滤速度/ (mL/ min)
≥
堆积密度/ (g/ mL)
88. 5 91. 2 0. 2 0. 11 0. 05 12 7. 4 8. 6
该企业现生产活性白土 、植物油用白土和颗粒 白土三种产品 ,生产工艺流程见图 1 。
要提高脱色率就必然降低过滤速度 ,这是目前活性 白土生产面临的难题之一 。 ②水洗效率低 ,洗水耗 量大 。 ③对环境污染严重 ,外排白土废水严重超标 , 高达 6000mg/ L 。
所以 ,我们要从生产工艺上入手 ,提高产品的过 滤速度 ,减少总的酸用量 。
Abstract The optimal technological conditions for preparing activated white clay wit h bentonite from Liaoning were obtained. The activated white clay wit h high decoloration rate and filtration velocit y was prepared successfully. The results showed t hat t he key point of increasing filtration ve2 locity of activated white clay lied in granularity. Moreover ,t he recycling of sulfuric acid and water2washing were discussed.
液固比 1∶1 115∶1 2∶1 215∶1
脱色率/ % 39163 85125 92188 93104
过滤速度/ (mL/ min) 24156 19187 21127 18136
3∶1
93116
18187
3 硫酸浓度 27 %、活化 5h 、活化温度 100 ℃。
包括两个方面 :一是原料粒度 ,即参加活化反应的膨 润土粒度 ,二是活化反应后所得活性白土的粒度 。 3. 3. 1 膨润土的粒度 :原料的粒度直接影响活化反 应的程度 ,粒度过大将造成活化困难 ,因此实验采用 粒度小的膨润土原料 。控制硫酸浓度 27 %、液固比 2∶1 、活化反应 5h ,考察各粒级膨润土对白土质量的 影响 ,结果见图 3 。从结果可看出 ,小粒级膨润土使 活化反应更充分 ,从而有利于提高脱色率 ;且在采用 水酸土加料顺序的活化反应中 ,小粒度膨润土颗粒 不会因原料崩解而在反应中产生大量超细颗粒 ,从 而在保证高脱色率的前提下 ,提高了白土过滤速度 。 所以 ,在活化反应中应使用细粒级膨润土 。
计百分含量为 90 %时的粒度为 43157μm ,而国内样 品仅为 29. 64μm 。通过镜下观察 ,我们可更直观地 看到两种白土产品粒度上的差异 。通过比较可看
出 ,国内产品粒径较小 ;而德国样品的粒度较大且分 表 3 国内外活性白土样品的粒度 (μm) 分布
样品 国内
d 10 4. 35
d 50 10. 35