本發(fā)明涉及非金屬礦的改性，具體涉及一種凹凸棒土的改性方法。
背景技術(shù)：
凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石為主要組分的一種粘土礦物。凹凸棒土為一種晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有獨特的層鏈狀結(jié)構(gòu)特征，在其結(jié)構(gòu)中存在晶格置換，幫晶體中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀。凹凸棒石具有獨特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質(zhì)和較高的吸附脫色能力。其理想的化學(xué)分子式為Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O，具有介于鏈狀結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)之間的中間結(jié)構(gòu)。凹凸棒石呈土狀、致密塊狀產(chǎn)于沉積巖和風(fēng)化殼中，顏色呈白色，灰白色，青灰色，灰綠色或弱絲絹光澤。土質(zhì)細(xì)膩，有油脂滑感，質(zhì)輕、性脆，斷口呈貝殼狀或參差狀，吸水性強。濕時具粘性和可塑性，干燥后收縮小，不大顯裂紋，水浸泡崩散。
凹凸棒土的優(yōu)良性能使得其應(yīng)用越來越廣泛，在實際使用中由于存在著純度不均以及黏合性不強等問題，需要對其進(jìn)行改性以更加滿足對結(jié)構(gòu)材料的需求。申請?zhí)?CN200510040601.6 的專利中，給出了經(jīng)過自然風(fēng)化、改性處理、配料、攪拌、墨粉和檢測等步驟實現(xiàn)對凹凸棒石棒土粘度的加工，該專利的改性處理步驟之前是自然風(fēng)化這個步驟，需要耗費30-120天的時間，效率較低，而且改性所需要的浸泡時間也長，純度不高，改性不夠徹底，效果不甚理想。在凹凸棒土的酸化改性中，還存在著一個大問題，當(dāng)酸性的濃度過大，凹凸棒土中八面體陽離子近乎完全溶解時，四面體結(jié)構(gòu)會失去支撐而發(fā)生崩塌，無法徹底改性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種凹凸棒土的改性方法，該改性方法簡單、成本較低，明顯提高了凹凸棒土的比表面積，增加了吸附性能。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種凹凸棒土的改性方法，包括以下步驟：
（1）凹凸棒土的提純：取凹凸棒土研磨、粉碎至粒徑為5-10mm的顆粒，過20-60目篩，加入凹凸棒土質(zhì)量15-25倍的去離子水，使用恒速攪拌器攪拌，保持300-400r/min，攪拌2-4小時后，放入超聲波清洗儀中超聲15-30分鐘，靜置，減壓抽濾，于80-100℃
干燥2-3小時；
（2）凹凸棒土的改性：在20-30℃水浴攪拌條件下，將步驟（1）提純的凹凸棒土中緩慢滴加質(zhì)量為凹凸棒土的3-5倍、濃度為10-16%的鹽酸溶液，在2-4小時內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)攪拌1-2小時；
（3）凹凸棒土的再次改性：對步驟（2）的反應(yīng)物進(jìn)行加熱，加熱到40-60℃，滴加碳酸鉀的飽和水溶液，不斷測量體系的pH值，當(dāng)pH值達(dá)到5.0-6.2時，停止滴加，靜置冷卻；
（4）凹凸棒土的后處理：將步驟（3）的反應(yīng)物進(jìn)行減壓抽濾，于90-110℃干燥2-3小時，粉碎，過60-100目篩即得到改性的凹凸棒土。
優(yōu)選地，所述步驟（1）粉碎至粒徑為8mm的顆粒。
優(yōu)選地，所述步驟（1）過40目篩。
優(yōu)選地，所述步驟（2）鹽酸溶液的濃度為12%。
優(yōu)選地，所述步驟（3）加熱到55℃。
優(yōu)選地，所述步驟（3）當(dāng)體系pH值達(dá)到5.6時，停止滴加。
優(yōu)選地，所述步驟（4）干燥2.5小時。
優(yōu)選地，所述步驟（4）粉碎后過80目篩。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
本發(fā)明的凹凸棒的改性方法主要有凹凸棒土的提純、凹凸棒土的改性、凹凸棒土的再次改性、凹凸棒土的后處理四個步驟，首先加入去離子水?dāng)嚢琛⒊?、抽濾進(jìn)行凹凸棒土的提純，改性和再次改性利用加入鹽酸溶液和碳酸鉀的飽和水溶液進(jìn)行反應(yīng)，酸性環(huán)境和鉀鹽將凹凸棒土進(jìn)行改性。本發(fā)明方法簡單、成本較低，提高了凹凸棒土的提純純度，明顯提高了凹凸棒土的比表面積，增加了吸附性能和粘合性。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
實施例1.
本實施例凹凸棒土的改性方法，包括以下步驟：
（1）凹凸棒土的提純：取凹凸棒土研磨、粉碎至粒徑為8mm的顆粒，過40目篩，加入凹凸棒土質(zhì)量15-25倍的去離子水，使用恒速攪拌器攪拌，保持300-400r/min，攪拌2-4小時后，放入超聲波清洗儀中超聲15-30分鐘，靜置，減壓抽濾，于80-100℃
干燥2-3小時；
（2）凹凸棒土的改性：在20-30℃水浴攪拌條件下，將步驟（1）提純的凹凸棒土中緩慢滴加質(zhì)量為凹凸棒土的3-5倍、濃度為12%的鹽酸溶液，在2-4小時內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)攪拌1-2小時；
（3）凹凸棒土的再次改性：對步驟（2）的反應(yīng)物進(jìn)行加熱，加熱到55℃，滴加碳酸鉀的飽和水溶液，不斷測量體系的pH值，當(dāng)pH值達(dá)到5.6時，停止滴加，靜置冷卻；
（4）凹凸棒土的后處理：將步驟（3）的反應(yīng)物進(jìn)行減壓抽濾，于90-110℃干燥2.5小時，粉碎，過80目篩即得到改性的凹凸棒土。
本實施例的凹凸棒土的粘度較之直接用清水浸泡24小時的凹凸棒土粘度增加 22-25％，比表面積增加了5 倍，與單純的一次性鉀鹽改性或酸化改性相比，改性效率提高了18-25％。
實施例2.
本實施例凹凸棒土的改性方法，包括以下步驟：
（1）凹凸棒土的提純：取凹凸棒土研磨、粉碎至粒徑為5mm的顆粒，過20目篩，加入凹凸棒土質(zhì)量15-25倍的去離子水，使用恒速攪拌器攪拌，保持300-400r/min，攪拌2-4小時后，放入超聲波清洗儀中超聲15-30分鐘，靜置，減壓抽濾，于80-100℃
干燥2-3小時；
（2）凹凸棒土的改性：在20-30℃水浴攪拌條件下，將步驟（1）提純的凹凸棒土中緩慢滴加質(zhì)量為凹凸棒土的3-5倍、濃度為10%的鹽酸溶液，在2-4小時內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)攪拌1-2小時；
（3）凹凸棒土的再次改性：對步驟（2）的反應(yīng)物進(jìn)行加熱，加熱到40℃，滴加碳酸鉀的飽和水溶液，不斷測量體系的pH值，當(dāng)pH值達(dá)到6.2時，停止滴加，靜置冷卻；
（4）凹凸棒土的后處理：將步驟（3）的反應(yīng)物進(jìn)行減壓抽濾，于90-110℃干燥2小時，粉碎，過60目篩即得到改性的凹凸棒土。
本實施例的凹凸棒土的粘度較之直接用清水浸泡24小時的凹凸棒土粘度增加 16-20％，比表面積增加了4倍，與單純的一次性鉀鹽改性或酸化改性相比，改性效率提高了16-19％。
實施例3.
本實施例凹凸棒土的改性方法，包括以下步驟：
（1）凹凸棒土的提純：取凹凸棒土研磨、粉碎至粒徑為10mm的顆粒，過60目篩，加入凹凸棒土質(zhì)量15-25倍的去離子水，使用恒速攪拌器攪拌，保持300-400r/min，攪拌2-4小時后，放入超聲波清洗儀中超聲15-30分鐘，靜置，減壓抽濾，于80-100℃
干燥2-3小時；
（2）凹凸棒土的改性：在20-30℃水浴攪拌條件下，將步驟（1）提純的凹凸棒土中緩慢滴加質(zhì)量為凹凸棒土的3-5倍、濃度為16%的鹽酸溶液，在2-4小時內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)攪拌1-2小時；
（3）凹凸棒土的再次改性：對步驟（2）的反應(yīng)物進(jìn)行加熱，加熱到60℃，滴加碳酸鉀的飽和水溶液，不斷測量體系的pH值，當(dāng)pH值達(dá)到5.8時，停止滴加，靜置冷卻；
（4）凹凸棒土的后處理：將步驟（3）的反應(yīng)物進(jìn)行減壓抽濾，于90-110℃干燥3小時，粉碎，過100目篩即得到改性的凹凸棒土。
本實施例的凹凸棒土的粘度較之直接用清水浸泡24小時的凹凸棒土粘度增加 18-22％，比表面積增加了5倍，與單純的一次性鉀鹽改性或酸化改性相比，改性效率提高了18-23％。
實施例4.
本實施例凹凸棒土的改性方法，包括以下步驟：
（1）凹凸棒土的提純：取凹凸棒土研磨、粉碎至粒徑為6mm的顆粒，過60目篩，加入凹凸棒土質(zhì)量15-25倍的去離子水，使用恒速攪拌器攪拌，保持300-400r/min，攪拌2-4小時后，放入超聲波清洗儀中超聲15-30分鐘，靜置，減壓抽濾，于80-100℃
干燥2-3小時；
（2）凹凸棒土的改性：在20-30℃水浴攪拌條件下，將步驟（1）提純的凹凸棒土中緩慢滴加質(zhì)量為凹凸棒土的3-5倍、濃度為16%的鹽酸溶液，在2-4小時內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)攪拌1-2小時；
（3）凹凸棒土的再次改性：對步驟（2）的反應(yīng)物進(jìn)行加熱，加熱到50℃，滴加碳酸鉀的飽和水溶液，不斷測量體系的pH值，當(dāng)pH值達(dá)到5.8時，停止滴加，靜置冷卻；
（4）凹凸棒土的后處理：將步驟（3）的反應(yīng)物進(jìn)行減壓抽濾，于90-110℃干燥2.2小時，粉碎，過100目篩即得到改性的凹凸棒土。
本實施例的凹凸棒土的粘度較之直接用清水浸泡24小時的凹凸棒土粘度增加 20-25％，比表面積增加了5倍，與單純的一次性鉀鹽改性或酸化改性相比，改性效率提高了20-24％。
實施例5.
本實施例凹凸棒土的改性方法，包括以下步驟：
（1）凹凸棒土的提純：取凹凸棒土研磨、粉碎至粒徑為9mm的顆粒，過50目篩，加入凹凸棒土質(zhì)量15-25倍的去離子水，使用恒速攪拌器攪拌，保持300-400r/min，攪拌2-4小時后，放入超聲波清洗儀中超聲15-30分鐘，靜置，減壓抽濾，于80-100℃
干燥2-3小時；
（2）凹凸棒土的改性：在20-30℃水浴攪拌條件下，將步驟（1）提純的凹凸棒土中緩慢滴加質(zhì)量為凹凸棒土的3-5倍、濃度為14%的鹽酸溶液，在2-4小時內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)攪拌1-2小時；
（3）凹凸棒土的再次改性：對步驟（2）的反應(yīng)物進(jìn)行加熱，加熱到60℃，滴加碳酸鉀的飽和水溶液，不斷測量體系的pH值，當(dāng)pH值達(dá)到6.0時，停止滴加，靜置冷卻；
（4）凹凸棒土的后處理：將步驟（3）的反應(yīng)物進(jìn)行減壓抽濾，于90-110℃干燥3小時，粉碎，過100目篩即得到改性的凹凸棒土。
本實施例的凹凸棒土的粘度較之直接用清水浸泡24小時的凹凸棒土粘度增加 16-18％，比表面積增加了5倍，與單純的一次性鉀鹽改性或酸化改性相比，改性效率提高了16-20％。
本發(fā)明的凹凸棒土改性方法方法簡單、成本較低，提高了凹凸棒土的提純純度，明顯提高了凹凸棒土的比表面積，增加了吸附性能和粘合性。
以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。