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活性白土原料、生产技术、应用领域及发展前景分析
来源:中国粉体技术网    更新时间:2015-12-10 10:34:03    浏览次数:
 
      活性白土是用粘土(主要是膨润土)为原料,经无机酸化处理,再经水漂洗、干燥制成的吸附剂,外观为乳白色粉末,无臭,无味,无毒,吸附性能很强,能吸附有色物质、有机物质。在空气中易吸潮,放置过久会降低吸附性能。但是,加热至300摄氏度以上便开始失去结晶水,是结构发生变化,影响褪色效果。活性白土不溶于水、有机溶剂和各种油类中,几乎完全溶于热烧碱和盐酸中,相对密度2.3~2.5,在水及油中膨润极小。广泛用于矿物油、动植物油脂、制蜡及有机液体的脱色精制。还可用作水分干燥剂,内服药物碱解毒剂,维生素A、B吸附剂,润滑油重合接触剂,汽油气相精制剂等,还可用作中温聚合催化剂、高温聚合剂和制造颗粒白土的原料。

1原料
       过去人们只知道用膨润土作活性白土的原料,其实不然,具有粘土性质的矿土都可用作活性白土的原料,如高岭石粘土、蒙脱石粘土、海泡石粘土、凹凸棒石粘土等。
       高岭石粘土简称高岭土(kaolin),是一种以高岭石族矿物为主要成分、质地纯净的细粒粘土,外观呈白、浅灰等色,含杂质时呈黄、灰、黑色等。致密块状或疏松土状,有滑腻感,硬度小于指甲。比重2.4-2.6,干燥后有吸水性。耐火度可达1770-1790℃。可塑性低,粘结性小,具良好的绝缘性和化学稳定性。纯净的高岭土煅烧后色白,白度可达80%-90%。
       蒙脱石粘土又称膨润土、膨土岩、斑脱岩,是一种以蒙脱石为主要矿物成分的细粒粘土。外观一般呈白色、粉红色、浅灰色、淡黄色,当被杂质污染时可呈灰绿色、紫棕色及其他较深的颜色。疏松土状者光泽暗淡,致密块状者呈蜡状光泽。硬度1-2,性柔软。块状或土状,有滑感。比重2-3。吸水后体积膨胀,最大吸水量为其体积的8-15倍。具高可塑性和良好的粘结性,在水溶液中呈悬浮和胶凝状,还具有阳离子交换的特性。
      海泡石粘土是一种以海泡石为主要成分的粘土。外观呈黄褐、深灰、灰白等色,土块状,质软而轻,硬度1-2,比重2.4-2.65,具有粘性和可塑性,手触之有滑感。加水后能调成糊状,干后用锤击之可留下锤痕。
       凹凸棒石粘土是一种以凹凸棒石为主要成分的粘土,外貌与-般粘土无异,尤其是与蒙脱石粘土极为类似,而且两者常常共生。其野外鉴定标志是外观为土状,呈青灰、灰白、鸭蛋青色,土质细腻、有滑感,湿时具粘性和可塑性,干后质轻、收缩小。将它投入水中,嘶嘶发响,并崩散成碎块,但不膨胀。凹凸棒石粘土的性能和海泡石粘土一样,具有热稳定性、抗盐性、吸附性及较高的脱色能力。
       最近湖南用海泡石制成了活性白土,浙江又发现b轴无序高岭土也可以作活性白土 ,山东研制成功了用净水剂的残渣作活性白土的原料。这样活性白土的原料就更广泛。但我们通常所说的活性白土是指用膨润土作原料的活性白土。用海泡石制活性白土,要经过精选、酸活化等工序才能制成活性白土。精选是用水选, 液固比为5~10。水选后的悬浮液加0.5%的硫酸或1.5%的盐酸,煮沸30min,然后过滤、水洗、干燥、研磨即为产品,脱色率达可93%,超过国家标准脱色率90%的要求。
       凹凸棒粘土素以"千土之王,万种用途"蓍称,凹凸棒活性白土(无酸活性白土)具有脱色率高、不含残留酸等特点。

2  膨润土为原料的活性白土加工生产
       膨润土为原料的活性白土加工生产方法主要有全湿法、全干法、半湿法、汽相法、煅烧法等。
       传统的全湿法是将膨润土、硫酸、水混合后在搅拌的情况下加热到 100℃活化一段时间后洗涤、烘干、破碎即得产品。该方法最大的缺点就是耗酸量大,因而导致洗涤用水量大,环境污染严重,成本高。步骤依次为:选矿;原土打浆、提纯并排放沙砾和水;加入酸和水,在80~100℃下活化10-30min,同时以 1000r/min搅拌;吸滤,滤液循环至打浆提纯步骤,滤渣至下一步;干燥、粉碎;成品检测、包装。
       传统的全干法生产工艺是将少量硫酸和水与膨润土混合后充分搅拌,放置一段时间,然后烘干、分碎即得成品。这种方法虽然降低了用酸量,无废水排出等环境污染,但其产品质量较低,大大限制了其用途。步骤依次为:选矿;加入酸和水进行挤出法常温固相活化;干燥粉碎;成品检测、包装。
       半湿法生产工艺是将少量硫酸和水与膨润土混合后充分搅拌,在一定温度下活化(放置)一段时间,然后加入酸和水再进行第二步活化。步骤依次为:选矿;加入酸和水进行挤出法常温固相活化;加入酸和水活化;漂洗;压滤;干燥、粉碎;成品检测、包装。半湿法生产工艺则较好地解决了全湿法和全干法存在的问题,工艺简单,成本低,产品质量高。一般来说,半湿法生产工艺比传统的工艺耗酸量降低一半至三分之二(1/2~2/3),用水量也降低1/2~2/3,废水少,稍加处理即无环境污染,成本低,在相同情况下,产品质量比传统方法脱色力提30%。
       汽相法技术是在有压高热汽相下对水、酸、土半干态拌匀颗粒状态混合料,在静态下经汽相、液相、固相之间进行激烈的酸化反应形成半干态颗粒状酸化物,经漂洗等工序制备活性白土的一种新工艺技术。该技术把现有的湿法制白土和干法以及煅烧法生产活性白土技术的优点集为一体的技术方法,具有很广的实用价值,为我国白土生产提供一种新工艺技术。该技术与传统湿法制备活性白土工艺相比较具有如下优点:①用酸量和用水量分别降低50%左右,生产周期缩短1/2~ 1/3;②污染轻,而易治理;③占地面积少,设备利用率高,投资少,见效快并与现有湿法工艺流程和设备紧密衔接。根据工艺不同,活性白土还可联产硫酸铝、硅铝白硫酸钠、石膏等。
       目前活性白土的生产工艺还存在三点难题需要解决:
      (1)对膨润土原土有一定的选择性,并非对所有不同类型的膨润土都能生产出脱色率≥90%的高效活性白土,即另有一些类型的膨润土只能生产出脱色率≥ 80-85%的普通活性白土或半高效活性白土。活性度指标暂时还达不到H型(高活性度活性白土)对活性度的要求。因而它的使用范围受到了一些限制。
      (2)酸性废水的处理,目前石灰用量太大。
      (3)吸油率大。活性白土脱色使用量为油重的2%-5%。使用白土对油脂进行脱色,不可避免的要夹带油,夹带量一般为活性白土量的20%-50%,从而增加了炼耗和成本。目前,少数企业采用浸出法从活性废白土中将油分离出来,但分离后的油品由于白土的作用,色泽为乌黑,无法脱色出好的颜色。因此,国内油脂脱色部门希望吸油率小的活性白土。

3  应用范围
       活性白土因比表面积大,吸附能力强,脱色效率高;活性度低,不与油脂及其它化学物质发生化学作用;用于液体脱色过滤速度快,残液率低,如食用油脱色、制糖脱色等;脱色后液体透明清亮,品质稳定,无异味、不回色、不回酸;使用后的产品,经过适当处理可以进行二次利用,不会造成环境污染等系列产品优点而广泛应用于吸附剂、粒白土、无碳复写纸用显色剂中。
      (1) 食用油脱色剂级产品广泛适用于各类植物油、动物油和矿物油的脱色,如豆油、菜籽油、花生油、棉籽油、葵花籽油、棕榈油、椰子油、蓖麻油、茶油、玉米胚油、精糠油、麻油、桐油、红花油等。
      (2) 制糖脱色脱色级产品以富镁铝硅酸盐净化的成品糖,其色泽、还原糖含量、PH值、亚硫酸根离子含量、氯离子含量、蛋白质含量、熬糖温度及钙镁离子含量等均达到现行行业标准,节约脱色处理费用60%左右。脱色后的滤饼可作混合饲料,减少环境污染,实现综合利用。
      (3) 环境吸臭剂级产品产品具有良好的吸附异味功能,可以消除冰箱、宠物卧室、厕所及其它场所的异味。

4   经济效益分析
       膨润土原料价格约为250元/吨,普通活性白土国内市场价格约1200元-1500/ 吨。按1万吨/年活性白土的规模估算,设备和基建投资约为300-400万元,成本 600-700元/吨,年产值1400万元左右,利税600万元。若配套生产白炭黑、4A 分子筛等效益更高。
       膨润土是我国的优势资源,储量居世界第一位,但开发利用起步较晚,深加工技术落后、产品质量差、生产规模小,国内油脂脱色等部门用的优质活性白土尚需从国外进口。美国活性白土的生产能力已达到400万吨/年以上,而我国仅为20 万吨/年左右。椐统计,我国近年来对活性白土的需求量以每年7-8%的速度递增。经过国内市场的考察分析,仅就油脂精炼市场庞大,据业内专家预测,我国年产各种植物油约800万吨,进口油500-600万吨,其中精炼油占总数的1/2,约650 万吨。因此,生产高效活性白土市场前景广阔。


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