[发明专利]铁蒙脱石粘土的开发利用技术方案

说明书

本发明属非金属矿山及化工技术领域。

1988年4月笔者在雷州半岛发现一种像膨润土一样的灰黄及灰绿色胶质粘土，经采样及由广东省地质测试研究中心测试查明它含铁蒙脱石达80%左右。但笔者查阅了大量有关粘土矿资料尚未见到对此种矿物的报道，更没有见到或听到过把它作为矿产加以开发利用的先例。笔者经初步研究认定它的某些物理、化学及工艺性能与膨润土矿相近;此外，通过崩解性、分散性、收缩性等对比试验发现它又与凹凸棒石或海泡石粘土矿很相似，故有作为类似膨润土、凹凸棒石及海泡石粘土矿加以开发利用的前景。为此特设计本技术方案，以求有兴趣实业家对此方案的实施后将铁蒙脱石粘土开采出来并加工成产品，作为膨润土、凹凸棒石及海泡石矿的代用品以及作其他产品加以利用，变土为矿，发展生产力，为社会增加新资源和财富。铁蒙脱石粘土性质虽近似膨润土、凹凸棒石及海泡石粘土矿，且又设计主要作为类似这三种矿产加以开发利用，但它毕竟还不是这三种矿，而是一种新型矿种，故现将本方案作为发明而申请专利。本发明是以如下方式完成的：

一、探讨铁蒙脱石粘土跟膨润土、凹凸棒石及海泡石粘土矿的区别

1、与膨润土矿的区别：蒙脱石为层状含水的铝硅酸盐矿物，它的主要化学组份是二氧化硅、三氧化二铝和水，氧化镁和氧化铁含量有时也较高。它的理论分子式为Si₈Al₄O₂₀（OH）₄。它的单位晶胞系由二层硅氧四面体中夹一层硅氧八面体所组成。晶胞平行迭置。蒙脱石八面体中的Al³⁺和（或）四面体中的Si⁴⁺往往部份（或全部）被其它阳离子（如H、Li、Na、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Cr、Ni、Fe、Ti、V、Mn等）置换或其晶层底面吸附了这些阳离子，以致形成一些蒙脱石化学变种，即粘土矿物中蒙脱石-皂石类矿物，其成员除有蒙脱石外，还有贝得石、绿脱石、皂石、锂蒙脱石、锌蒙脱石、铜蒙脱石、铬蒙脱石、镍蒙脱石等。其中蒙脱石又可再分为Na-蒙脱石、Ca-蒙脱石、K-蒙脱石、Mg-蒙脱石及H-蒙脱石。粘土中Na-蒙脱石含量高者即为钠质膨润土，Ca-蒙脱石高者即钙质膨润土或漂白土，Mg-蒙脱石高者即镁质膨润土，H-蒙脱石高者即氢（铝）质膨润土。换言之，含碱、碱土金属或氢的蒙脱石高之粘土，它们被统称为膨润土矿产。膨润土具有阳离子交换性、分散性、膨胀性、流变性、热稳定性、可塑性、粘结性等基本性能，故可作粘结剂、触变剂、增塑剂、增稠剂、润滑剂、悬浮剂、催化剂、干燥剂、过滤剂、澄清剂、脱色剂、吸收剂、吸附剂、絮凝剂、洗涤剂、填充剂、饲料添加剂、农药载体等，使用于动植物油炼制工业、石油工业、造纸工业、林业和水土保护、食品工业、化学工业、水净化和污水处理、洗涤剂工业、钻探工业、采矿冶炼工业、民用土木工程、陶瓷工业、农业、铸造工业、制药工业、染色颜料和涂料工业、焦油利用工业等部门。故膨润土是十分重要的非金属矿产资源，其价格也较贵。例如，1987年8月英国伦敦市场，200目钠质膨润土价130英磅/吨，相当于硅藻土助滤剂价330英磅/吨的39%;而且从1983年到1987年以来价格变化是前者大涨，后者未变。然而，蒙脱石-皂石类矿物中其他矿物，或因资源量很少，或因性质与膨润土不同而不作膨润土利用，或处于利用途径和方法探索阶段，故尚未被如像膨润土这样广泛的开发利用，当然也还没有把它们列入膨润土矿产之中。至于铁蒙脱石，它也应是蒙脱石-皂石类矿物的一个变种，是由于Fe³⁺以等价方式大量置换蒙脱石的八面体晶格中Al³⁺的位置或为晶层底面大量吸附而形成的。蒙脱石单一矿物含Fe₂O₃为0.06%;被Fe³⁺置换较少，Fe₂O₃低于5%时（一般为1-2.5%），构成膨润土矿;置换较多，物理性质发生显著变更，即由量变而到质变，形成铁蒙脱石;置换更多，Fe₂O₃在30%左右时，就形成绿脱石。因此，膨润土跟铁蒙脱石相比较，相同者，是同一个“族”，不同者，是两“家”;K、Na、Ca、Mg一蒙脱石超过50%的粘土，即为现在被人们所利用的膨润土;而富含铁蒙脱石的粘土还未被人们派上用场加以利用，只能还叫它为铁蒙脱石粘土，还不成其为有用矿产资源，当然，目前也还没有把它列入膨润土矿产之中。总而言之，并不是蒙脱石族矿物中各种蒙脱石均可构成现在所谓的膨润土矿产，而是有专门规定的，即仅是其中的碱、碱土金属或氢蒙脱石才行。