一種閉式硝酸純化硅藻土的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化工技術領域，具體涉及一種高純度、高活性、高白度、低鐵硅藻土的制備方法，是一種閉式硝酸純化硅藻土的方法。
【背景技術】
[0002]娃藻土是無定形的生物成礦的娃質礦物。主要化學成分為非晶體二氧化娃，雜質成分主要包括A1203、Fe2O3^MnO, CaO、MgO、K2O, Na2O, P2O5和有機質。通常呈白色、灰白色、淺灰色、淺黃色和深灰色，質輕多孔。隨著資源的枯竭，優質硅藻土越來越少，低質量的硅藻土經過加工改性活化達到優質硅藻土的質量，是低質硅藻土開發的熱門領域。
[0003]我國娃藻原土的孔體積一般為0.45?0.98cm3/g。正是由于娃藻殼體具有大量的、有序排列的微孔，從而使硅藻土具有很大的比表面積，由于硅藻土的特殊的空隙結構，使得其具有很強的吸附性，其化學穩定性高，除溶于氫氟酸外，不溶于任何強酸，易溶于堿。另外硅藻土具有容重小、熔點高、隔熱、吸聲等特點。
[0004]在優質硅藻土資源日趨減少和硅藻選礦精土生產技術進入產業化的背景下，開發以中低品位硅藻土礦，經過的精選和提純，改善其活性等，對于我國低品位硅藻土資源的高效綜合利用、硅藻土助濾劑產業的可持續發展以及滿足相關應用行業對優質硅藻土助濾劑不斷增長的需求均具有重要的意義。其中硅藻土中的鐵元素存在制約了硅藻土的質量、品質和應用范圍，目前有堿煅燒、常壓沸酸洗法較為可行，但是處理后的鐵含量依然很高，堿法與S12高溫下會發生反應，對硅藻土結構有溶蝕破壞作用。常壓沸酸洗滌法的工藝環境苛刻，對結構亦有機械碰撞損傷，特別是當使用硫酸時。
【發明內容】
[0005]本發明的目的主要是針對現有工藝存在的問題，為了對中低品位硅藻土精煉和改性，提供一種閉式硝酸純化硅藻土的方法。要求在無需增加過大成本的條件下，不添加助溶劑或增白劑等其他物質，使得改性的硅藻土保留非晶態S12完美的生物多孔結構特性，處理后的硅藻土白度到達90以上，硅藻土 Si(V#量大于98%，鐵含量低于0.5%，大大提高產品的質量與使用化學活性。
[0006]一種閉式硝酸純化硅藻土的方法，包括以下步驟:
[0007]I)將初步提純的娃藻土分散至粒度達10?30 μ m，得到娃藻土粉體；
[0008]2)將步驟I)得到的硅藻土粉體與質量濃度為30?69 %的硝酸混合；
[0009]3)將經過步驟2)得到的混合物置于閉式耐酸反應釜中加熱，進行水熱反應；
[0010]4)反應結束，冷卻后將反應物從反應釜中取出，洗滌、干燥；
[0011 ] 5)將步驟4)得到的干燥物在氧化環境下煅燒0.5?lh，煅燒溫度300?450°C，冷卻后得到成品。
[0012]進一步，本發明在步驟2)，HNO3用量為Σ (xXn)的2?5倍；
[0013]其中Σ (xXn)為硅藻土粉體中除Si氧化物和Al氧化物以外的其他氧化物TnxOmy中金屬元素T的數目X與化合價η乘積的總和。
[0014]硅藻土粉體中除Si氧化物和Al氧化物以外的其他氧化物TnxOniy與HNO 3反應:
[0015]Σ [TnxOmy+ (X X η) ΗΝ03— χΤ (NO 3) n+yH20]
[0016]TnxOniy為 Fe 203、CaO、MgO、MnO, K2O, Na2O 等。
[0017]X表示任一種其他氧化物TnxOmy中金屬元素T的數目，
[0018]η表示該種其他氧化物TnxOmy中金屬元素T的化合價，
[0019]y表示該種其他氧化物TnxOmy中氧元素的數目，
[0020]m表示該種其他氧化物TnxOmy中氧元素的化合價，
[0021]Σ表不總和。
[0022]Σ (XXη)表示理論上進行完全反應所需的HNO3的總摩爾數。
[0023]所述步驟3)中，在溫度為85?200 °C進行水熱反應，反應時間為2?24h。
[0024]進一步，所述步驟3)中，加熱方式包括微波加熱。
[0025]更進一步，還包括在步驟3)進行水熱反應的同時震蕩反應體系。。
[0026]震蕩的產生方式包括對反應釜進行搖動、震動或翻滾，以及使用超聲裝置超聲處理反應體系。
[0027]所述步驟4)中，洗滌采用超聲波洗滌和/或熱水洗滌，所述熱水溫度為60?100°C，洗滌至硅藻土加純凈水pH顯示中性。
[0028]所述步驟4)中，干燥溫度為120?300 °C，干燥時間I?5h，以除去硅藻土的微孔中的水。
[0029]本發明的方法適宜處理經過初步提純得到的硅藻土精礦。初步提純包括用NaOH分散、初級攪拌擦洗，沉降除砂，用NaOH分散、初級懸浮分離，沉降分離，二次懸浮分離，二次攪拌擦洗、三次懸浮分離等過程。
[0030]本發明使用硝酸與硅藻土粉體在閉式耐酸反應釜中進行水熱反應(這就是本發明名稱“閉式硝酸純化硅藻土的方法”的由來)，形成Σ XT(NO3)n易溶物，經過洗滌除去Σ xT(NO3)n等易溶物和硝酸，并干燥除去硅藻土的微孔中的水，在煅燒步驟通過氧化充分，將硅藻土中有機物、碳除去，并保持硅藻土活性，得到高純硅藻土。在水熱反應時輔以震蕩可以讓反應器中硅藻土動起來與HNO3能夠充分接觸并能夠快速反應，而且反應物溶液在震蕩條件下快速擴散離開硅藻土骨骼，達到分離目的。
[0031]本發明的工藝方法改進了現有工藝的方法，在無需增加過大成本的條件下，不添加助溶劑或增白劑等其他物質，實現改性的硅藻土保留非晶態3102完美的生物多孔結構特性，處理后的硅藻土白度可以到達90以上，硅藻土 5丨02含量大于98 %，鐵含量低于0.5%。大大提高了產品的質量與使用化學活性。克服現有工藝存在的問題，使中低品位硅藻土品味得到升級和提高。另外由于硝酸回收方法較為簡單，也給本發明方法的實施帶來了便利。
【附圖說明】
[0032]圖1?圖4是本發明實施例1制備的高純度高活性高白度低鐵硅藻土 SEM圖。
【具體實施方式】
[0033]以下對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
[0034]實施例1
[0035]1、首先將初步提純的娃藻土精礦分散至粒度10?15 μm，得到娃藻土粉體；
[0036]2、然后將硅藻土粉體與質量濃度為30%的硝酸混合；ΗΝ03用量為Σ