一種水鎂石復合吸水劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于非金屬礦粉體深加工領域，特別涉及一種對應用于人體生理衛生、干燥劑、農林、石油鉆采等行業的水鎂石復合吸水劑及其制備方法。技術合理利用了水鎂石礦所含成分的反應活性，采用粉碎、中和及聚合復合反應、后處理工藝過程，得到吸水、保水性能優、應用面廣、原料成本低的水鎂石復合吸水、保水材料。
【背景技術】
[0002]水鎂石也叫氫氧鎂石、纖水鎂石，化學式為Mg (OH)2，原礦石多呈可分為球狀、塊狀和纖維型狀集合體產出，解理面呈珍珠光澤或絲絹光澤，新鮮晶面與斷口現玻璃光澤，因含鐵、錳等雜質使礦石呈現淡綠色、黃色、褐紅色等。水鎂石礦在中國的遼寧、四川、陜西、吉林、河南等地有較廣泛資源分布和產出，自然產出的原礦水鎂石含量在30%-60%居多，對水鎂石含量多80%以上的精礦，一般采用物理選礦提純處理后得到。高品位、高白度、纖維狀水鎂石粉目前主要用做阻燃材料，其它品級原礦或精礦也用做提取Mg和MgO原料，對水鎂石進一步高溫煅燒加工的重燒鎂砂主要用于生產鎂質耐火材料等。
[0003]粉碎后的水鎂石礦粉在水中呈較強的堿性和反應活性，能同無機和有機酸發生酸堿中和反應，礦粉中的鎂元素由于反應活性強、質輕，用作復合吸水材料制備原料時，反應后的鎂及其形成的基團對氧、氫氧健有較強的親和力和束縛作用，較現多用的含硅酸鹽、鋁酸鹽型的礦物復合吸水材料中的S1、Al礦物組份對-0Η、Η20的吸附和束水作用更強。物性檢測表明，用水鎂石制備的復合吸水材料較膨潤土、高嶺土、凹凸棒土等復合吸水材料具有更高的吸水、保水倍數及水化穩定性。
[0004]吸水材料可廣泛用于人體生理衛生、農林、干燥劑、建筑堵漏、石油鉆采等領域，具有廣闊的應用市場和發展前景，但長期存在因原料售價高致使成品成本高、應用推廣難度大等缺陷，目前主要用于人體生理衛生領域，未能在農林等用量大的領域大量推廣普及應用。采用具有一定活性和束水功能的礦物同有機原料中具有吸水、保水功能的基團進行中和、偶聯、接枝、聚合反應，制備的材料是改善吸水材料性能、降低材料制備原料成本、擴大材料應用范圍和應用量的有效途徑。
[0005]丙烯酸是吸水材料用主要有機單體之一，目前聚合前常需用加堿如氫氧化鉀或氫氧化鈉預中和至一定中和度后再進行聚合反應，反應后的凝膠干燥后具有較好的吸水性能，但缺陷是成本高、耐鹽性差，而用膨潤土、高嶺土、凹凸棒土等改性的礦物復合吸水劑雖然一定程度降低了吸水材料制備成本，但耐鹽性沒有顯著改善，而水化穩定性確有較大降低，在水環境長時間使用時易析水、析堿，使應用壽命受到一定影響。
[0006]天然產出的水鎂石礦受產出環境影響，成分及含量變化較大，水鎂石礦物常同其它硅酸鹽、碳酸鹽礦物伴生，做其它應用時常需選礦提純處理；而作為吸水材料原料，尤其是針對農林領域應用的吸水材料，在沒有應用比重指標限制要求下，對同水鎂石伴生的其它礦物可不用分離處理，其原因是伴生礦物也能同丙烯酸、丙烯酰胺偶聯、接枝以致聚合，形成的 S1-o-c、S1-O-CO-, Ca-O-C, Ca-O-CO-等鍵同 Mg_0_C、Mg-O-CO-類似也具有一定的吸水、束水功能，僅是吸水、束水功能較Mg-O-C、Mg-O-CO-基團形成的功能稍差些。
[0007]水鎂石在吸水材料制備中，即用做中和劑也用做骨架填料，是因為過量添加的粉體由于同有機基體偶聯、接枝后仍具有吸水、保水功能，因而在復合吸水材料中可做為骨架填料對降低材料制備成本有較大的益處，因此，用水鎂石制備復合吸水材料較純有機吸水材料具有較好的成本優勢、應用領域和市場前景。
[0008]水鎂石復合吸水材料制備的整套工藝技術合理利用了水鎂石礦所含組分的活性和性能特性，采用粉碎、中和、聚合、后處理工藝過程，得到吸水性能優、應用面廣、原料成本低的水鎂石礦復合吸水材料，工藝具有原料及工藝路線選擇合理、加工過程能耗低、產品應用領域廣、性能優、產品成本低等顯著特點。

【發明內容】

[0009]本發明的目的在于提供一種針對水鎂石含量30%_95%的水鎂石礦制備具有吸水、保水性能的水鎂石復合吸水劑及其制備方法。
[0010]為實現上述目的，本發明的菱鎂石復合吸水劑制備包括以下步驟:
①、粉碎:將天然或提純產出的水鎂石制成粒徑d97為0.075mm的粉料；
②、中和及聚合反應:原料及按質量份配比為水鎂石粉20-60、丙烯酸20-30、丙烯酰胺20-40、(N、N)_亞甲基丙烯酰胺0.004-0.010、過硫酸銨0.05-0.20、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽
0.03-0.06、亞硫酸氫鈉0.005-0.03、水120-180，制備時加料順序及反應控制條件為:攪拌下將水鎂石粉加入計量水中，攪拌分散、溶解20分鐘，之后開動循環冷卻水下加入丙烯酸，以反應中和液溫度< 40°C控制丙烯酸加入速度，之后加入丙烯酰胺攪拌溶解20分鐘，繼續攪拌下冷卻反應液至15-25°C，通氮氣除氧下依次加入已配成水溶液的(N、N)_亞甲基丙烯酰胺、過硫酸銨、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、亞硫酸氫鈉溶液，反應生成初凝膠后停止通氮氣，繼續保溫4h ;
③、后處理:將保溫后的凝膠塊切粒、干燥，控制干燥后顆粒的105°C揮發份<10%，再粉碎得到吸水材料成品。
[0011]更具體說，所述步驟②用的(N、N)-亞甲基丙烯酰胺、過硫酸銨、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、亞硫酸氫鈉溶液是配成質量/體積濃度分別為0.4%、1%、4%、2%的純水溶液加入。
[0012]本發明所述制備方法制備的水鎂石復合吸水劑，其中，以水鎂石含量30%_80%的水鎂石原礦制備的復合吸水劑，可用于干燥劑、石油鉆采、農林行業，用水鎂石含量80%-95%的水鎂石精礦制備的復合吸水劑主要針對人體生理衛生領域應用。
[0013]本發明的有益效果
采用上述
【發明內容】
技術方案的本發明，合理利用水鎂石礦組分的反應活性、對水的親和及束縛力，通過粉碎、中和及聚合反應、后處理整套工藝制備過程，得到吸純水倍數為600-1100g/g、吸0.9%NaCl鹽水倍數為50-80 g/g的水鎂石復合高吸水、保水劑，制備技術具有原料成分利用合理、成品吸水性能優、應用面廣、產品成本低的技術及應用效果。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
一種水鎂石復合吸水劑，它的制備步驟如下: ①將水鎂石含量30%的水鎂石原礦用破碎機、粉碎機粉碎成粒徑d97為0.075mm的粉料；
②將原料及按質量份配比為:水鎂石粉60、丙烯酸20、丙烯酰胺20、(N、N)-亞甲基丙烯酰胺0.004、過硫酸銨0.05、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽0.03、亞硫酸氫鈉0.005、水120，反應時加料順序及控制條件為:先將水鎂石粉加入計量水中，攪拌分散、溶解20分鐘，開動循環冷卻水下加入丙烯酸，以控制中和液的溫度< 40°C控制丙烯酸加入速度，之后再加入丙烯酰胺攪拌溶解20分鐘，繼續攪拌下冷卻反應液至25°C，通氮氣除氧下依次加入按配比量已配成質量/體積濃度分別為0.4% (N,N)-亞甲基丙烯酰胺、1%過硫酸銨、4%偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、2%亞硫酸氫鈉的純水溶液，反應生成初凝膠體后停止通氮氣繼續保溫4h ;
③后處理:將保溫后的凝膠塊切粒、干燥，控制干燥后的顆粒105°C揮發份<10%，再粉碎得到吸水材料成品。
[0015]實施例2
一種水鎂石復合吸水劑，它的制備步驟如下:
①將水鎂石含量30%的水鎂石原礦用破碎