本申请提供一种利用红色混合黏土矿物合成白色钾云母的方法，属于非金属矿深加工和纳米材料合成技术领域。该方法利用简单的一步水热反应将红色混合黏土转变为白色钾云母，既实现了红色矿物结构转白，又实现了矿物结构转变。产品批次稳定性好、粒度均匀，制备工艺简单，可潜在用于润滑材料、高分子材料填料、涂料、锂离子电池隔膜涂层、催化剂载体、杂化颜料、抗菌材料基体以及重金属、染料、抗生素吸附剂等多个方面，有利于拓展红色混合黏土矿物的应用领域，也有助于实现地方特色优势资源的高值化利用。值化利用。值化利用。
【技术实现步骤摘要】
一种利用红色混合黏土矿物合成白色钾云母的方法
[0001]本专利技术涉及一种利用红色混合黏土矿物合成白色钾云母的方法，属于非金属矿深加工和纳米材料合成
技术介绍
[0002]黏土矿物是大自然天然形成的一类特殊的非金属矿物，不仅具有独特的晶体结构和优异的胶体、吸附、载体、补强性能，而且还拥有源于自然、储量丰富、环境友好等人工合成材料无法比拟的优势。因此，作为不可或缺的重要基础材料，黏土矿物在农业、化工、环保、建材、生命与健康、新材料等国民经济诸多领域中发挥着极为重要的作用。
[0003]黏土矿物是我国的优势、特色矿产资源，远景储量极为丰富，但其中较大部分是典型的湖相或海相沉积型矿物，在成矿过程中会发生Fe(III)的类质同晶取代现象，同时形成多种伴生矿物，因而矿物的组成复杂，多呈现砖红色。其中，最具代表性的是我国内蒙古自治区和甘肃省境内储量巨大的红色黏土矿物，其远景储量达到30亿吨之多，所蕴藏的潜在应用价值不可限量。矿物组成分析结果表明，这类红色黏土是由凹凸棒石、伊利石、绿泥石、伊蒙混层黏土等黏土矿物和方解石、白云石、赤铁矿、石英等共生或伴生矿物组成。由于此类黏土矿物的组成复杂、颜色较深、性能较差，利用现有技术方法很难开发出附加值较高的产品，导致资源的利用率和产品的市场竞争力较低，制约了我国优势矿物资源的高效、高值开发和利用。
[0004]在相关技术中，常用提纯的方法来提高黏土中凹凸棒石含量的方法来改善其使用性能。中国专利CN102874826A公开了一种凹凸棒石黏土的提纯方法，具体是将凹凸棒石黏土分散在水中制浆，加入活化剂活化，加入酸除杂，陈化，重力沉降，多次离心分离，最后得到提纯凹凸棒石。中国专利CN103738975A公开了一种凹凸棒石黏土的提纯方法，采用制浆-加活化剂-陈化-沉降-分离等步骤来提高凹凸棒石的纯度。尽管提纯处理在一定程度上可以降低杂矿含量，提高凹凸棒石的纯度，改善使用性能。但由于红色混合黏土矿中矿物组成复杂，主要成分的含量不高，所以提纯工艺复杂、成本高、耗水耗能，提纯使用化学分散剂还会引起环境污染。此外，对于红色黏土矿物，即便经过提纯可以适度提高纯度，但却仍然无法消除矿物的红色。因此，利用常规提纯和改性方法很难显著提升混合黏土矿物的使用性能。
[0005]由于黏土矿物组分都是由硅氧四面体和金属氧八面体组成，所以在特定的反应条件下会发生晶体结构重组，从而转变成其他通过晶型重组转变成其它类型矿物或材料。中国专利CN103708483A公开了一种凹凸棒石原位晶型转变制备凹-蒙石的方法，利用凹凸棒石结构重组成新型矿物结构的方法显著提升了吸附性能；中国专利CN104445240A公开了一种凹凸棒石原位制备有机化混维纳米材料的方法，通过凹凸棒石晶型转变制备了性能优异的吸附材料。中国专利CN106315605B公开了一种利用低品位凹凸棒石黏土在强碱性反应条件下制备托贝莫来石的方法。中国专利CN105664843B公开了一种利用凹凸棒石黏土制备微纳介孔吸附微球的方法，通过引入硅酸镁提高了凹凸棒石的吸附性能，但得到的产物仍然
为红色。这些研究和专利技术结果表明，通过控制反应条件将混合黏土矿物进行结构转变是其有效利用的新途径。
[0006]钾云母是一种单斜晶系层状构造硅酸盐，其化学成分为KAl2(AlSi3O10)(OH)2，属云母族矿物。晶体呈假六方片状，集合体片状或鳞片状，具有玻璃光泽，硬度2.5～3，密度2.76～3.10g/cm3。具有很高的电绝缘性，耐热性和良好的机械性能。由于钾云母具有绝缘、耐高温、有光泽、物理化学性能稳定性、隔热性、弹性和韧性等特性，因而在日用化工、陶瓷、油漆、塑料和橡胶添料、建筑材料、润滑材料、焊条药皮保护层、高分子绝缘材料、造纸、沥青纸、珠光颜料、阻燃填料等方面得到了广泛应用。钾云母特有的二维层状结构使其可以插层或在高温条件下剥离形成二维纳米材料(中国专利CN104445235A)，也可以通过表面改性来提高粉体的分散性，制备超细云母粉(中国专利CN102732069B)。目前对于钾云母的研究和应用开发主要集中在制备复合材料(中国专利CN102492312B；CN101880350A；CN101844915A；CN109320990A；CN111297710A；CN105754075A)、抗菌材料(中国专利CN102660114A)、混凝土防冻剂(中国专利CN107098615A)、吸附材料(Journal of Hazardous Materials,2021,401:123249)等。近年来，用钾云母粉体制备纳米高岭石(中国专利CN107572542A)和用钾霞石粉体(KAlSiO4)合成纳米钾云母(中国专利CN107522208A)有相关专利报道，
[0007]但用红色混合黏土矿物一锅法反应制备出白度较好的白色钾云母，迄今没有相关研究报道，也没有工业应用的先例。
技术实现思路
[0008]本申请的目的在于提供一种利用红色混合黏土矿物合成白色钾云母的方法，通过调整原料配比和反应条件，将红色混合黏土矿物一锅水热反应转变为白色钾云母，同步实现了红色矿物转白和晶相转变，为我国储量丰富的红色混合黏土资源的高值化利用提供新思路。
[0009]本申请提供一种利用红色混合黏土矿物合成白色钾云母的方法，包括如下步骤：
[0010](1)将红色混合黏土矿物粉碎过200目筛后，与含有5％过氧化氢和2.5％硝酸的水溶液充分混匀，使矿粉中的水含量达到20～35％，然后依次进行三辊挤压研磨处理2次和空气等离子体球磨处理30～60min，得到活化的固态前驱体。
[0011](2)将固态前驱体按固液比1:9分散到络合性酸的水溶液中，然后再加入占黏土矿物质量0.025～0.1％的助剂谷氨酸，超声10分钟后进行机械搅拌使其充分混合均匀，然后在一定压力和140～208℃温度条件下水热反应2～11.5h；
[0012](3)待反应釜自然降温至室温后，将固体反应产物离心分离、洗涤、干燥、粉碎处理，得到白色的钾云母产品。
[0013]在一种可能的实施方式中，所述红色混合黏土矿物包括凹凸棒石、伊利石、绿泥石、伊蒙混层黏土、方解石、白云石、赤铁矿。
[0014]在一种可能的实施方式中，所述空气等离子体球磨处理时的放电电压为8～12kV，放电电源功率为1.0～2.5KW，转速为950～1450rpm。
[0015]在一种可能的实施方式中，所述络合性酸为乙二酸、乙二胺四乙酸和氨基磺酸中的至少一种。
[0016]在一种可能的实施方式中，所述络合性酸水溶液浓度为0.20～1.80mol/L。
[0017]在一种可能的实施方式中，所述的水热反应压力为3～5MPa。
[0018]本申请提供的一种利用红色混合黏土矿物合成白色钾云母的方法的有益效果包括：利用简单的一步水热反应将红色混合黏土转变为白色钾云母，既实现了红色矿物结构转白，又实现了矿物结构转变。产品批次稳定性好、粒度均匀，制备工艺简单，可潜在用于高分子材料填料、润滑材料、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用红色混合黏土矿物合成白色钾云母的方法，其特征在于：包括如下步骤(1)将红色混合黏土矿物粉碎过200目筛后，与含有5％过氧化氢和2.5％硝酸的水溶液充分混匀，使矿粉中的水含量达到20～35％，然后依次进行三辊挤压研磨处理2次和空气等离子体球磨处理30～60min，得到活化的固态前驱体。(2)将固态前驱体按固液比1:9分散到络合性酸的水溶液中，然后再加入占黏土矿物质量0.025～0.1％的助剂谷氨酸，超声10分钟后进行机械搅拌使其充分混合均匀，然后在一定压力和140～208℃温度条件下水热反应2～11.5h；(3)待反应釜自然降温至室温后，将固体反应产物离心分离、洗涤、干燥、粉碎处理，得到白色的钾云母产品。2.根据权利要求1所述的一种利用红色混合黏土矿物合成白色钾云母的方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文波，赵文廷，何庆东，刘翔宇，王雪，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：
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