活性白土和颗粒白土的生产状况
活性白土和颗粒白土的生产状况
韩秀山1，许家亮1，李月芬3，王冲2
（1浙江三鼎科技有限公司，浙江绍兴， 312071；2临安福龙吸附剂厂，浙江临安）
摘 要：概述了活性白土和颗粒白土的生产现状和应用领域。
关键词：膨润土；活性白土；颗粒白土；
活性白土和颗粒白土是膨润土用于吸附杂质的的2个重要的品种，用量不算大，但性能独特，应用前景广阔。
我国活性白土的生产厂家约40个，年产量约为42万吨。最大的生产装置能力为5万t/a。活性白土的产地主要集中在东北、华北、华东等地区，产量占了全国的70%以上。
我国颗粒白土的生产厂家约6-7个，主要在临安、安吉、义县、抚顺、鄂州福等地,基本可以满足芳烃等行业的国内需要。
1活性白土
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℃以上便开始失去结晶水，其结构发生变化，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。
1．1活性白土的原料
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。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制作活性白土，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。
膨润土原矿粉碎到一定的粒度，才能与酸全面彻底地活性化，地面开采的膨润土含水高、质软不用干燥，采用直接高速打浆或湿法球磨，动力消耗低。
深井采掘的膨润土，硬如石、在水中不分散，湿法打浆或湿法球磨的成本，远远高于烘干和雷蒙磨制粉。原矿水分在＜20%的条件下，要重点研究改进烘干和磨粉的设备。活性白土的原料水分低于15%就能用。磨粉过程中只要去掉5%的吸附水。可以将热烟道气通入雷蒙磨。并改成开路操作。生产成本比湿法磨低得多。
1．2活性白土的加工生产方法
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。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、粉碎即得成品。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。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。半湿法生产工艺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高30％。汽相法技术是在有压高热汽相下对水、酸、土半干态拌匀，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，具有很广的实用价值，为我国活性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：用酸量和用水量分别降低50％左右，生产周期缩短1／2－1／3；污染轻，而易治理；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。
中国膨润土专业委员会专家组孔炳炎对活性白土生产工艺和设备优化设计提出了优化方案，这个方案满足了能生产出质量有竞争力的产品；投资省；机械设备运转和维修费用低；环保。总之生产成本要低。
这个方案将传统设计和优化设计生产成本归纳为表1。
表1 活性白土生产成本表（元/吨）
|
名称 |
单位 |
单价 |
传统工艺设备 |
优化工艺设备 |
||
|
数量 |
金额 |
数量 |
金额 |
|||
|
膨润土原矿 |
吨 |
20 |
1.78 |
89.0 |
1.63 |
81.5 |
|
98%硫酸 |
吨 |
400 |
0.667 |
266.8 |
0.488 |
195.2 |
|
煤 |
吨 |
300 |
0.4 |
120.0 |
0.21 |
63.0 |
|
电 |
度 |
0.55 |
146.0 |
80.3 |
130 |
71.5 |
|
水 |
吨 |
0.30 |
90 |
27.0 |
23 |
6.9 |
|
包装 |
45 |
45 |
||||
|
折旧 |
33 |
20 |
||||
|
废水处理费 |
35 |
25 |
||||
|
车间费用等 |
38 |
35 |
||||
|
合计 |
734.1 |
543.1 |
||||
表1是采用一般钙基膨润土为原料生产活性白土的对比状况，每道工序都搞优化，经测算每吨产品能降低车间成本191元，如果用高粘度钠镁基膨润土来生产活性白土，还需有消除胶质的处理过程。
节水型水洗建议也值得推广，节水型水洗方法如下：
已活化的泥浆加水20倍澄清后排出废酸液再用压滤机压出废酸集中后，用石灰中和排放。将滤饼打浆每吨干料加20吨水，作第二次洗涤和压滤。滤液作第一次水洗用。滤饼进入下一道烘干工段。该工艺，每吨活性白土用水量从90吨下降到20吨，可节水70吨。原来沉降水洗5-6次，每次有部份活性白土泥浆流失。中和时和石灰渣一起成为滤饼当作废料倒掉。一般损失占活性白土总量的5%，节水型工艺没有白浆流失，节水70吨计21元，减少产品流失5%计20元，合计增收42元，多压一次每吨活性白土多耗电10度计5.5元。收支相抵，每吨活性白土降低成本35.5元，购买压滤机和高压泥浆泵的投入比原来多建水洗槽的原工艺要省钱。
目前活性白土的生产工艺还存在三大难题需要解决：（1）对膨润土原土有一定的选择性，并非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，不可避免地要夹带油，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使用吸油率小的活性白土。
1．3活性白土的应用
在应用范围上，活性白土因比表面积大，其吸附能力强，脱色效率高，且活性度低，不与油脂及其它化学物质发生化学反应。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。食用油脱色剂产品用于各类植物油、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、棕榈油等。制糖脱色剂产品以富镁铝硅酸盐净化的成品糖为主，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。环境吸臭剂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。脱色后液体透明清亮，品质稳定，无异味。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。还可用于水分干燥剂，内服药物碱解毒剂，维生素A、B吸附剂，润滑油重合接触剂，汽油汽相精制剂等，以及中温聚合催化剂、高温聚合剂和制造颗粒白土的原料。另外，活性白土也可用于无碳复写纸显色剂中。
2颗粒白土
颗粒白土是以活性白土为主要原料经化学处理而成的，外观为不定型小颗粒状，它比活性白土有更高的比表面积，具有很高的吸附能力，广泛用于石化行业芳烃提纯，航空煤油精炼、矿物油、动植物油脂、制蜡及有机液体的脱色精制，也用于润滑油、基础油、柴油等油品的精制，脱除油品中残余的烯烃、胶质、沥青、碱性氮化物等杂质。
颗粒白土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、高温聚合剂的原料。
目前，无毒、不夹带、吸油率小、可用于食用油脱色精制和在石油催化上不会造成反应介质变色的的颗粒白土是需求热点。
2．1颗粒白土的生产状况
颗粒白土分两个类型,抗水型和非抗水型。
抗水型最早是美国公司开发的，是选用加拿大产的膨润土,经破碎,硫酸活化,水洗烘干分级精制而成,根据用户催化塔内流速不同,制备成各种粒度等级(最大为8目,最小60目),其主要特点是耐水性好,抗压强度高,比表面积大于3002/以上,颗粒越细比表面越高,特别适用于没有预先脱水的航空煤油上.其主要的缺点因为它是不均匀系统,报废颗粒白土内部尚剩余吸附能,没有也很难全部发挥出来,导致使用寿命较短。日本水泽公司采用先活化后挤压的产品也属于不抗水产品。
非抗水型是先活化后成型。日本水泽公司采用先活化后挤压的产品也属于不抗水产品。
日本水泽颗粒白土主要以挤压造粒为主.比表面积220–2802/.按形状分为粒状和无定形两种,而粒状又分粗粒为圆柱体,细粒为球形.除满足芳烃脱烯,航空煤油精制外,还有专门用于绝缘油精练。.
目前，我国颗粒白土主要有临安福龙吸附剂厂几个厂家在生产，主要是非抗水性颗粒白土，脱色力、活性较好,基本可以满足芳烃等行业的国内需要。
用于石化行业芳烃的颗粒白土所用的原料必须是传统工艺生产的活性白土，干法生产的或用凹凸棒土复配的都不能满足生产的要求。
临安福龙吸附剂厂就是专业生产用于石化行业芳烃的颗粒白土，其产品受到客户的好评。临安福龙吸附剂厂KBT颗粒白土的性能指标见表2。
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表2 临安福龙吸附剂厂KBT颗粒白土的性能指标
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我国还生产抗水型自然颗粒型颗粒白土，主要在辽宁义县,抚顺,湖北鄂州三地，抗水性好，但脱色力,活性度较低，在航煤中用得较多。
2．2颗粒白土的应用
颗粒白土主要用于芳烃或航空煤油的吸附脱杂。
苯,甲苯,二四苯等通称芳香烃,简称芳烃,是合成树脂和化纤的重要原料,芳烃中往往含有不饱和烃(烯烃),不宜用化学方法除去,也不能采用加氢的方法去加工成为烷烃.最佳的选择是采用物理吸附法,在为数众多的催化剂中筛选后,当今最为有效的吸附剂就是颗粒白土。
自国际上喷气式大型客机逐渐替代了螺旋浆飞机,因此航空煤油用量剧增.航空煤油中的不饱和烃,碱氮,胶质,色素必须除去,颗粒白土对石油中烯烃,胶质具有催化聚合吸附的能力；对碱性氮可通过离子交换的方式除去。
颗粒白土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、高温聚合剂的原料。
参考文献：（略）
作者简介：韩秀山（1963-），男，工学硕士，高级工程师，主要从事医药级蒙脱石、纳米蒙脱石、白陶土等项目研发及生产，现为浙江三鼎科技有限公司总工程师，全国非金属矿产品及制品标准化技术委员会委员，全国膨润土专家委员会委员。hxs388@126.com，13221596738，QQ269300801
李月芬（1964-），女，主要从事石化行业芳烃用颗粒白土的生产，现为临安福龙吸附剂厂厂长，13868077123
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