膨润土猫砂的加工与分析.docx
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膨润土猫砂的加工与分析
膨润土猫砂的分析与加工
建平县白家洼宝通膨润土矿122431
师连波
摘要;以中国膨润土之乡沙海白家洼宝通膨润土矿原料为试验样,探讨了膨润土部分理化指标与膨润土猫砂产品指标的相应关系,猫砂原料的辅料配加量及颗粒的干燥温度对产品性能的影响.确立了本企业膨润土猫砂的工艺条件与生产条件.
关健词;膨润土猫砂理化指标与产品性能的关系加工条件与产品性能关系生产方法
膨润土是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物,由于蒙脱石属于2:
1型的三层结构的硅铝酸盐矿物,每个晶层二层硅氧四面体中夹一层铝氧八面体构成,四面体中的部分硅离子被铝离子置换,八面本中的部分铝离子被镁离子置换,而产生永久的负电苻,致使膨润土表面带电,且有较强亲水特性。
膨润土的这一特性在用膨润土生产猫砂时得以充分的应用。
猫砂也称宠物垫土，用于排除家养宠物如猫，狗等粪便及其异味。
保持室内的环境卫生。
在过去的猫砂生产中,有木质猫砂,彩色猫砂，凹土猫砂，膨润土原矿颗粒猫砂以及膨润土加工生产的规则颗粒猫砂等。
通过长时间的应用证明膨润土生产的规则颗粒猫砂在市场上享有较高的市场份额。
但在我地区猫砂生产企业有的也存在着一定的不足之处，如猫砂在运输过程中的粉化问题，猫砂的结块形状不规范，有的生产企业产品部分存在试验穿底等。
这些问题严重影响着我地区猫砂向大规模，高质量的发展。
为打造中国膨润土之乡品牌猫砂，我们必需把产品的质量做优，生产规模做大，市场份额的拥有率做强。
而这里膨润土猫砂的产品质量是最关健的问题。
所以本文就膨润土猫砂生产过程中与质量相关的要素进行了具体的分析，并找出相关的影响条件，以供有关生产企业参考。
目前，猫砂还没有国家制定的统一标准及膨润土行业标准。
但根据膨润土猫砂市场的的实际观察与用户的应用反应。
膨润土猫砂应具备以下性能：
（1）有一定的去味能力，吸除宠物粪便的异味。
（2）有足够的吸水量，以保证宠物的尿液能全部吸入猫砂中去。
（3）猫砂在吸收宠物尿液后，形成的块体有一定的结块强度。
便于清理。
根据以上的条件，我地区的膨润土猫砂企业制定出了相应的膨润土企业猫砂检验标准。
标准如下表；
检测项目
质量标准
检验方法
色泽
气味
粉化率
白色，或微灰白色。
无异味
粉化率低于2%
目测
闻
标准测定1
颗粒规格
形状
0.8---3.8mm
20目,4mm标准筛,4mm筛上物〈5%；20目筛下物〈10%。
园形颗粒。
体积吸水率
〉350%
标准测定2
结块强度
〉15cm高处自由落下三次不碎。
标准测定3
PH值
〈9．5
标准测定4
标准测定1；称取20g膨润土猫砂样品，装入到10cmX15cm的自封袋中，将样袋提高至于水平面50cm高处自由落下10次，用100目标准筛筛分，称重计算。
标准测定2；称取50ml膨润土猫砂样品，放到150目标准筛中，一同称重M1，将盛有猫砂的标准筛放至蒸馏水水盆中，让水沫过猫砂1mm，浸泡5min，取出将筛边多余的水去掉称重M2。
吸水率=（M2—M1）/50的百分数就是体积吸水率。
标准测定3；在250ml烧杯中，加入约2/3的膨润土猫砂样品，用量筒量取25ml1.0%氯化钠溶液,倒到烧杯中猫砂样品中心处,5秒钟时,立即倒出,将试块提高到15cm处自由落下。
标准测定4;称取5.0g膨润土猫砂样品,装于50ml烧杯内,加蒸馏水25ml,搅拌5min后,用精密PH试纸检查。
一膨润土猫砂原料的选择
用于生产猫砂的膨润土有一定的选择性，不是所有的膨润土都适合用于猫砂的生产。
本试验选取了本企业（建平县白家洼宝通膨润土矿）几种膨润土进行猫砂颗粒的生产试验。
生产工序如下;将选定的膨润土原料自然条件下风干,使膨润土的水份在14%---15%之间,加碱2.5%用装载机搅拌均匀,自然陈化5—7天,在雷蒙机上加工成200目90%通过率的细粉.然后用球盘机造成一定规格的球状颗粒.经烘干机烘干.筛分,凉干得试验样品并测试.
膨润土原矿物化性能指标
料样
色泽
吸兰量
膨胀容
膨胀倍
吸水率
胶质价
A
浅白色
31.5g/100g
8.0ml/g
5.0ml/2g
140%
45ml/15g
B
浅黄绿色
43.0g/100g
11.5ml/g
7.0ml/2g
200%
55ml/15g
C
浅黄绿色
37.5g/100g
8.0ml/g
6.0ml/2g
195%
53ml/15g
D
浅白色
30.5g/100g
16ml/g
<5ml/2g
205%
62ml/15g
膨润土湿态加碱4%产品物化性能指标
料样
色泽
吸兰量
膨胀容
膨胀倍
吸水率
胶质价
A
浅白色
31.5g/100g
19ml/g
22ml/2g
465%
68ml/15g
B
浅黄绿色
43.0g/100g
61ml/g
36ml/2g
710%
45ml/15g
C
浅黄绿色
37.5g/100g
60ml/g
35ml/2g
685%
54ml/15g
D
浅白色
30.7g/100g
85ml/g
17.5ml/2g
585%
>500ml/15g
2.5%干式加碱膨润土粉生产猫砂指标
料样
色泽
去味能力
结块强度
体积吸水率
粉化率
A
合格
合格
较好
380
0.8
B
不合格
较好
一般
480
1.1
C
不合格
较好
一般
460
1.2
D
合格
合格
很好
430
0.6
通过上述试验,可选出D样膨润土生产的猫砂颗粒,其指标均好于A，B，C样。
通过上表可知;膨胀容高的膨润土原矿经钠化后其膨胀容也高的适用于生产膨润土猫砂.原料钠化后及钠化前的膨胀倍与胶质价的高低与其产品的性能关系不是十分的密切。
如果选膨润土原矿钠化后膨胀倍数很高的原料做生产基料,,生产的猫砂结块强度较低,成块较软。
猫砂的结块强度不合格。
二膨润土猫砂原料加碱量，对其产品性能指标的影响
加碱不能改变膨润土的蒙脱石含量,所以也就对去味能力无有改变,故下表去味能力不作试验参考.使用的样品为上述膨润土D样
SODA填加量
1.0
1.5
2.0
2.5
结块强度
>2次
>3次
>3次
>3次
体积吸水率
260
305
365
425
粉化率
3.2
2.2
1,0
0,5
通过上表可知;在原料选定的基础之上,膨润土猫砂产品的结块强度,体积吸水率,粉化率均随着加碱量的增加而提高.
三膨润土猫砂颗粒的干燥燥温度对指标的影响
使用的样品为上述膨润土D样.原料加碱为2.5%.
项目
100度
200度
300度
400度
体积吸水率
360
385
425
355
结块强度
>3次
>3次
>3次
>3次
从上表可以看出,随着膨润土猫砂处理温度的升高,其吸水率是先增后降。
结块强度的变化不大。
在200度以前增加不明显,到300度时,吸水率达到最大,而到400度时吸水率已大幅的下降。
对于膨润土其主要物相是蒙脱石，蒙脱石晶层间存在可交换性阳离子，被水分子包围形成水合阳离子，从其热分析特征可知，在135度---215度时，蒙脱石主要脱去的是部分层间水，失重介于15%----25%之间，随着层间水脱去，表面积开始增大，因而吸附水性增加。
当处理温度大于400度时，层间水全部脱去，层间距变小，吸附质不易进入层间使其吸附其它阳离子与水合分子的能力下降。
另外，可能是由于此时已无有与吸附质结合形成水合物的层间水也是导致吸水功能下降的另一原因。
因此，对膨润土猫砂干燥的最佳温度应为250度---300度之间。
四.猫砂原料膨润土吸蓝量对猫砂的去味能力的影响
作为宠物猫或狗的排泄物中的臭气主要为吲哚，氨类，丁烷一类。
在企业规定中猫砂的去味能力主要以闻为测验方法。
但在实际中由于受嗅觉的影响，不能准确确定猫砂的去味能力的大小。
所以本试验采用吸附率方法进行测试。
其方法是将装有吸附质；浓氨水，无水乙二胺，二乙胺（与猫狗粪便的臭气体成分接近）的敞口试剂瓶放入干燥器（底部装有硅胶干燥剂）中，同时将装有定量猫砂吸附剂的称量瓶一并放入干燥器内，加盖，用凡士林密封，放入25度左右的恒温箱中，让其静止吸收24小时后，用分析天平准确称量其增重，计算其吸附率。
下表用不同吸蓝量的猫砂（测试前试样均在烘箱内以105度----110度干燥2小时）测试吸附率。
吸蓝量
26g/100g
30g/100g
36g/100g
44g/100g
吸附率
7.97%
8.28%
9.75%
11.32%
通过上表可知;猫砂的吸蓝量越高其吸附率也就高,去味能力也越好.猫砂的去味能力是由膨润土本身的性质所决定的,主要来自膨润土的纯度与膨润土的蒙脱石含量及膨润土的阳离子交换容量。
所以在其它指标均优的条件,应尽量选择蒙脱石含量高,色泽较浅的膨润土做为猫砂加工的首选原料。
五膨润土猫砂加工过程中辅助添料
1膨润土粉加工颗粒时，加入0.1%---0.3%的高锰酸钾试剂,以增强清除异味,杀菌和消毒效果.
2膨润土粉加工颗粒时,加入1%的水玻璃溶液,可以有效的降低猫砂颗粒的粉化率.
3猫砂颗粒封装前加入少量带颜色的颗粒,以增加其产品的美观性.
4猫砂颗粒封装前加入0.05%的颗粒香料,以增加其产品的清香味.
六.膨润土猫砂加工工序及设备
1雷蒙机加工工序;将选好的膨润土原料,自然干燥至水分含量为14---15%左右。
按膨润土干基料的2.5%加入优质碳酸钠，用装载机或混料机械将膨润土与碳酸钠混均，在常温为15度以上陈化5—7天。
上雷蒙机加工成品200目90%通过率粉体产品。
2球盘机加工工序；将加工好的膨润土粉，加到球盘机中，根据要求可加入适量的高锰酸钾溶液与水玻璃水溶液，加工成颗粒均匀的粒径在0.8—3.8膨润土颗粒。
球盘机加水以点滴状加入，以便形成膨润土颗粒。
3烘干机加工工序；将球盘机加工的膨润土颗粒，用输送带送到烘干机的入料口，在干燥机械中干燥成产品水分要求指标，控制猫砂颗粒水分由调整烘干机的转数来实现。
膨润土猫砂的含水率也是一个较重要的指标,水份含量不宜控制过高,一般应控制在6—8%左右.特别是干燥后的产品在冷却时的吸水控制相当关键,在空气相对湿度大于50%时,此时的产品冷却就要采取一定的措施,防止吸收水份过高.否则产成品在复次吸水后,吸水量大于8%时,产品的运输粉化率将增大,产品的其它性能指标也会相应降低.
4分样筛加工工序；将烘干机干燥的产品直接送入分样筛进行筛分并进行相应的冷却，将合格的产品先装入50Kg的编织袋中冷却至常温。
5自动计重封装机加工工序；将冷却好的猫砂产品与彩色猫颗粒及香料按一定的比例加到自动计重封装机上，计重装袋（小包装），压封。
产出规格产品。
结语：
生产猫砂用膨润土的色泽应选择白色或浅白色原料。
膨胀容高的膨润土原矿经钠化后其膨胀容也较高的，适用于生产膨润土猫砂。
原料钠化后及钠化前膨胀倍与胶质价的高低与其产品性能关系不是十分密切。
膨润土原矿钠化后膨胀倍很高的原料做生产基料，生产出的猫砂结块强度相对较低。
其原料在生产加工过程中的加碱量以满足产品指标为原则，加碱量的高低直接影响产品的运输粉化率，体积吸水率与结块强度，应综合3个指标选择适当的加碱量，做到用最低的生产成本产出合格的产品。
干燥设备以旋转筒式外加热的为最佳，这样的设备对猫砂的干燥温度十分有利。
烘干设备以猫砂接触的热源温度为250℃-350℃为最佳温度，不应高于400℃。
高吸蓝量的膨润土猫砂具有较强的去味能力。
加工工序为：
膨润土猫砂原料加1.5%—3.0%的碱（由具体情况而定）用雷蒙机加工成200目90%的粉体,再在球盘机中加水加杀茵消毒剂加工成直径为2—5mm猫砂颗粒，通过输送设备将猫砂颗粒送入烘干机干燥。
干燥出的成品筛分，冷却至常温,加入0.5%的颗粒香料,分装包装成产成品。
由于我国膨润土资源十分丰富，储量大，产地广，成因条件不同，所以其不同产地的膨润土物化性能有很大差别，即是同一矿区不同层位的膨润土性能也不同，是否适合用于生产猫砂产品，必须对其物化性能和加工性能进行选择。
所以此猫砂颗粒用膨润土生产条件与生产方法仅供生产企业参考。
参考文献
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3.师连波；冶金球团用膨润土试验与分析，非金属矿，2010,3,22--25.
4.姜桂兰,张培萍;膨润土加工与应用{m}U北京;化学工业出板社.2005
建平县白家洼宝通膨润土矿；实验室。
2010年08月
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