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高岭土的加工技术及工艺流程

添加时间:2021-05-12 15:01 文章来源:未知 作者:admin 【字体:
高岭土的加工工艺随着原矿性质、产品用途及产品质量要求的不同而不同。总体来说,高岭土的加工技术包括:提纯增白、超细加工、改性等。
 
1、提纯
高岭土的主要矿物是高岭石和多水高岭石,除高岭石族矿物外,亦常伴生有蒙脱石、伊利石、叶腊石等黏土矿物,石英、长石、铁矿物、钛矿物等非黏土矿物及有机质。为生产出能满足各工业领域需求的高岭产品,常采用物理法、化学法及高温煅烧法对高岭土进行提纯除杂。物理提纯法主要利用不同矿物的粒度、密度、磁性及表面吸附性等物理性质的差异分离出一些非黏土矿物,包括手选法、水选法、浮选法、磁选。化学提纯及漂白主要用于除去高岭土中含铁矿物,主要方法有酸浸法、氯化法、碱处理法、还原法、氧化及氧化还原联合法。高温煅烧法是除碳增白的最佳方法,亦是煤系地层高岭土必须的加工方法。通常在650~1050℃下煅烧,使高岭土物相彻底改变,同时部分杂质挥发,达到提高白度及绝缘性的效果。有时也可采用氯化焙烧、氧化焙烧等高温处理方法,除去高岭土中的铁、钛元素。
 
2、超细加工
高岭土超细加工的方法主要有:机械粉碎法、分级法、插层-剥片法及化学合成法。机械粉碎法主要利用了矿物层状结构的特点,在外力作用下,破坏层与层之间的作用力,从而达到超细化的目的,但能耗较大。分级法主要根据斯托克斯法则将高岭土在液体中沉降得到超微细高岭土,但成本高,产出率低。插层-剥片法主要利用插层作用使高岭土中矿物层间膨胀,键合力大为减弱,除去插层客体后,原来堆垛的片状高岭石就自然分解成小片状的高岭石,达到自然剥离的目的。化学合成法一般采用岩石矿物或铝硅凝胶为原料采用水热法得到超微细合成高岭石。其纯度高、悬浮稳定性好、光散射性好,同时其他性能俱佳。
 
粒度是衡量高岭土产品质量的重要指标之一,同时高岭土的粒径大小及分布亦是影响其黏度的重要因素。目前对超细高岭土的研究主要集中在插层-剥片法,刘钦甫等以高纯度软质高岭土为原料,采用插层—剥片法的制备工艺,制得的纳米级高岭石晶片平均直径为300~500nm,平均厚度达到20~50nm,适用于做各种橡胶制品的增强剂。虽然通过加工高岭土的粒度已可达到纳米尺度,但降黏技术不成熟仍是中国缺乏造纸涂布用高岭土的主要原因,刘攀等发现相对较集中的粒径分布可有效降低浆料的黏度。高岭土矿物纳米材料不仅可以降低浆料的黏度,而且其具有良好的表面效应、小尺度效应等,是扩大高岭土应用范围的重要研究方向。
 
3、改性
改性是当今非金属矿最重要的深加工技术之一。由于高岭土的矿物形成条件及开采加工方法的差异,导致其物理化学性质有很大差异,使其应用范围具有局限性。因此,研究、开发不同改性方法,是扩大高岭土应用范围及效果的重要手段。高岭土的改性方法主要有酸碱改性、表面改性及插层改性。酸碱改性主要针对煅烧高岭土而言,根据Al、Si在相变过程中化学环境的不同,将高岭土在一定温度下煅烧活化,使其中Al、Si可以和酸或碱反应从而达到改变其酸性、孔径和比表面积的目的。表面改性是用物理的、化学的机械的方法对高岭土粉体表面进行处理以改变其表面的理化性质,可有效提高其白度、亮度、表面化学活性及与聚合物的相容性等。插层改性主要指在不破坏高岭石原有层状结构的前提下,将一些有机分子直接或间接地插入高岭石层间。
 
4、工艺流程
目前,工业上高岭土常见的选矿工艺有干法和湿法两种。
干法工艺一般包括破碎、干燥(通常在旋转干燥器中进行)、细磨和空气浮选等几道工序。该工艺可将大部分砂石除去,适用于加工那些原矿白度高、砂石含量低、粒度分布适宜的矿石。干法加工生产成本低,一般适用于干燥地区,产品通常用于橡胶、塑料及造纸等工业的低价填料。
国内外高岭土选矿工艺多半选择湿法,湿法工艺包括浆料的分散、分级、杂质分选和产品处理等几个阶段。一般流程为:原矿→破碎→捣浆→除砂→旋流器分级→剥片→离心机分级→磁选(或漂白)→浓缩→压滤→干燥→包装。
煤系(硬质)高岭土是我国特有的高岭土资源,目前生产上基本采用先超细后煅烧或先煅烧后超细加工工艺。先超细后煅烧工艺流程一般为:原矿→破碎→粉碎→捣浆→湿式超细研磨或剥片→干燥→煅烧→解聚→分级→包装。先煅烧后超细工艺流程一般为:原矿→破碎→粉碎→煅烧→湿式超细→干燥→包装。
以中国高岭土公司为例,高岭土生产工艺分采矿、选矿两部分。采矿工艺流程:回采工作面凿岩→爆破→装卸运输→提升→地面运输→手选→高岭石原矿。选矿工艺流程:高岭土原矿→破碎→制浆→旋流分级→浓缩→压滤→自然干燥→块状高岭土,若要生产含水量低、高品位的粉末状高岭土则要经过磨粉、烘干工艺流程。每吨块状高岭土成品综合能耗约0.064t标煤/吨产品,耗电量约65.64度/吨产品,耗水量约7.5t/吨产品,坑木消耗量约0.8M3/百吨产品,排放废水和选矿废渣约0.56t/吨产品。
存在问题主要包括:(1)产品附加值低,国内大部分企业以生产原矿或对原矿进行简单加工即出售,缺乏对产品的深加工。(2)降黏技术有限使得制备造纸涂布级高岭土困难。

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