高嶺土選礦實質上是將高嶺石礦物、高嶺石礦物和其他粘土礦物分選出來,除去應時、長石、雲母和磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、軟錳礦、軟錳礦、金紅石等非粘土獨立礦物的過程。可分為幹法選礦和濕法選礦。
(1)幹法選礦
幹法選礦技術是壹種簡單而經濟的加工技術,壹般流程如下:
原礦→幹燥→破碎→破碎→磨礦→除砂→除鐵。
幹法選礦可以省去產品的脫水幹燥過程,減少微粉損失;工藝流程短,生產成本低,適用於幹旱缺水地區。但產品質量受原礦質量影響較大,且不穩定。
(2)濕法選礦
濕法選礦技術包括礦石準備、選礦和產品處理三個階段。
1.礦石準備階段
包括配料、破碎、搗泥和分散操作。搗固是將高嶺土原礦與水和分散劑在搗固機中混合制成礦漿。搗固可以分散原礦,制備適當細度的高嶺土礦漿進行分選,同時去除大的砂石。在高嶺土的濕法分選過程中,首先將原礦制成礦漿,使礦物以顆粒單體的形式解離在水中,粒度以微米甚至更小。為了將高嶺石礦物與雜質礦物(如應時、長石、雲母、黃鐵礦、鈦鐵礦等)分離。),粘土顆粒必須分為細粒、中粒和粗粒。高嶺土顆粒在界面上帶相反的電荷,顆粒之間相互吸引產生絮狀物般的絮凝,所以需要加入合適的分散劑,使其電離後吸附在帶電的高嶺土表面,使其帶相同的電荷,相互排斥。此時,料漿具有流動性(料漿濃度壹般為5% ~ 14%)。只有礦漿中的礦物顆粒得到充分分散,才能得到有效的分級和分離。通常,當粘土懸浮液為中性-堿性(pH=8)時,它顯示出穩定的分散狀態。常用的分散劑如下:
調節pH值:氫氧化鈉(NaOH)和碳酸鈉(na2co 3);
沈澱的Ca2+:草酸銨(NH4)2c2o 4;
絡合物Al3+,Fe3+:檸檬酸鈉(na 3c 6 H5 o 7·2H2O);絡合多價金屬離子:矽酸鈉(Na2O mSiO2)、焦磷酸鈉(Na4P2O7)、六偏磷酸鈉(NaPO3)6。
2.礦物加工階段
選礦階段包括除砂、分級、浮選、化學漂白和磁選,以去除不同的雜質。
(1)除砂
濕法除砂主要是去除碎屑礦物,如應時、長石、雲母和粗粒雜質,如鉆屑,也去除壹些鐵和鈦礦物。常用的有耙式浮箱分級機、螺旋分級機、水力旋流器和振動篩。我國小礦山采用自然沈澱除砂,然後進入沈澱池進行濃縮,經過沈澱、脫水、幹燥,生產出磚狀高嶺土坯料。本產品壹般用於陶瓷行業。在機械化選礦機中,首先用單軸夯錘除去壹些粗砂,然後用水力旋流器或振動篩進壹步除去。據悉,國外有壹種新型的除砂設備——工業葉輪(德國制造),經過工業考核可以替代現有的螺旋分級機和振動篩的生產工藝。
(2)分類
目前,我國主要采用分級法生產高檔產品,尤其是塗料級高嶺土產品。
1)水力分級:將原礦水在攪拌的條件下制成漿狀懸浮液,使粘土礦物和雜質礦物以顆粒單體的形式分散在水中,同時加入適當的分散劑,自然沈澱後,收集上層高嶺土懸浮液。
2)各種分級機:水力旋流器和振動細篩,分為粗粒級和細粒級。
在紙張塗布加工過程中,壹直以2μm的粒度含量作為工作指標的控制點,要求粒度盡可能均勻,不僅要小於2μm,還要防止研磨時過碎,因此必須分級。所謂分級,就是利用礦物顆粒的大小或密度差異來分離礦物。如果組成礦漿的礦物粒度差異較大,壹般用篩網分級。如果它們相似,則根據它們的密度差異進行排序。常用的分級設備包括風選、水力旋流器、離心機等。
在高嶺土的超細分級深加工技術中,國外大多采用臥式螺旋離心機。壹般結構的臥式螺旋離心機在處理過程中,中粗顆粒由於螺旋的攪動很難沈降下來,而是隨著溢流被帶走,同時相當壹部分細顆粒被螺旋推向出渣口,分級效果差。目前國外比較先進完善的顆粒分級裝置是美國制造的第壹臺專利離心機。
(3)浮選
浮選是壹種廣泛應用於高嶺土提純的選礦技術。目前,技術和設備不斷改進和更新,使高嶺土精礦獲得更高的白度,滿足工業需要。
浮選是利用壹定的懸浮設備和浮選藥劑去除雜質礦物的提純方法。由於高嶺土礦石中雜質的不同,使用的浮選方法、藥劑和設備也不同。常用的有泡沫浮選、背負浮選、雙層浮選和選擇性絮凝浮選。泡沫浮選對處理幾微米以下的礦物效果不大,特別是壹些難選礦物,壹般不使用。
1)超細顆粒懸浮法:超細顆粒浮選(又稱背負浮選)可處理100%小於3μm的礦物(如銳鈦礦、石英砂、電氣石、氧化鐵),其中48%小於0.5μm,是分離超細顆粒最有效的工藝之壹。該方法以油酸(妥爾油和燃料油)為捕收劑,以松油為起泡劑,以矽酸鈉為分散劑,以可溶性堿土金屬鹽(石油磺酸鈣)為選礦助劑,以氫氧化銨調節pH值(壹般pH=9左右),以-325目方解石、應時、螢石、重晶石為載體,捕捉微細礦物雜質進行分離。這種方法的精髓在於。在浮選過程中,吸附捕收劑的載體攜帶雜質顆粒上升到泡沫層,但隨泡沫溢流排出,高嶺土為底流產物,從而達到分離的目的。粘土中殘留的化學物質和載體礦物質對最終產品有害,必須盡可能地去除。載體礦物從泡沫中回收後可以循環使用。總的來說,載體礦物粒徑的減小和攪拌強度的提高可以顯著提高載體礦物與微懸浮礦物的碰撞率,對提高分選指標非常有利。此外,對載體礦物進行預疏水處理是提高除鐵率的必要措施。
超細顆粒浮選的優點是可以使用普通設備和浮選藥劑,分離效果好。壹般可去除70%的鐵、鈦雜質,白度可達90以上。缺點是工藝流程復雜。
2)雙液層浮選法:雙液層浮選法是在超細顆粒浮選的基礎上發展起來的。該方法首先在高嶺土礦漿中加入分散劑,調節pH值在5 ~ 11之間,然後加入陽離子捕收劑(脂肪酸類)和能選擇性捕集其中壹種礦物的四氯化碳,再用有機液體(工業煤油)調和,礦漿pH =時。乳化形成兩種液體層:高嶺土-水層和雜質-有機液體層。從水相中回收純化的高嶺土,並從油相中除去雜質礦物。該方法的特點是不使用礦物載體,只使用疏水捕集劑和非極性有機液體處理礦漿。浮選過程可以在水力旋流器或重力沈澱池中進行。在分離之前,必須調整礦漿的固體含量,並加入適當的分散劑,以獲得最佳的分離效果。英國高嶺土公司(ECC公司)采用這種方法研究高嶺土中電氣石和其他雜質的分離。在粘土漿中加入矽酸鈉和堿作為分散劑,工業煤油作為調和劑,脂肪酸作為捕集劑,然後攪拌混合,靜置,兩種液體分層。從液相中回收純高嶺土,從油相中回收電氣石。用過的調和劑(工業煤油)可除去雜質後重復使用。這種方法的缺點是成本高。
3)選擇性絮凝浮洗法:
①高嶺石的選擇性絮凝。該方法用壹種陰離子絮凝劑(如聚丙烯酰胺)將高嶺石連接成松散的網絡聚集狀態,通過橋鍵沈澱在底部。對於片狀高嶺石,由於其表面和端面的電化學性質不同,端面與絮凝劑(聚丙烯酰胺)發生強烈的相互作用,這種聚合物與端面的吸附形成橋鍵,引起端面與端面之間的絮凝,結果顆粒之間的絮凝沈到底。
其他礦物質留在懸浮液中,靜置壹段時間,然後倒出懸浮液,絮凝物在清水中攪拌成懸浮液,然後進壹步分離。
②應時、明礬石等雜質的選擇性絮凝。高嶺石的電化學性質與雜質礦物截然不同。也可以選擇某種絮凝劑絮凝應時等雜質,使微細高嶺土處於分散懸浮狀態,通過虹吸或潷析使高嶺土礦漿與絮凝的雜質分離。從而獲得高純度、細粒徑的高嶺土產品。
這種方法被認為是近20年來發展起來的最有前途和最有效的微細礦物加工方法之壹。美國、俄羅斯、英國、德國、捷克等都采用了這壹工藝,提高了高嶺土的分離能力和回收率。
20世紀70年代末,我國開始研究高嶺土的選擇性絮凝浮選,主要是去除明礬石,取得了壹定的成果。實驗以矽酸鈉為分散劑,水解聚丙烯酰胺為絮凝劑,加入Ca2+活化礦漿。結果表明,礦石的脫硫率可達65.72%。實驗中絮凝劑的濃度為160× 10-6,絮凝劑聚丙烯酰胺的水解度為70%,沈降時間為180min,pH為9.5 ~ 10,水玻璃的用量為400× 10-6。礦漿中加入Ca2+可使高嶺土和明礬石產生不同的絮凝效果,明礬石被明顯活化。當氯化鈣濃度達到40× 10-6時,明礬石的絮凝回收率可達92%。
(4)漂白
高嶺土的漂白主要是去除高嶺土中的氧化鐵和氧化鈦有色雜質以及染色有機物。
1)化學漂白:牢固地覆蓋在高嶺土顆粒表面的氧化鐵膜可以用化學方法除去。由於這部分鐵很難通過磁選和浮選除去,所以必須進行化學漂白處理,即通過化學方法溶解鐵、鈦等有色雜質,然後漂洗掉。常用的化學漂白方法有氧化還原法、酸溶法、氯化法等。
還原法:這種方法的本質是將高嶺土中的不溶性Fe3+還原為可溶性Fe2+,然後通過洗滌除去,從而提高高嶺土的白度。這是高嶺土行業傳統的除鐵方法。漂白前,紙漿流入攪拌機進行攪拌,漂白前加入絮凝劑進行絮凝。常用的還原劑有:連二亞硫酸鈉(又稱保險粉)、硫代硫酸鈉、亞硫酸鋅等。
這個過程可以使不溶的Fe3+→Fe2+,然後通過洗滌去除。
影響漂白效果的因素很多,如礦石特性、溫度、pH值、藥劑用量、礦漿濃度、漂白時間、攪拌強度等。如果礦石中的雜質呈點狀、低含量浸染狀,那麽可以獲得較好的漂白效果,白度可以顯著提高。如果礦石中含有較高含量的有機物和雜質,漂白效果較差,白度沒有大幅度提高。壹般漂白過程中的溫度要在室溫,這個溫度太高了。雖然能加快漂白速度,但消耗大量熱量,分解化學物質過快,造成浪費,汙染環境。太低,反應慢,產能下降。當紙漿的pH值調整到2 ~ 4時,漂白效果最好。至於化學品的用量,壹般隨著用量的增加,漂白速度加快,白度也有所提高,但達到壹定程度後,白度不再增加。合適的礦漿濃度為12% ~ 15%。漂白時間不能太長也不能太短。漂白時間過長不僅會浪費化學品,還會降低高嶺土的質量,因為空氣中的氧氣會導致Fe2+氧化成Fe3+。太短,白度達不到要求。反應後應立即過濾清洗,否則表面會逐漸變黃。關於產品發黃問題,美國上世紀70年代有壹個專利,添加磷酸鹽可以避免發黃。具體方法如下:首先加入連二亞硫酸鈉進行還原漂白,壹定時間後加入磷酸鹽。經驗證,漂白後的產品可以實現永久漂白。用連二亞硫酸鹽漂白高嶺土可以在壹定程度上明顯提高高嶺土的白度和亮度,但這種還原劑極不穩定,受熱、受潮或暴露於空氣中會分解。在漂白過程中,相當數量的Na2S2O4在其自身的分解反應中被消耗。為了避免這種浪費,近年來發展了幾種改進的方法,如鋅粉漂白、硼氫化鈉漂白、二氧化硫電解等。這幾種方法的相似之處在於漂白過程中立即產生Na2S2O4,避免了化學藥品的浪費,降低了成本,達到了良好的漂白效果。
對於含有黃鐵礦和有機質的高嶺土,壹般采用氧化漂白法。即使是處於還原狀態的黃鐵礦,也被氧化成可溶性的硫酸亞鐵和硫酸鐵,同時有機物被氧化,使其成為無色的氧化物,容易被沖走。據資料顯示,國外已采用氧化-還原聯合漂白法,並經實驗證明該方法優於單純的還原或氧化漂白。如美國佐治亞州的高嶺土,原生土
酸溶法:利用高嶺土的耐酸堿性,用酸溶液(HCl、H2SO4、草酸)處理高嶺土,將不溶物轉化為可溶物,與高嶺土分離。通常,為了充分溶解雜質,氧化劑(過氧化氫等。)或還原劑(氯化亞錫、鹽酸羥胺等。)可以同時添加。酸溶漂白的效果與鐵礦物的賦存狀態、酸的用量、反應溫度等有關。嵌布在高嶺土表面的赤鐵礦易被鹽酸溶解並脫除,而含鈦礦物的高嶺土難以用此方法脫除雜質和提高白度。
高嶺土在壓力為2×155Pa的高壓鍋中用硫酸處理2 ~ 3小時,過量使用8% ~ 10% H2SO4溶液。處理後,鐵和殘酸被洗去,高嶺土中約90%的Fe2O3可被去除。用1∶2的濃硫酸和硫酸銨混合溶液在100℃下處理高嶺土2h,過濾懸浮液,用硫酸洗滌,除去鈦和鐵雜質。用0.1% ~ 0.5%的草酸或草酸鈉熱溶液可溶解並除去細磨高嶺土顆粒表面的鐵和鈦化合物。
國外高嶺土漂白研究的新進展:如果在高嶺土粉末中加入NH4Cl,當加入到200 ~ 300℃時,它會與高嶺土中的鐵發生反應,冷卻後,鐵的產物FeCl3 _ 3會被稀鹽酸浸出。目前處於實驗階段,這種漂白需要在高溫和密閉條件下進行。
2)生物除鐵漂白:某些微生物(細菌和真菌)具有從氧化鐵(褐鐵礦和針鐵礦)中溶解鐵的能力。利用微生物溶解鐵的能力,可以去除高嶺土中的含鐵雜質。微生物溶解鐵的能力非常復雜,原因尚不清楚。有人認為與有機酸等起絡合劑作用的代謝產物的形成有關,也與酶促和非酶促水解還原鐵有關。
目前已發展出兩步處理法:首先配制培養液(即浸提劑),將菌種在30℃的營養培養基中培養形成浸提劑。營養培養基每升天然水中含有3 gnh4no3,1 gkh2po4,0.5±0.5 gmg so 4·7H2O和不同量的糖蜜。培養基的初始pH值約為7,這些微生物在表面或水中產生。培養所需時間取決於培養方法和培養基中糖漿的初始濃度,壹般為5 ~ 14天。當糖漿初始濃度高於150g/L時,最終pH值總是小於2,萃取劑中有機酸的濃度約為40 g/L..草酸和檸檬酸之和占總有機酸含量的95%以上,在含有等量有機酸的人工浸出劑中加入鹽酸酸化至pH=0.5,可獲得同樣的浸出效果。制備浸出劑後,用浸出劑在90℃浸出高嶺土。實驗中使用了11種高嶺土,其Fe2O3含量分別為0.65% ~ 1.49%,Al2O3含量為32% ~ 35.2%。鐵以氫氧化物的形式出現,主要是針鐵礦,存在於高嶺土中。實驗攪拌強度為400 ~ 600 r/min,最佳礦漿濃度為20% ~ 2~5h%,處理時間為2~5h。結果如表7-3所示。從表中可以看出,Fe2O3含量從0.65% ~ 1.49%降低到0.44% ~ 0.75%,白度從55 ~ 87提高到86 ~ 92。然而,只有少量的鋁與鐵壹起從高嶺土中浸出。延長浸出時間可以從高嶺土中浸出更多的鐵,但同時會使鋁強烈溶解,因此要適當控制浸出時間。
3)磁選除鐵漂白:幾乎所有的高嶺土礦石都含有少量的鐵礦物(壹般為0.5% ~ 3% Fe2O3),主要有氧化鐵、鈦鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、雲母、電氣石等。這些有色雜質通常具有弱磁性,這樣就可以通過磁選除去這些有害雜質。磁選是利用礦物的磁性差異在磁場中分離礦物顆粒的方法,對去除加工過程中混入的磁鐵礦、鈦鐵礦或鐵屑等高磁性礦物有效。對於弱磁性礦物,壹種方法是先進行焙燒,轉化為強磁性氧化鐵後再進行磁選分離;另壹種方法是采用高梯度強磁場磁選。
表7-3不同微生物法去除高嶺土中鐵
(據郭守國1991)
A.高梯度強磁場磁選方法
1973年,美國生產出第壹臺高梯度磁選機。1981年,中國昌野研究院研制出國內第壹臺半工業周期式高梯度磁選機,已用於陶瓷原料提純。目前,高梯度磁選機已廣泛用於高嶺土等非金屬礦物的除鐵。
高梯度磁選機工作原理:工作時,線圈產生磁場,鋼絲絨被磁化。然後,進料閥、出料閥和流量控制閥自動打開。紙漿進入分選箱,經過磁化的鋼絲絨後,被磁化的物質被鋼絲絨攔截。剩余的未磁化的漿液通過排出閥,打開沖洗閥將鋼絲絨上的非磁性漿液沖走。然後,關閉電源,鋼絲絨的磁性消失。然後,用水洗掉磁化的漿料。
這種方法有兩個特點,壹是具有能產生高磁場強度(107Gs/cm)的集中磁介質(壹般為鋼絲絨),二是具有先進的螺旋管磁體結構。高梯度磁選技術對於去除有用礦物中的弱磁性細顆粒甚至膠體顆粒非常有效。該方法的優點是工藝簡單、產率高、成本低、無汙染。通過調整分離操作參數,可生產不同等級的產品,生產成本可根據需要控制。是壹項效果好、適應性強的技術,具有良好的經濟效益。缺點是設備投資高,耗電量大。早在20世紀70年代,美國就有許多廠家利用這壹技術完全或部分替代浮選、化學漂白等傳統的高嶺土提純方法。美國佐治亞州中部的壹些高嶺土公司已采用高梯度磁選作為標準處理工藝。表7-4給出了PEM-5高梯度磁選機對不同產地高嶺土除鐵除鈦的試驗結果。
表7-4不同產地高嶺土PEM-5高梯度磁選結果
(據郭守國1991)
從表中數據可以看出,在高梯度磁選中,有害雜質鈦比鐵更容易除去。
B.超導磁分離
隨著高嶺土礦體的不斷開采,高嶺土礦石質量逐漸下降,高嶺土中的鐵、鈦礦物粒度越來越小,幾微米以下的弱順磁性礦物無法用高梯度磁選機分選。據報道,目前國外有10多個國家在從事超導磁選機去除高嶺土中鐵和鈦的研究。
超導磁選機由三個主要部分組成。壹種是超導磁體,由鈮鈦絲或鈮錫絲制成;二是超低溫制冷系統,利用液氦和液氮制冷,使鈮鈦或鈮錫磁體在4.2K達到無DC電阻的超導狀態;第三種是分選管道或分選裝置,用於在超導磁場中分離磁性礦物和非磁性礦物。超導磁選機根據有無介質及其產生的梯度可分為無梯度超導磁選機和高梯度超導磁選機。高嶺土更適合後壹種,這種磁選機可以處理幾個微米或亞微米的順磁性礦物。超導磁選機可長時間運行,與常規磁選機相比可降低功耗80% ~ 90%。僅此壹項每年就可以節省65,438美元+0.5萬美元,面積34%,重量47%。此外,它還具有快速勵磁和退磁的能力,可以減少分選、退磁和洗滌雜質所需的時間,從而大大提高選礦能力。這臺設備的處理能力是6t/h
美國貝爾電話實驗室已經建成65438+10萬Gs電磁鐵,耗電1600kW,每分鐘需要用4.5t噸水冷卻。早在1976年,日本就制造出了175000 Gs的超導磁體,是世界上最強的超導磁體,總功耗為15kW。
2.高嶺土的剝離和超細粉碎
造紙、橡膠、塑料作為填料、紙張塗料、化妝品增稠劑等應用領域對高嶺土的細度和形狀都有壹定的要求。因此,必須對精選的高嶺土進行剝離和超細粉碎,以提高產品質量,這是壹般常規方法難以達到的。近年來,超細加工技術的研究取得了很大進展,如利用超音速氣流粉碎提高高嶺土的細度,為生產更多的塗料級和高檔填料級產品開辟了新的途徑,擴大了資源的利用率,取得了較好的經濟效益。高嶺土的剝離和超細粉碎工藝主要有研磨剝離法、高壓擠壓法和氣流粉碎法。
1.研磨方法
粗粒高嶺土往往由許多單片組成,剝離過程是將層狀高嶺石集合體(>:2μm)研磨剝離成單片或減少疊層。目前用於脫皮的主要設備是鱗片研磨機,研磨介質有瓷珠、玻璃珠、人造玉石珠、尼龍聚乙烯珠等。珠粒相對密度約2 ~ 4.5,直徑2 ~ 3 mm,通過攪拌泥漿與細磨介質的混合物,使研磨介質相互碰撞,從而剝離高嶺石。高嶺石剝離後,晶體結構壹般不被破壞,新表面不受汙染。高嶺土中的有色雜質可以通過離解釋放出來,並通過沈降或離心分離除去。所以在細度大幅提升的同時,白度和光澤度也有所提升。用於造紙工業,可大大提高紙張的光澤度和不透明度。工藝簡單,但生產效率略低,能耗大。
2.高壓擠壓法
高壓擠壓法是將高嶺土制成漿料。在高壓擠出裝置中,漿料用高壓泵(最大可調節到5.88×107Pa)以950m/s的線速度從狹窄的縫隙中摩擦擠出,在常壓下高速噴在葉輪上。當材料離開間隙時,壓力突然降低,產生空腔效應。高嶺石的晶面像爆米花壹樣,利用高剪切力和空穴效應的原理,沿方向具有很強的結合力。
該工藝處理的高嶺土粒度範圍為2 ~ 20 μ m,實驗證明,經高壓均質機處理的漿料中小於2μm的粒度可由65438±08%提高到37%。如福建龍巖高嶺土礦的天然白度很高(75 ~ 80),高嶺石含量在20% ~ 30%。經過精選,高嶺土呈片狀,粒度以2 ~ 5微米和5 ~ 10微米為主,達不到塗料級產品的標準。經高壓擠出後,可獲得粒徑小於2μm的產品占80%以上。
3.氣流粉碎法
氣流粉碎法的本質是利用流體能量使粉體受到極大的剪切碰撞和摩擦。當力大於顆粒本身的破壞應力時,顆粒被壓碎。該方法利用750m/s以上的超高速氣流作為流體能量,使粉體顆粒在特殊裝置中相互碰撞實現粉碎,同時粉碎後的顆粒與註入的渦流氣流壹起在粉碎機中設置的特殊分級室中分級,然後將分級渦流中的粗顆粒通過離心甩出, 並通過環路管循環回超音速噴嘴,高速從噴嘴噴出的顆粒與研磨室內的漩渦狀粗顆粒碰撞,只剩下被壓碎的。 經過氣流粉碎後,90%以上的煆燒高嶺土粒徑在5μm以下,表明該方法可以獲得良好的效果。
4.化學剝離法
化學剝離法又稱化學分散法,是將高嶺石浸泡在某種藥劑中,使藥劑進入高嶺石的晶層,以氫鍵結合,破壞晶體間的氫鍵,削弱晶體間的結合力。晶體層間的相對位移變得更容易,以至於晶體堆疊出現“松散”現象。此時,施加較小的外力就能使疊層晶片壹層壹層剝離,產生的小鱗片接近單元高嶺石晶體層。有許多化學品:尿素(CO(NH2)2)飽和溶液、肼、聯苯胺、乙酰胺、丙烯酸。蘇州非金屬礦工業設計研究院沈長樂、蔣軍研究後認為,化學剝離法應用於工業生產的最大障礙是化學品成本高,而不是化學品本身的剝離能力。但是前蘇聯學者聲稱他們發現了廉價的去皮藥片。
5.快速冷凍剝離法
英、美等國都在研究這種剝離方法,就是將高嶺土快速通過充滿液氮的超低筒,高嶺石晶體間的水突然凍結膨脹,破壞晶體層,打破弱氫鍵,使層狀高嶺石變成單晶。
三、高嶺土煆燒處理
將精選的高嶺土在壹定溫度下煆燒成不同用途的高嶺土熟料,然後破碎、粉碎、分級。根據用途不同,其煆燒溫度不同,壹般在800 ~ 1500℃,用於生產特種陶瓷、精密鑄件、橡膠、塑料和耐火材料。
煆燒是改善高嶺土性能的壹種特殊加工方法。在紙張塗布工業中使用煆燒高嶺土可以增加紙張的分散力和遮蓋率,提高油墨的吸附速度。用於電纜填料可以增加電阻率。在合成4A沸石、生產氯化鋁和冰晶石的工業中,煆燒可以提高高嶺土的化學活性。高嶺土經過高溫煆燒可以增加白度,可以部分替代價格昂貴的鈦白粉。煆燒高嶺土可用於生產莫來石。對於煤系高嶺土來說,煆燒是必不可少的工序,因為煆燒可以除碳,提高白度。
高嶺石在煆燒過程中會隨著溫度的升高產生不同的相變,煆燒相變過程的反應式如下:
非金屬礦物的加工、開發和利用
從反應式可以看出,500 ~ 700℃時結晶水被除去,生成偏高嶺石,仍保持片狀形態。925℃後,產生尖晶石相。類莫來石相在1100℃生成。莫來石產生於1400℃。
高嶺土煆燒溫度的選擇取決於應用。作為電纜填料和化工產品,溫度應在700℃左右。選擇800 ~ 900℃生產紙張塗料是合適的,此時生成的偏高嶺石仍保持片狀。要生產高白度、高亮度的填料,溫度可在1000℃左右。生產莫來石時,溫度應大於65438±0400℃。
為了提高煆燒高嶺土的白度,可以加入煆燒添加劑。添加劑種類繁多,應根據礦石性質合理選擇添加劑。
第四,表面改性處理
高嶺土被用作塑料、橡膠、油漆和電纜的填料。為了使其容易和均勻地分散在各種有機聚合物材料中,並使其更牢固地結合,有必要用有機偶聯劑塗覆高嶺土的表面。這個過程被稱為表面改性。偶聯劑和高嶺土的結合可以是化學反應、物理吸附或兩者兼有。常用的偶聯劑有矽烷、鈦酸鹽、鋁酸鹽、硬脂酸及其皂類。
改性方法有幹法和濕法,幹法改性優於濕法。常用的設備是高速捏合機。在改性生產中,高嶺土與有機材料在壹定溫度下在單螺桿或雙螺桿捏合機中直接共混。
在改性效果檢測中,可以通過紅外光譜準確測量偶聯劑的包覆面積。簡單的方法是疏水法:取少許改性產品,放入盛有清水的燒杯中,用玻璃棒攪拌壹兩分鐘,靜置後觀察水中的濁度。改性效果好的高嶺土是疏水性的,它浮在水面不下沈。