CN101269946A

CN101269946A - 一种煅烧高岭土的制备方法

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Publication number: CN101269946A
Application number: CNA2008100475471A
Authority: CN
Inventors: 陈洁渝; 严春杰; 王焰新; 姜磊; 韩利雄; 朱小燕
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2008-09-24

Abstract

本发明涉及一种煅烧高岭土的制备方法，将煤系高岭土粉碎至800－1250目，通过分级机进行干法分级，去除粗矿物颗粒；分级之后的细矿配成浓度为42－45％的矿浆，并加入分散剂，用剥片机研磨至－2μm＞80％，然后加水稀释至矿浆浓度为20％～40％，进入水力漩流器再次进行分级，所得底流为分离出来的废矿矿浆，溢流为精矿矿浆；将精矿矿浆脱水干燥、打散、煅烧、打散解聚、分级，得到白度大于90％的煅烧高岭土产品。本发明包括了三次选矿，对于重矿物含量较大的煤系高岭土效果明显。而且在选矿的同时，控制产品粒度，提高了产品质量。另外，相对于高梯度磁选工艺，本发明成本低，相对于化学法提纯除杂和添加增白剂煅烧，本发明无环境污染。

Description

一种煅烧高岭土的制备方法

技术领域

本发明涉及一种从煤系高岭土制备煅烧高岭土的生产工艺，属于非金属矿加工领域。

技术背景

煤系高岭土主要存在于煤层的顶底板和煤层夹矸，与煤共生，是我国占储量与质量双重优势的非金属矿产资源之一，具有巨大的开发和利用价值。我国煤系高岭土已探明的远景储量高达180亿吨，大大超过世界探明高岭土储量的总和(167亿吨)。煤系高岭土主要分布在我国北方的东北和西北的石炭-二叠纪煤系中，许多地区的煤系高岭土中高岭石含量大于98％，如山西大同、怀仁、朔州、浑源，内蒙古准格尔、乌达，安徽淮北，陕西韩城，湖北宜都等地。80％以上的优质煤系高岭土赋存于华北晚古生代石炭二叠纪煤系中，以煤层中夹矸、顶底板或单独形成矿层独立存在。最典型的是山西大同沉积型硬质煤系高岭岩大型矿床，具有纯度高、层位稳定、片状结晶完整等特点。

煤系高岭土因所含高岭土纯度高、结晶程度好、片状晶形完整而越来越成为生产优质高岭土产品的主要生产原料，特别是加工煅烧高岭土超细微粉使其身价倍增。

优质煤系煅烧高岭土的生产先后经历了如下两个工艺过程：

先烧后磨流程：原矿→破碎→干式研磨→分级→煅烧→调浆→湿法研磨→干燥→解聚→产品。

先磨后烧流程：原矿→破碎→干式研磨→调浆→湿法研磨→干燥→解聚→煅烧→解聚→产品。

实践证明，先磨后烧工艺比先烧后磨工艺生产的煅烧高岭土具有更全面的综合优良品质，合理的生产工艺可制备出高质量的产品，其主要优点表现在：表观白度高且稳定性好；颜料磨耗值和分散沉降体积值小；光散射系数、吸油值和粘浓度较高；电镜下观察，产品粒子孔隙结构形态优于先烧后磨产品。先烧后磨生产工艺简单，成本低，但磨后表观白度较磨前表观白度下降1％～2.5％，且在磨剥过程中，易破坏产品微观结构。

目前，优质煤矿系煅烧高岭土大多采用干湿结合、先磨后烧的生产工艺。其生产工艺流程如附图1所示，包括：破碎、粉磨、调浆、超细研磨剥片、干燥、打散解聚、回转窑煅烧、打散解聚、分级、包装。该工艺被广泛用在煤系高岭土的生产中，如山西、内蒙等地。在煤系高岭土湿法工艺中，基本无选矿工段，这也归于我国煤系煅烧高岭土的开发主要在优质高岭土矿区，高岭石矿杂质含量少，仅在原料场进行手选即可。其产品可广泛用于涂料、造纸、陶瓷、塑料与橡胶工业等等。

但是，由于煤系高岭土成因复杂，各地矿床的成分、产状及分布的稳定性差异较大，若以Fe2O3、TiO2含量为0.5％以下为优质原料，总体上看优质高岭土矿床尚不及1/4，而两者含量超过1％者竟占3/4。这意味着大部分煤系高岭土的深加工都面临精选除铁、钛的问题。

因此，对于杂质元素或矿物含量较高的煤系高岭土，在生长工艺中还应考虑到选矿提纯。近年来，在这方面的专利主要有如下几项：

专利02143657.6提到了一种高岭土煅烧加工生产工艺，它经过选矿，将矿石破碎，磨成325目以下的粉料；将粉料送入浆桶加入水及分散剂搅拌打浆，进行超细粉碎至4500-6000目；将超细粉碎后的粉浆进行干燥打散，送入煅烧炉进行煅烧，煅烧时加入总重量1-3％的助白剂，煅烧温度970-990℃，时间为30-40分钟；打散包装为成品。助白剂是由精煤、硫酸钠及氯化钠组成，按重量10∶0.3∶0.2混合。

专利200410027372.X提到了一种高纯超细高白度高岭土的制备方法，其具体步骤是：(1)除杂处理：取高岭土原矿和水配成浆液，加入连二亚硫酸钠和硫酸或盐酸，在常温下搅拌1小时；(2)粉碎处理：将上述浆液抽入研磨仪内研磨1小时，研磨过程中加入十二磺基酸钠；(3)压饼过滤处理：采用自动拉板压滤机，使固液分离；(4)干燥处理：利用干燥设备对滤饼进行干燥分量处理，设备的入口温度控制为270度，出口温度控制为160-180度，处理后的粉体的含水量小于1％；(5)煅烧处理：将粉体置于回转窑炉内，炉温控制于1200-1250度煅烧1小时；(6)自然退火，常温冷却，得到6000目白度大于97％的产品，可以替代昂贵的钛白粉。

这两项专利在传统湿法生产煅烧高岭土产品的基础上加进了除杂增白技术。采用的提纯增白的方法包括三种类型：第一是手选，第二是化学酸浸，第三是煅烧时添加增白剂。手选只能粗略的去掉矿石中大块的杂质矿物，杂质矿物去除不完全；化学酸浸针对特定的含某种可溶于酸的杂质元素有效，但对钛等难溶性杂质矿物无效，而且化学试剂(如酸)有腐蚀性，环境污染严重；添加增白剂会提高产品白度，但会引起烧结，对产品造成一定的影响，而且工艺过程中产生腐蚀性气体，腐蚀设备或污染大气环境。

在湖北宜昌及周边地区，虽然煤系高岭土的储量巨大，但多年来煅烧高岭土产品多以干法生产丁基胶塞填料为主，白度仅80％。原因即由于宜昌及周边地区煤系高岭土中染色杂质铁钛等含量较高。采取常规的煤系煅烧高岭土生产工艺(如图1)无法将其白度提高到90％以上。因此，分布在宜昌及周边的高岭土厂，多以干法生产为主，工艺流程如附图1所示，包括：破碎、粉磨、调浆、超细研磨剥片、干燥、打散解聚、回转窑煅烧、打散解聚、分级、包装。该工艺被广泛用在煤系高岭土的生产中，如山西、内蒙等地。在煤系高岭土湿法工艺中，基本无选矿工段，这也归于我国煤系煅烧高岭土的开发主要在优质高岭土矿区，高岭石矿杂质含量少，仅在原料场进行手选即可。其产品可广泛用于涂料、造纸、陶瓷、塑料与橡胶工业等等。

在湖北宜昌及周边地区，虽然煤系高岭土的储量巨大，但多年来煅烧高岭土产品多以干法生产丁基胶塞填料为主，白度仅80％。原因即由于宜昌及周边地区煤系高岭土中染色杂质铁钛等含量较高。采取常规的煤系煅烧高岭土生产工艺(如图1)无法将其白度提高到90％以上。因此，分布在宜昌及周边的高岭土厂，多以干法生产为主，就是当矿浆以一定压力和流速经水力旋流器给矿管沿切线方向进入圆筒后，矿浆便以很快的速度沿筒壁旋转，从而产生很大的离心力。在离心力和重力的作用下，较粗、较重的矿粒被抛向器壁，沿螺旋线的轨迹向下运动，并由圆锥体下部的排吵咀排出，而较细的矿粒则在锥体中心和水形成内螺旋状的上升矿浆流，经溢流管排出。

本发明的实施步骤及工艺流程：

1、原矿首先进行手选，除去大块的杂质矿物；

2、原矿粉碎，分粗碎和细碎，先粗碎至20mm左右，然后再细碎至3-5mm；

3、粉磨，粉碎后样品粉磨至800-1250目；

4、干法分级，通过分级机进行干法分级，去除粗矿物(通过控制分级机的转速和掺风口的大小使去除的粗矿物占粉磨后的矿粉重量的5-8％)；

5、配浆，分级之后的细矿与水配成浓度为20～40％的矿浆，并加入0.4-0.6％的六偏磷酸钠；

6、磨矿，用剥片机进行湿法磨矿至粒度为-2μm＞80％；

7、水力漩流器分级，分出溢流和底流矿浆，去除底流尾矿；

8、溢流矿浆压滤脱水，再用闪蒸干燥机干燥；

9、干燥的粉体进行打散机打散，目的是防止闪蒸干燥团聚，为了使下一步煅烧更充分；

10、打散处理的粉体进入回转窑煅烧，煅烧条件：煅烧段II段温度不不超过1000℃，III、IV段不能超过1100℃，筒体转速在10～20Hz，炉体倾角0.5度左右，煅烧时间不低于两小时。

11、煅烧后的物料容易团聚，因此，再次进打散机打散解聚，以保证产品粒度；

12、分级及包装。

本发明工艺流程(参见附图2)包括了三次选矿，对于重矿物含量较大的煤系高岭土效果明显。而且在选矿的同时，控制产品粒度，提高了产品质量。另外，相对于高梯度磁选工艺，本发明成本低，相对于化学法提纯除杂和添加增白剂煅烧，本发明无环境污染。

附图说明

图1为现有技术中煤系煅烧高岭土生产工艺流程图；

图2为本发明煤系高岭土制备煅烧高岭土的生产工艺流程图。

具体实施方式

实例1：

经手选的100Kg的宜昌地区煤系高岭土矿，先粗碎至20mm左右，再细碎至3-5mm，然后粉磨至800-1250目，再通过分级机进行干法分级去除粗的尾矿1(见图2)，通过控制分级机的转速和掺风口的大小使去除的尾矿1占粉磨后的矿粉重量的5％，精矿1加水混合，配成浓度为42％(重量百分比，下同)的矿浆，再加入0.4％的六偏磷酸钠，强力搅拌均匀，然后进入剥片机湿法磨矿，至-2μm＞80％。之后加水稀释矿浆浓度至20％，以0.4MPa的压力进入管径为10mm的水力漩流器，进行分级，10分钟后，分级完毕，去除底流尾矿2，将溢流精矿矿浆2压滤脱水、闪蒸干燥机干燥、打散、煅烧、打散解聚、分级、包装，所得产品检测数据如下：白度92.2％，粒度-2μm为86.1％，SiO₂44.90％，Al₂O₃37.65％，Fe₃O₃0.24％，TiO21.13％。

实例2：

经手选的100Kg的宜昌地区煤系高岭土矿，先粗碎至20mm左右，再细碎至3-5mm，然后粉磨至800-1250目，再通过分级机进行干法分级去除尾矿1，使去除的尾矿1占粉磨后矿粉重量的6％，精矿1加水混合，配成浓度为43％的矿浆，再加入0.5％的六偏磷酸钠，强力搅拌均匀，然后进入剥片机湿法磨矿，至-2μm＞80％。之后加水稀释矿浆浓度至35％，以0.5MPa的压力进入管径为10mm的水力漩流器，进行分级，10分钟后，分级完毕，去除底流尾矿2，将溢流精矿2矿浆压滤脱水、闪蒸干燥机干燥、打散、煅烧、打散解聚、分级、包装，所得产品检测数据如下：白度90.2％，粒度-2μm为83.6％，SiO₂45.30％，Al₂O₃38.83％，Fe₃O₃0.22％，TiO₂1.35％。

实例3：

经手选的100Kg的宜昌地区煤系高岭土矿，先粗碎至20mm左右，再细碎至3-5mm，然后粉磨至800-1250目，再通过分级机进行干法分级去除尾矿1，使去除的尾矿1占粉磨后矿粉重量的7％，精矿1加水混合，配成浓度为44％的矿浆，再加入0.6％的六偏磷酸钠，强力搅拌均匀，然后进入剥片机湿法磨矿，至-2μm＞80％。之后加水稀释矿浆浓度至30％，以0.6MPa的压力进入管径为25mm的水力漩流器，进行分级，10分钟后，分级完毕，去除底流尾矿2，将溢流精矿2矿浆压滤脱水、闪蒸干燥机干燥、打散、煅烧、打散解聚、分级、包装，所得产品检测数据如下：白度91.30％，粒度-2μm为84.0％，SiO₂45.72％，Al₂O₃38.29％，Fe₃O₃0.15％，TiO₂1.53％。

实例4：

经手选的100Kg的宜昌地区煤系高岭土矿，粗碎、细碎、磨矿后，再通过分级机进行干法分级去除尾矿1，使去除的尾矿1占粉磨后矿粉重量的8％，精矿1加水混合，配成浓度为45％的矿浆，再加入0.6％的六偏磷酸钠，强力搅拌均匀，然后进入剥片机湿法磨矿，至-2μm＞80％。之后加水稀释矿浆浓度至40％，以0.6MPa的压力进入管径为25mm的水力漩流器，进行分级，10分钟后，分级完毕，去除底流尾矿2，将溢流精矿2矿浆压滤脱水、闪蒸干燥机干燥、打散、煅烧、打散解聚、分级、包装，所得产品检测数据如下：白度91.60％，粒度-2μm为84.2％，SiO₂44.6％，Al₂O₃38.27％，Fe₃O₃0.14％，TiO₂1.16％。

Claims

1.一种煅烧高岭土的制备方法，将煤系高岭土粉碎至800-1250目，通过分级机进行干法分级，去除粗矿物颗粒；分级之后的细矿配成浓度为42-45％的矿浆，并加入分散剂，用剥片机研磨至-2μm＞80％，然后加水稀释至矿浆浓度为20％～40％，进入水力漩流器再次进行分级，所得底流为分离出来的废矿矿浆，溢流为精矿矿浆；将精矿矿浆脱水干燥、打散、煅烧、打散解聚、分级，得到白度大于90％的煅烧高岭土产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述煤系高岭土粉碎是先将煤系高岭土粗碎至20mm以下，再细碎至3-5mm，然后粉磨至800-1250目。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的煤系高岭土为为铁、钛杂质矿物含量较高的煤系高岭土，其中Fe₂O₃和TiO₂的含量总和大于2％。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的分散剂为六偏磷酸钠，六偏磷酸钠的加入量为煤系高岭土质量的0.4-0.6％。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述水力漩流器的管径规格为10mm、25mm或50mm；压力在0.4-0.6KPa之间。