CN101759195B - 一种高纯埃洛石的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非金属矿提纯工艺。一种高纯埃洛石的生产工艺，其特征在于它包括如下步骤：1)捣浆：用高压水枪将高岭土原矿冲洗至捣浆池中，捣浆池采用双轴搅拌器搅拌，得到高岭土质量百分比含量为25～30％的高岭土矿浆；所述高岭土原矿中埃洛石质量百分比含量大于30％；2)初次分级：用砂泵将步骤1)所得到的高岭土矿浆抽至圆锥分级机进行初次分级，溢流过200目振动筛后进入第一储浆池浓缩，得到矿浆A；3)二次分级；4)精细分级；5)浓缩；6)干燥，得到高纯埃洛石。本发明具有工艺简单、纯度高的特点。

Description

一种高纯埃洛石的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种非金属矿提纯工艺，尤其是一种高纯埃洛石的生产工艺。

技术背景

埃洛石属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物，晶体结构相似于高岭石，也属1∶1型结构单元层的二八面体型结构，化学成分为Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈·4H₂O，与高岭石相同，但层间含有水分，故亦称多水高岭石。水分子易于脱失，全部脱失后称变埃洛石，与高岭石成同质多象。通常将高岭石、埃洛石、珍珠陶土和地开石统称为高岭土。

埃洛石一般由多个片层卷曲而成，管外径为10～50nm，内径为5～20nm，长度为2～40μm，晶层数为15～40，至少在一维方向具有纳米效应，又具有高比表面积和高负电荷外表面，可作为限时释放器，有效载入某些杀菌剂与药剂，开发埃洛石抗菌涂料和药剂微管输送系统。将埃洛石经过固体酸处理后可开发高聚物废料降解催化反应器。埃洛石管状晶体类似纳米空心陶瓷管，其外表面在广泛的pH范围内具有高负电荷，晶层间以水分子与表面羟基间的氢键维系，通过插层、交替叠层与管道载入，可以实现纳米层间受限膜以及有序结构膜的组装。埃洛石中空管体外壁、内壁及晶层间的表面性质各异，针对其管内、外表面及晶层间的断键及离子正负性等特点进行表面改性或插层处理，获得的产品具有较优的吸附、孔道过滤、层间离子交换杀菌性能等，可用于废水、废气以及某些废渣的处理。

埃洛石的中空管状结构，还使其具有良好的电绝缘性，可用于高绝缘橡胶、塑料的填料以及绝缘陶瓷原料。另外，相对于高岭石，埃洛石结晶程度较差，层间作用力较弱，具有更高的化学活性，在制备分子筛、白炭黑等方面具有更好的效果。

埃洛石作为一种具有特殊性能的非金属材料，不管是在常规领域，还是在高科技领域，都表现出非常突出的应用潜力。但由于自然界中埃洛石很少独立成矿，通常伴生在高岭石等其它粘土矿床中，而且结构、性能也与之类似，因而长期以来都被当着普通高岭石使用，未能体现其价值。近年来，随着纳米技术的兴起，具有天然纳米结构的埃洛石逐渐进入了人们的研究视野，但关于埃洛石的提纯及生产工艺在文献中未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、纯度高的高纯埃洛石的生产工艺。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高纯埃洛石的生产工艺，其特征在于它包括如下步骤：

1)捣浆：用高压水枪将高岭土原矿冲洗至捣浆池中，捣浆池采用双轴搅拌器搅拌，得到高岭土质量百分比含量为25～30％的高岭土矿浆；所述高岭土原矿中埃洛石质量百分比含量大于30％；

2)初次分级：用砂泵将步骤1)所得到的高岭土矿浆抽至圆锥分级机进行初次分级，除去长石、石英等大颗粒杂质，圆锥分级机共有三组，三组圆锥分级机串联排列，圆锥分级机的底流作为尾矿排出，最后一个圆锥分级机的溢流过200目振动筛后进入第一储浆池浓缩，得到矿浆A，所述矿浆A中高岭土的质量百分比含量为20～25％；

3)二次分级：将矿浆A进入水力旋流器，进行二次分级，水力旋流器的溢流过325目振动筛后进入第二储浆池，得到矿浆B，所述矿浆B中高岭土的质量百分比含量为15～20％；

4)精细分级：在矿浆B中加入六偏磷酸钠作分散剂，六偏磷酸钠的加入量为矿浆B中的高岭土质量的0.2～0.5％；调节矿浆B中高岭土质量百分比含量为15％，调节矿浆B的pH值为7～8，得到浆料；浆料进入卧式螺旋离心分级机进行精细分级，离心转速大于2000rpm，进料量为35～45m³/h；卧式螺旋离心分级机的溢流进入第三储浆池，得到矿浆C；

5)浓缩：向矿浆C中加入聚合氯化铝，聚合氯化铝的加入量为每吨矿浆C中加入0.2～0.3kg聚合氯化铝；然后沉淀浓缩，使矿浆中固体物的质量百分比含量提高至40～50％，得到矿浆D；

6)采用下述二种方法之一进行干燥：

①喷雾干燥：将矿浆D输送至喷雾干燥塔，喷雾干燥塔的入口温度为400～450℃，出口温度为100～110℃，干燥后得到高纯埃洛石；

②压滤/闪蒸干燥：将矿浆D泵至压滤机进行压滤，滤饼的固体物质量百分比含量为75～80％；压滤好的滤饼传送至闪蒸干燥机进行烘干、打散，闪蒸干燥机进口温度为300～350℃，出口温度为80～110℃，得到高纯埃洛石。

本发明的有益效果是：

1、产品纯度高，粒度小。产品中埃洛石质量含量大于90％，-2μm＞95％(质量)。

2、工艺流程简单，易于实现，生产成本较低。

3、能实现高纯埃洛石的规模化生产。

附图说明

图1为实施例1产品XRD图谱。

图2为实施例2产品XRD图谱。

图3为实施例3产品XRD图谱。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种高纯埃洛石的生产工艺，它包括如下步骤：

1)捣浆：用高压水枪将高岭土原矿冲洗至捣浆池中，捣浆池采用双轴搅拌器搅拌，得到高岭土质量百分比含量为25％的高岭土矿浆；所述高岭土原矿中埃洛石质量百分比含量大于30％；

2)初次分级：用砂泵将步骤1)所得到的高岭土矿浆抽至圆锥分级机进行初次分级，除去长石、石英等大颗粒杂质，圆锥分级机共有三组，三组圆锥分级机串联排列，圆锥分级机的底流作为尾矿排出，最后一个圆锥分级机的溢流过200目振动筛后进入第一储浆池浓缩，得到矿浆A，所述矿浆A中高岭土的质量百分比含量为20％；(注释：圆锥分级机又称分泥斗，为矿山加工常用分级设备)；

3)二次分级：将矿浆A进入水力旋流器(如威海青松旋流器有限公司生产的)，进行二次分级，进一步除去矿浆A中残留的细小石英和长石；水力旋流器的溢流过325目振动筛后进入第二储浆池，得到矿浆B，所述矿浆B中高岭土的质量百分比含量为15％；

4)精细分级：在矿浆B中加入六偏磷酸钠作分散剂，六偏磷酸钠的加入量为矿浆B中的高岭土质量的0.2％；调节矿浆B中高岭土质量百分比含量为15％(调节方法是：当高岭土质量百分比含量＞15％时，加水；当高岭土质量百分比含量＜15％时，沉淀浓缩)，用10wt％的氢氧化钠溶液调节矿浆B的pH值为7，得到浆料；浆料进入卧式螺旋离心分级机(CENTRISIZER，德国ANDRITZ公司生产)进行精细分级，离心转速大于2000rpm，进料量为35m³/h；分级后，底流-2μm＝48.5％，作其它产品；卧式螺旋离心分级机的溢流进入第三储浆池，得到矿浆C(矿浆C中小于2μm的质量百分比含量为95.2％)；通过卧式螺旋离心分级机的精细分级，可以除去浆料中的高岭石和三水铝石；

5)浓缩：向矿浆C中加入聚合氯化铝，聚合氯化铝的加入量为每吨矿浆C中加入0.2kg聚合氯化铝；然后沉淀浓缩，使矿浆中固体物的质量百分比含量提高至40％，得到矿浆D；

6)喷雾干燥：将矿浆D输送至喷雾干燥塔，喷雾干燥塔的入口温度为400℃，出口温度为100℃，干燥后得到高纯埃洛石产品。高纯埃洛石产品中埃洛石的量百分比含量约为91％，-2μm＝98.2％(质量)。

图1为产品的XRD图谱，可以看出，图谱中主要峰线都为埃洛石特征峰，基本无其它杂质峰，埃洛石纯度超过90％。

实施例2：

一种高纯埃洛石的生产工艺，它包括如下步骤：

1)捣浆：用高压水枪将高岭土原矿冲洗至捣浆池中，捣浆池采用双轴搅拌器搅拌，得到高岭土质量百分比含量为28％的高岭土矿浆；所述高岭土原矿中埃洛石质量百分比含量大于30％；

2)初次分级：用砂泵将步骤1)所得到的高岭土矿浆抽至圆锥分级机进行初次分级，除去长石、石英等大颗粒杂质，圆锥分级机共有三组，三组圆锥分级机串联排列，圆锥分级机的底流作为尾矿排出，最后一个圆锥分级机的溢流过200目振动筛后进入第一储浆池浓缩，得到矿浆A，所述矿浆A中高岭土的质量百分比含量为24％；

3)二次分级：将矿浆A进入水力旋流器，进行二次分级，进一步除去矿浆A中残留的细小石英和长石，水力旋流器的溢流过325目振动筛后进入第二储浆池，得到矿浆B，所述矿浆B中高岭土的质量百分比含量为18％；

4)精细分级：在矿浆B中加入六偏磷酸钠作分散剂，六偏磷酸钠的加入量为矿浆B中的高岭土质量的0.4％；调节矿浆B中高岭土质量百分比含量为15％，用10wt％的氢氧化钠溶液调节矿浆B的pH值为7.6，得到浆料；浆料进入卧式螺旋离心分级机(CENTRISIZER，德国ANDRITZ公司生产)进行精细分级，离心转速大于2000rpm，进料量为40m³/h；分级后，底流-2μm＝47.4％，作其它产品；卧式螺旋离心分级机的溢流进入第三储浆池，得到矿浆C(矿浆C中小于2μm的质量百分比含量为96.5％)；通过卧式螺旋离心分级机的精细分级，可以除去浆料中的高岭石和三水铝石；

5)浓缩：向矿浆C中加入聚合氯化铝，聚合氯化铝的加入量为每吨矿浆C中加入0.2kg聚合氯化铝；然后沉淀浓缩，使矿浆中固体物的质量百分比含量提高至40％，得到矿浆D；

6)压滤/闪蒸干燥：将矿浆D泵至压滤机进行压滤，滤饼的固体物质量百分比含量为78％；压滤好的滤饼传送至闪蒸干燥机(如常州市常群干燥设备有限公司行产的)进行烘干、打散，闪蒸干燥机进口温度为320℃，出口温度为90℃，得到高纯埃洛石产品。高纯埃洛石产品中埃洛石的量百分比含量约为94％，-2μm＝98.5％(质量)。

图2为产品的XRD图谱，可以看出，图谱中主要峰线都为埃洛石特征峰，基本无其它杂质峰，埃洛石纯度超过90％。

实施例3：

一种高纯埃洛石的生产工艺，它包括如下步骤：

1)捣浆：用高压水枪将高岭土原矿冲洗至捣浆池中，捣浆池采用双轴搅拌器搅拌，得到高岭土质量百分比含量为30％的高岭土矿浆；所述高岭土原矿中埃洛石质量百分比含量大于30％；

2)初次分级：用砂泵将步骤1)所得到的高岭土矿浆抽至圆锥分级机进行初次分级，除去长石、石英等大颗粒杂质，圆锥分级机共有三组，三组圆锥分级机串联排列，圆锥分级机的底流作为尾矿排出，最后一个圆锥分级机的溢流过200目振动筛后进入第一储浆池浓缩，得到矿浆A，所述矿浆A中高岭土的质量百分比含量为25％；

3)二次分级：将矿浆A进入水力旋流器(如威海青松旋流器有限公司生产的)，进行二次分级，进一步除去矿浆A中残留的细小石英和长石，水力旋流器的溢流过325目振动筛后进入第二储浆池，得到矿浆B，所述矿浆B中高岭土的质量百分比含量为20％；

4)精细分级：在矿浆B中加入六偏磷酸钠作分散剂，六偏磷酸钠的加入量为矿浆B中的高岭土质量的0.5％；调节矿浆B中高岭土质量百分比含量为15％，用10wt％的氢氧化钠溶液调节矿浆B的pH值为8，得到浆料；浆料进入卧式螺旋离心分级机(CENTRISIZER，德国ANDRITZ公司生产)进行精细分级，离心转速大于2000rpm，进料量为45m³/h；分级后，底流-2μm＝43.3％，作其它产品；卧式螺旋离心分级机的溢流进入第三储浆池，得到矿浆C(矿浆C中小于2μm的质量百分比含量为97.2％)；通过卧式螺旋离心分级机的精细分级，可以除去浆料中的高岭石和三水铝石；

5)浓缩：向矿浆C中加入聚合氯化铝，聚合氯化铝的加入量为每吨矿浆C中加入0.3kg聚合氯化铝；然后沉淀浓缩，使矿浆中固体物的质量百分比含量提高至50％，得到矿浆D；

6)喷雾干燥：将矿浆D输送至喷雾干燥塔，喷雾干燥塔的入口温度为450℃，出口温度为110℃，干燥后得到高纯埃洛石产品。高纯埃洛石产品中埃洛石的量百分比含量约为92％，-2μm＝97.8％(质量)。

图3为产品的XRD图谱，可以看出，图谱中主要峰线都为埃洛石特征峰，基本无其它杂质峰，埃洛石纯度超过90％。

Claims (1)

1.一种高纯埃洛石的生产工艺，其特征在于它包括如下步骤：

1)捣浆：用高压水枪将高岭土原矿冲洗至捣浆池中，捣浆池采用双轴搅拌器搅拌，得到高岭土质量百分比含量为25～30％的高岭土矿浆；所述高岭土原矿中埃洛石质量百分比含量大于30％；

2)初次分级：用砂泵将步骤1)所得到的高岭土矿浆抽至圆锥分级机进行初次分级，圆锥分级机共有三组，三组圆锥分级机串联排列，圆锥分级机的底流作为尾矿排出，最后一个圆锥分级机的溢流过200目振动筛后进入第一储浆池浓缩，得到矿浆A，所述矿浆A中高岭土的质量百分比含量为20～25％；

3)二次分级：将矿浆A进入水力旋流器，进行二次分级，水力旋流器的溢流过325目振动筛后进入第二储浆池，得到矿浆B，所述矿浆B中高岭土的质量百分比含量为15～20％；

4)精细分级：在矿浆B中加入六偏磷酸钠作分散剂，六偏磷酸钠的加入量为矿浆B中的高岭土质量的0.2～0.5％；调节矿浆B中高岭土质量百分比含量为15％，调节矿浆B的pH值为7～8，得到浆料；浆料进入卧式螺旋离心分级机进行精细分级，离心转速大于2000rpm，进料量为35～45m³/h；卧式螺旋离心分级机的溢流进入第三储浆池，得到矿浆C；

5)浓缩：向矿浆C中加入聚合氯化铝，聚合氯化铝的加入量为每吨矿浆C中加入0.2～0.3kg聚合氯化铝；然后沉淀浓缩，使矿浆中固体物的质量百分比含量提高至40～50％，得到矿浆D；

6)采用下述二种方法之一进行干燥：

①喷雾干燥：将矿浆D输送至喷雾干燥塔，喷雾干燥塔的入口温度为400～450℃，出口温度为100～110℃，干燥后得到高纯埃洛石；

②压滤/闪蒸干燥：将矿浆D泵至压滤机进行压滤，滤饼的固体物质量百分比含量为75～80％；压滤好的滤饼传送至闪蒸干燥机进行烘干、打散，闪蒸干燥机进口温度为300～350℃，出口温度为80～110℃，得到高纯埃洛石。

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