CN102275941B - 一种高干燥抗折强度陶瓷用高岭土生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产高干燥抗折强度高岭土的方法，它通过电镜扫描从众多种高岭土矿物形貌中选择出具有一定含量的脊椎状形貌的高岭土，经过水力选矿、磁选、剥片和改性后，高岭土的Al2O3、白度提高到符合QB/T14563-2008《高岭土及其试验方法》TC-1的指标，Fe2O3符合TC-2指标，干燥抗折强度经磁选后就达到2.5MPa，再经剥片、改性后抗折强度进一步提高到3.8MPa和5.3MPa，可满足不同强度需求，用于陶瓷配方原料能够明显提高坯体强度，有利于生产大型地砖和卫生洁具陶瓷，有利于减少陶瓷废品率，提高陶瓷产品质量和生产效率。
Description
一、技术领域
本发明涉及利用高岭土原矿为原料加工制备一种新材料的方法，具体涉及一种高干燥抗折强度陶瓷用高岭土生产方法。
二、背景技术
在陶瓷配方中，结合性良好的高岭土可避免坯体变形和开裂，而干燥抗折强度是高岭土结合性的最主要的指标。陶瓷用高岭土生产主要原料是各种含有一定量的高岭石的粘土矿物的含铝硅酸盐岩土，经过破碎、选矿、漂白、压滤、干燥等工艺，生产出具有成瓷性能的陶瓷配方原料，即陶瓷用高岭土。我国陶瓷用高岭土基本上用风化型高岭土为原料加工，存在的缺陷是干燥抗折强度低：加工成325目精矿除铁后一般干燥抗折强度只有0.8-1.2MPa，剥片超细后的高岭土在2.0MPa以下，加以改性后一般也只能达到2.8MPa；其原因一是未能找到一种适合生产高干燥抗折强度陶瓷用高岭土的高岭土原矿作原料；二是现有技术中的原料因含铝量不高，且粘土矿物含量不高导致。干燥抗折强度低的高岭土会使陶瓷成坯性能变差，成瓷强度低，导致成品率低。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种生产高干燥抗折强度高岭土的方法，生产出高干燥抗折强度高岭土，产品用作陶瓷生产配方原料，提高陶瓷产品成品率，减少废品，节约资源。
为实现以上目的，本发明一种高干燥抗折强度陶瓷用高岭土生产方法采用通过电镜扫描选择具有脊椎状形貌特征的高岭土为原料，经破碎分级、磁选和增强工序制成高干燥抗折强度陶瓷用高岭土。
所述增强工序是剥片超细加工工序。
所述增强工序是先剥片超细加工后再改性。
具体操作如下：
1、对有脊椎状形貌的高岭土制备成粗精矿
通过电镜扫描，选择有脊椎状形貌的高岭土为原料，把进场的高岭土原矿进行破碎、捣浆分散，按重量比控制浓度35％-55％；除砂后，用水力旋流器分选提取≤45um粒级的325目高岭土粗精矿，Al2O3含量为35.5％。
2、粗精矿产品磁选加工
高岭土粗精矿加工产品中混入较多的含铁矿物是脊性矿的物Fe2O3，烧成后含铁矿物变黑，白度低。在浓度控制在10％-20％的条件下加入六偏磷酸钠和水玻璃复合助剂1‰，搅拌均匀后矿浆进入高梯度磁选机的磁选，以去除含铁矿物，得到比325目高岭土粗精矿更纯的325目磁选高岭土产品。
粗精矿产品磁选加工后，325目高岭土粗精矿的Al2O3含量从35.5％提高到36.6％；Fe2O3含量从磁选前5％左右下降到0.8％以下，1280℃烧成白度从50％提高到88％，干燥抗折强度从0.9MPa提高到2.5MPa。
3、325目磁选高岭土产品超细剥片加工
325目磁选高岭土产品的细粒级含量较少，其矿浆进入剥片机后，高岭土粒子受到高速旋转的硅酸锆球介质剪切和摩擦，导致高岭土颗粒破碎和部分层间结构解离，得到剥片高岭土，使-2um粒级含量从30％增加到50％以上，干燥抗折强度从2.5MPa提高到3.8MPa。
4、剥片超细高岭土产品改性
往剥片超细高岭土产品浆中均匀加入羧甲基纤维素、桃胶和阿拉伯树胶的复合STA改性剂溶液，加入量控制在重量比1.5‰，再搅拌均匀后用压滤机脱水后，高岭土颗粒之间通过复合STA改性剂强化粘结和链接，得到高干燥抗折强度陶瓷用高岭土，干燥抗折强度达到5.3MPa以上。
实践证明，高岭土干燥抗折强度受到高岭土矿物不同的形貌类型和细度的影响，一方面，具有棒状或不规则形貌要比规则的片状或叠层片状具有更好的结合性，其干燥抗折强度更高，而本发明采用的脊椎状形貌属于棒状形貌一种特例；另一方面，粒级更细的高岭土比粗粒级具有更好的结合性和更高干燥抗折强度更高。这是因为一方面片状容易产生物料粒子相对“移动”而折断，而物料粒子聚集于棒状周围构成较强的结合性，产生抗折作用；另一方面粒度细的物料粒子具有较大的表面能，更容易结合成型。
本发明能够从众多种高岭土矿物形貌中选择出具有一定含量的脊椎状形貌的高岭土，经过水力选矿、磁选、剥片和改性后，高岭土的Al2O3、白度提高到符合QB/T14563-2008《高岭土及其试验方法》TC-1的指标，Fe2O3符合TC-2指标，而干燥抗折强度，从磁选后就达到2.5MPa，比其他形貌高岭土高了一半以上，再加上剥片、改性抗折抗折强度进一步提高到3.8MPa和5.3MPa，可以满足不同强度需要的陶瓷坯料配方要求；工艺简单、操作方便，能够适合对抗折强度不同要求业主建设生产线，工艺作业有灵活的选择性，并且容易实现产业化。
四、附图说明
图1是现有技术中国内最大的建筑陶瓷用高岭土原料矿(广西合浦)电镜扫描图。
图2是本发明一种高干燥抗折强度陶瓷用高岭土生产方法原料矿电镜扫描图。
五、具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
图1所示现有技术生产陶瓷的普通高岭土原料矿电镜扫描图可以看出其粘土矿物呈不规则片状较多，规则片状较少，磁选后325目精矿产品干燥抗折强度一般达到1.2MPa。
通过电镜扫描，选择了一种具有脊椎状形貌的高岭土原矿为原料，如图2所示，本发明一种高干燥抗折强度陶瓷用高岭土生产方法的原矿从电镜扫描可以看出其粘土矿物为不规则片层状集合体，集合体大小为2μ左右，在视域中观察到“脊椎状”高岭土，与常见的片层状高岭土集合体不同，磁选后325目精矿产品干燥抗折强度一般达到2.5MPa。该原矿的成分构成是：Al2O3＝＝20.3％，Fe2O3＝5.15％，SiO2＝66.55％，K、Na、Ca、Mg氧化物＝5％，其他3％，自然白度45％；
把进场的上述高岭土原矿通过分级、磁选和改性制备高干燥抗折强度陶瓷用高岭土；具体操作如下：
1、高岭土粗加工
将含有脊椎状形貌的高岭土原矿给入立式捣浆机，捣浆45分钟后通过螺旋分级机分离粗细砂，获得100目粒级的高岭土矿浆，在通过∮150水力旋流器除砂，得到325目高岭土粗精矿。
2、高岭土粗精矿磁选除铁
将高岭土粗精矿浓缩至重量比20％，按重量比1∶1配置六偏磷酸钠和水玻璃复合助磨剂，按重量比1‰加入复合助磨剂后用搅拌机均化，均匀给入电磁高梯度磁选机，分别经过0.8T、1.3T两道磁选，除去磁性铁及含铁云母等脊性非粘土矿物，得到纯度更高、烧成白度更好的高岭土磁选精矿。
3、高岭土磁选精矿剥片
高岭土磁选精矿浆在100立方米集浆池沉降浓缩两天后，浓度达到28％以上，以0.8吨/小时的给浆量泵入BP-500剥片机进行超细加工，得到剥片超细剥片高岭土。
4、改性处理
将剥片加工后的超细高岭土放入装有平桨搅拌机的100立方米集浆池，按重量比羧甲基纤维素∶桃胶∶阿拉伯树胶＝1∶1∶1配制复合STA改性剂，再配成浓度为20％复合STA改性剂溶液，按1.5‰重量比加入配制好复合STA改性剂溶液，开启平桨搅拌机搅拌30分钟改性，将改性后的高岭土矿浆送入压滤机脱水制成泥饼，放置3天陈腐后，包装出售。
5、产品检测
原矿电镜扫描：由厦门大学材料系检测
产品质量检测：依据GB/T14563-2008《高岭土及其试验方法》检测按上述方法制得的产品，产品主要性能指标是：自然白度≥83％、1280℃烧成白度≥88％、Fe2O3≤0.75％、Al2O3≥36％；采用无锡建议仪器机械有限公司出厂的DKZ-5000型电动抗折试验机检测该改性产品干燥抗折强度为5.75MPa。
采用本发明技术，筛选出含有脊椎状高岭土原矿，经过除铁工艺能够除去高岭土中含铁脊性非粘土矿物，最后生产出的改性产品干燥抗折强度达到3.8MPa，是国内一般陶瓷用高岭土的三倍。本发明提供了一套易于产业化的工艺方法，也提供了制备2.5MPa、3.8MPa和5.3MPa三种等级干燥抗折强度产品方法，用于陶瓷配方原料能够明显提高坯体强度，有利于生产大型地砖和卫生洁具陶瓷，有利于减少陶瓷废品率，提高陶瓷产品质量和生产效率。
Claims (1)
1.一种高干燥抗折强度陶瓷用高岭土生产方法,采用高岭土原矿为原料，经破碎分级、磁选和增强工序制成高干燥抗折强度陶瓷用高岭土，其特征是：所述高岭土原矿是通过电镜扫描选择出具有脊椎状形貌特征的原矿，操作步骤如下：
（1）、对有脊椎状形貌的高岭土制备成粗精矿：通过电镜扫描，选择有脊椎状形貌的高岭土为原料，把进场的高岭土原矿进行破碎、捣浆分散，按重量比控制浓度35%-55%；除砂后，用水力旋流器分选提取≤45μm粒级的325目高岭土粗精矿；
（2）、粗精矿产品磁选加工：高岭土粗精矿加工产品中混入较多的含铁矿物是脊性矿的物Fe2O3，烧成后含铁矿物变黑，白度低;在浓度控制在10%-20%的条件下加入六偏磷酸钠和水玻璃复合助剂1‰，搅拌均匀后矿浆进入高梯度磁选机的磁选，以去除含铁矿物，得到比325目高岭土粗精矿更纯的325目磁选高岭土产品；
（3）、325目磁选高岭土产品超细剥片加工：325目磁选高岭土产品的细粒级含量较少，其矿浆进入剥片机后，高岭土粒子受到高速旋转的硅酸锆球介质剪切和摩擦，导致高岭土颗粒破碎和部分层间结构解离，得到剥片高岭土，使-2μm粒级含量从30%增加到50%以上，干燥抗折强度从2.5MPa提高到3.8MPa；
（4）、剥片超细高岭土产品改性：往剥片超细高岭土产品浆中均匀加入羧甲基纤维素、桃胶和阿拉伯树胶的复合STA改性剂溶液，加入量控制在重量比1.5‰，再搅拌均匀后用压滤机脱水后，高岭土颗粒之间通过复合STA改性剂强化粘结和链接，得到高干燥抗折强度陶瓷用高岭土，干燥抗折强度达到5.3 MPa以上。
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