CN103112866A

CN103112866A - 一种高岭土组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN103112866A
Application number: CN2013100726292A
Authority: CN
Inventors: 邹亚剑
Original assignee: MAOMING CITY XINGLI KAOLIN CO Ltd
Current assignee: GUANGDONG GAOCI TECHNOLOGY Corp.,Ltd.
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: CN103112866B

Abstract

本发明涉及一种高岭土组合物及其制备方法，具体涉及一种高干燥强度的高岭土组合物及其制备方法。该组合物由0.2-1%的淀粉、0-10%的尿素和余量的高岭土组成。其中所述淀粉为木薯淀粉、氧化淀粉。通过向高岭土浆液中加入尿素溶液，湿法球磨；液压滤脱水；然后喷洒淀粉溶液；搅拌、堆放即得所述高岭土组合物。本发明所述高岭土组合物的干燥强度高，至少可达6.0MPa以上；甚至可达到10MPa以上；可塑性好；工艺简单；成本较低。

Description

一种高岭土组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高岭土组合物及其制备方法，具体涉及一种高干燥强度的高岭土组合物及其制备方法。

背景技术

地球上的矿产，主要分为能源矿产、金属矿产和非金属矿产三种类型。高岭土是一种重要的非金属矿产，与云母、石英、碳酸钙并称为四大非金属矿。高岭土——制造瓷器的主要原料之一。颜色白中微带灰色或黄色，因最初在江西浮梁(今景德镇)东乡高岭村发现，故名。“高岭”一词最早见于清康熙二十一年《浮梁县志》记载，国标上音译Gaolin，成为国际性专用名词。

高岭土主要由小于2个微米的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物(高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等)组成，理想的化学式为Al₂O₃-2SiO₂-2H₂O，其主要矿物成分是高岭石和多水高岭石，高岭石是一种具有良好塑性的白土，其化学组分中含有铝硅酸盐。除高岭石簇矿物外，还有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其它矿物伴生。高岭土的化学成分中含有大量的Al₂O₃、SiO₂和少量的Fe₂O₃、TiO₂以及微量的K₂O、Na₂O、CaO和MgO等。

质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。一般的高岭土具有珍珠光泽，颜色纯白或淡灰，如含杂质较多时则呈黄、褐等色。大部分是致密状态或松散的土块状。容易分散于水或其他液体中，有滑腻感，泥土味。密度2.54-2.60 g/cm³。熔点约1785℃。具有可塑性，湿土能塑成各种形状而不致破碎，并能长期保持不变。

因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。随着工业技术的发展和科技水平的提高，陶瓷制品的种类愈来愈多，它不仅与人们日常生活密切相关，而且在国防尖端技术方面的应用也很广泛，如电气、原子能、喷气式飞机、火箭、人造卫星、半导体、微波技术、集成电路、广播、电视及雷达等方面几乎都需要陶瓷制品。可见高岭土矿产在国民经济和国防建设中所占的重要地位。有报道称，日本还有将高岭土用于代替钢铁制造切削刀具、车床钻头和内燃机外壳等方面应用。特别是最近几年，现代科学技术飞速发展，使得高岭土的应用领域更加广泛，一些高新技术领域开始大量运用高岭土作为新材料，甚至原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温瓷器部件，也用高岭土制成。

目前，全球高岭土总产量约为4000万吨(该数据属于简单的国与国产量的相加，其中没有统计原矿的贸易量，包含较多的重复计算)，其中精制土约为2350万吨。造纸工业是精制高岭土最大的消费部门，约占高岭土总消费量的60%。据加拿大Temanex咨询公司提供的数据，2000年全球纸和纸板总产量约为31900万吨，全球造纸涂料用高岭土总用量为约1360万吨。

自然产出的高岭土矿石，根据其质量、可塑性和砂质(石英、长石、云母等矿物粒径>50微米)的含量，可划分为煤系高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种类型。煤系高岭土一般含1%~6%的碳，质硬，可塑性较差; 软质高岭土质软、可塑性较强,砂质含量50%; 砂质高岭土质松散、可塑性弱,砂质含量50%

不同的资源秉性，基本决定了该资源可适合发展的产业方向。

我国高岭土资源的分布比较分散，品位不高，大多数为煤系高岭土，适用面很窄。需要经改性后才能具有化学性能稳定、电绝缘性好、热稳定性好和白度高等特点，可广泛用于造纸、橡胶、塑料、陶瓷、耐火材料、航空材料等工业领域。

常用的高岭土改性方法有以下几大类:

1.煅烧

煅烧是改善高岭土性能的特殊加工方法。造纸涂料工业使用煅烧高岭土可以增加散射力和遮盖率，提高油墨吸咐速度。用于电缆填料可增加电阻率，在合成4A沸石、生产氯化铝、冰晶石工业中，煅烧可以增加高岭土的化学活性。高温煅烧能增加白度，可部分代替价昂的钛白粉。煅烧可生产莫来石。对于煤系高岭岩煅烧是必不可少的工艺，因煅烧能脱除炭质、提高白度。

2. 漂白

用作颜料、填料和涂料的高岭土，其白度和亮度的高低直接影响其价值的高低。所谓的漂白即是采用不同手段使高岭土的白度增高。具体方法有磁选漂白、浮选漂白、化学漂白等。

3.超细磨矿

为了满足造纸、塑料和橡胶制品等工业对高岭土有较高细度的要求，就必须增加高岭土的细度，从而提高产品的质量。超细磨矿工艺主要有磨剥法、高压挤出法、气流粉碎法。

4.表面改性

高岭土用于塑料、橡胶、油漆、电缆的填料，为使其与各种有机高分子材料容易均匀的分散，并更牢固的结合，需在高岭土表面包覆一层有机耦联剂，此过程称为表面改性。改性效果好的高岭土是疏水的，它漂浮在水的表面而不下沉。

另一种表面包覆是使另一种有机物或无机物包覆在高岭土表面上，从而达到表面改性的效果。以高岭土为核，表面包覆TiO₂，改性后的高岭土性能有极大的改变，在一定的程度上可以替代钛白粉。例如．用溶胶凝胶法使生成物TiO₂，包覆在高岭土表面上，改性后的高岭土其结构没有改变，但白度得到显著提高。虽然TiO₂的产生是通过化学的方法而得到的，但TiO₂与高岭土之间的结合方式仍为物理方式。可以用化学的方法生成TiO₂后使之沉积在高岭土表面上，也可以使已制得的TiO₂粉体通过机械搅拌的方式使其与高岭土粉体结合。为增强产品的白度，通常对生成物进行煅烧，煅烧温度的高低以不使TiO₂产生混晶为宜，一般控制在950℃以下。

王绪海等在《高岭土表面改性研究进展》（[J].IM＆P化工矿物与加工，2004，3：1-3）一文中对高岭土多种表面改性研究进行了综述。

专利CN200810020062.3（公开日2008-08-27）中公开了采用无机处理法生产复合白色颜料粉体的方法制备出了一种氧化钛包覆高岭土复合粉体，该复合粉体的原料配方由下列成份和重量百分含量组成：硫酸钛：12%～18%；高岭土：6%～9%；尿素:10%～16%；六偏磷酸钠：0.15%～0.30%；淀粉：0.5%～1.2%；水溶性碳酸盐：0.04%～0.08%;磷酸：0.01%～0.05%；水：余量。制备方法由包覆反应、水洗、盐处理、酸处理、分散、干燥和煅烧步骤组成。本发明采用均相沉淀法，制备出的氧化钛包覆高岭土复合粉体具有白度均匀，粒度分布范围小等优点，其各项指标均接近钛白粉指标。所用钛盐价高，不再生，整个工艺繁琐、成本高。

中国专利CN200610066442.1（公开日2007-10-03）公开了一种高岭土的改性方法，是按照1∶0.001～0.2∶0.1～2∶0～2.2的重量比将高岭土、分散改性剂、酸溶液和去离子水混合，打浆0.5～4小时，将浆液在300～850℃下焙烧60～300分钟，然后冷却，用去离子水洗涤，得到改性后的高岭土。该改性方法可增大高岭土的比表面积、孔体积，改善孔结构,提高高岭土的催化活性，但其干燥强度较弱，可塑性差。

中国专利CN201110128235.5（公开日2011-12-14）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。但该种高岭土具有选矿限制。

现有商品化的初级高岭土，来源广泛易得，但因其干燥强度低，可塑性差，导致其直接适用范围较窄。

发明内容

本发明的目的在于通过操作简单、成本低廉的工艺将已商品化煤系高岭土的性能提高，从而扩大其适用范围。

本发明的目的是通过提供一种高岭土组合物来实现，同时提供一种制备该种组合物的方法。

本发明提供一种高岭土组合物，该组合物由高岭土、尿素和淀粉组成。

所述组合物很有如下按重量百分比计的各物质：

0.2-1%的淀粉；

0-10%的尿素

余量为高岭土。

优选地，所述组合物很有如下按重量百分比计的各物质：

0.6-0.8%的淀粉；

6.5-7.5%的尿素；

余量为高岭土。

本发明提供一种如上所述的技术方案，其中所述淀粉为木薯淀粉。木薯淀粉的支链淀粉含量高，直链淀粉含量低，胶粘力强，无异味，浆糊清澈，且价格便宜。

本发明提供一种如上所述的技术方案，其中所述为氧化淀粉。氧化变性淀粉与原淀粉相比，颜色洁白，糊化容易，糊液粘度低且热稳定性高，透明性和胶粘力强，

相比不含添加剂或未经变性的高岭土，所述高岭土组合物具有更大的干燥强度和更好的可塑性。

本发明提供一种所述高岭土组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤a、配制溶液：分别配制尿素溶液和淀粉溶液；

步骤b、添加尿素：往高岭土浆液中加入尿素溶液，进行湿法球磨；

步骤c、压滤脱水：将步骤b得到的高岭土浆液压滤脱水；

步骤d、添加淀粉：在搅拌机中，向步骤c得到的脱水后的高岭土浆液中高压喷洒淀粉溶液；

步骤e、搅拌：将步骤d得到的高岭土浆液高强度搅拌；

步骤f、堆放：将步骤e得到的高岭土浆液堆放2个月以上，即得所述高岭土组合物。

其中，步骤b中湿法球磨5min以上，优选15min；步骤e中的高强度搅拌是指搅拌器的转速在100r/min以上；优选为200-600r/min。

本发明的优点：本发明所述高岭土组合物的干燥强度高，至少可达6.0Mpa以上；甚至可达到10Mpa以上；可塑性好；工艺简单；成本较低。

附图说明

图1为高岭土组合物的干燥强度对比示意图；

具体实施方式

本发明所述淀粉购自广西明阳生化科技股份有限公司，所述尿素为工业级，所述高岭土的产地为茂名，由茂名市兴丽高岭土有限公司提供。

实施例1：

制备如下成分（按重量百分比计）配比的高岭土组合物：

0.2%的淀粉，余量为高岭土。

按上述物料配比，辅料为水，按以下步骤制备相应高岭土组合物：

步骤a、配制溶液：配制质量分数为35%的淀粉溶液；

步骤b、球磨高岭土：将高岭土湿法球磨15min；

步骤c、添加淀粉：在搅拌机中，往步骤b得到的高岭土中高压喷洒淀粉溶液；

步骤d、搅拌：将步骤c得到的高岭土浆液按100r/min搅拌1h；

步骤e、堆放：将步骤d得到的高岭土浆液堆放2个月，得到所述高岭土组合物。

实施例2：

制备如下成分（按重量百分比计）配比的高岭土组合物：

1%的木薯淀粉；

10%的尿素；

余量为高岭土。

步骤a、配制溶液：分别配制质量分数为50%尿素溶液和质量分数为35%的木薯淀粉溶液；

步骤b、添加尿素：往高岭土浆液中加入步骤a中配制的尿素溶液，湿法球磨5min；

步骤c、压滤脱水：将步骤b得到的高岭土浆液压滤脱水；

步骤d、添加淀粉：在搅拌机中，往步骤c得到的高岭土浆液中高压喷洒步骤a中配制的木薯淀粉溶液；

步骤e、搅拌：将步骤d得到的高岭土浆液200r/min搅拌1h；

步骤f、堆放：将步骤e得到的高岭土浆液堆放2个月，得到所述高岭土组合物。

实施例3：

制备如下成分（按重量百分比计）配比的高岭土组合物：

0.6%的氧化淀粉(工业级)；

6.5%的尿素；

余量为高岭土。

步骤a、配制溶液：分别配制质量分数为50%尿素溶液和质量分数为35%的氧化淀粉溶液；

步骤b、添加尿素：往高岭土浆液中加入步骤a中配制的尿素溶液，湿法球磨10min；

步骤c、压滤脱水：将步骤b得到的高岭土浆液压滤脱水；

步骤d、添加淀粉：在搅拌机中，往步骤c得到的高岭土浆液中高压喷洒步骤a中配制的氧化淀粉溶液；

步骤e、搅拌：将步骤d得到的高岭土浆液300r/min搅拌1h；

实施例4：

制备如下成分（按重量百分比计）配比的高岭土组合物：

0.8%的氧化木薯淀粉(工业级)；

7.5%的尿素；

余量为高岭土。

步骤a、配制溶液：分别配制质量分数为50%尿素溶液和质量分数为35%的氧化木薯淀粉溶液；

步骤b、添加尿素：往高岭土浆液中加入步骤a中配制的尿素溶液，进行湿法球磨15min；

步骤c、压滤脱水：将步骤b得到的高岭土浆液压滤脱水；

步骤d、添加淀粉：在搅拌机中，往步骤c得到的高岭土浆液中高压喷洒步骤a中配制的氧化木薯淀粉溶液；

步骤e、搅拌：将步骤d得到的高岭土浆液200r/min搅拌1h；

实施例5：

制备如下成分（按重量百分比计）配比的高岭土组合物：

0.7%的氧化木薯淀粉(工业级)；

7.0%的尿素；

余量为高岭土。

步骤b、添加尿素：往高岭土浆液中加入步骤a中配制的尿素溶液，湿法球磨15min；

步骤c、压滤脱水：将步骤b得到的高岭土浆液压滤脱水；

步骤e、搅拌：将步骤d得到的高岭土浆液200r/min搅拌1h；

实施例6：

本发明所述高岭土组合物的干燥强度测试。分别对上述实施例所述的高岭土组合物进行胚体干燥强度的测定，以不含添加剂或未经变性的高岭土样品作为参照，每组测试选择5个相同的试样进行测试，然后以平均干燥强度表示。每组样品的测试结果如图1所示，横坐标实施例编号1-5对应为实施例1-5所的高岭土组合物，6为高岭土参照样品；纵坐标为所测胚体干燥强度。

结果发现高岭土组合物胚体的平均干燥强度相比参照样品有了明显的提高，其中4号样品的增强效果最为明显。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中，文中未详述之处均为现有技术。

Claims

1.一种高岭土组合物，其特征在于，该组合物由高岭土、尿素和淀粉组成。

2.如权利要求1所述的一种高岭土组合物，其特征在于，按重量百分比计，淀粉的用量为0.2-1%，尿素的用量为0-10% ，余量为高岭土。

3.如权利要求2所述的一种高岭土组合物，其特征在于，淀粉的用量为0.6-0.8%，尿素的用量为6.5-7.5% ，余量为高岭土。

4.如权利要求1所述的一种高岭土组合物，其特征在于，其中所述淀粉为木薯淀粉。

5.如权利要求1所述的一种高岭土组合物，其特征在于，其中所述淀粉为氧化淀粉。

6.一种如权利要求1-5任一权利要求所述的高岭土组合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤a、配制溶液：分别配制尿素溶液和淀粉溶液；

步骤c、压滤脱水：将步骤b得到的高岭土浆液压滤脱水；

步骤e、搅拌：将步骤d得到的高岭土浆液搅拌；

7.一种如权利要求6所述的一种高岭土组合物的制备方法，其特征在于，步骤b中湿法球磨5min以上；步骤e中，所述搅拌是指搅拌器的转速在100r/min以上。

8.一种如权利要求7所述的一种高岭土组合物的制备方法，其特征在于，步骤b中湿法球磨15min；步骤e中，所述搅拌是指搅拌器的转速为200-600r/min。

9.一种如权利要求6所述的一种高岭土组合物的制备方法，其特征在于，其中，所述搅拌时间为0.5h以上。

10.一种如权利要求9所述的一种高岭土组合物的制备方法，其特征在于，其中，所述搅拌时间为1-2h。