CN104211074B - 一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺，包括以下步骤破碎、跳汰、研磨、选粒、氧化、磁选、过滤、脱水、烘干、锻烧，即得高白度高岭土，由于采用了上述技术方案，由于采用了上述技术方案，本发明的最大优势在于，摆脱了传统的生产工艺中投资大，产品质量差，波动大，生产成本高，操作不便等不利因素，实现了投资小、成本低、质量稳定、操作便利、绿色环保的生产工艺；通过本发明所述制备工艺可实现煤矸石的高效利用；脱铁脱钛效果好，产品合格；因为电解液循环使用不排放，所以没有任何环境污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备工艺领域，具体地说，涉及一种利用煤矸石制备高白度高岭土的工艺。
背景技术
在冀中和冀南地区密集的分布着许多大型的国营煤矿，这些煤矿在生产优质煤炭的同时，又每天产出数以万吨计的煤矸石，这些煤矸石堆集成山，占用大量的耕地，而且矸石中的硫会自燃，产生大量的有害气体，另外还可以通过氧化污染地下水资源。
现在有人用煤矸石来生产内燃砖，但其附加值很低。通过对煤矸石进行化学分析，发现其中绝大部分以高岭土为主，化学上称之为煤系高岭石，可占到煤矸石的重量的70%，甚至更高，高岭土是陶瓷、橡胶、塑料、造纸、油漆、催化剂载体，耐火材料等等的优质原料，其价格都在千元甚至更高。
目前陶瓷厂对其需求量很大,伴随着房地产的开发和人们生活水平的不断提高，其需求量和使用范围日益扩大，开发煤系高岭土资源，有相当可观的经济效益和环境效益，但由于煤系高岭石在形成和开采过程当中混入少量的铁钛等矿物，造成煅烧白度不高，极大的影响了其在工业上的应用，所以必须对其进行净化处理。
关于高岭土的脱铁钛问题有好多学者做过研究，也有许多相关文献见诸报道。如高梯度磁选，浮选，选择性絮凝，连二亚硫酸钠化学漂白等等，但这些方法都达不到理想效果，而且成本高，还会造成环境污染，从而影响了实际应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种经济实用，操作方便，效果能满足市场要求，又绿色环保的利用煤矸石制备高白度高岭土的工艺。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
A、破碎，将原矿煤矸石破碎，破碎的粒度为0.1mm ～2mm；
B、跳汰，将步骤A中破碎的煤矸石进行跳汰作业，分离出粗粒黄铁矿；
C、研磨，再将步骤B中剩余矿粒研磨至0.047mm ～0.1mm；
D、选粒，将步骤C中的矿粒进行重选，分离出其中的细粒黄铁矿；
E、氧化，将步骤D中重选后的矿粒进行电化学氧化处理，形成高岭土浆液；
F、磁选，将高岭土浆液进行强磁磁选；
G、过滤；
H、脱水；
I、烘干；
J、锻烧，即得高白度高岭土。
作为一种改进：
所述步骤E中，电解液为3%-5%的NaOH溶液。
所述步骤E中，电压4.0-5.2V、电流0.8-1.5A/Kg高岭土、阳极和阴极面积比为5～3:1、电极材料阴阳极均为0Cr18Ni9Ti、高岭土粒度为325目、温度为室温、时间为10min-30min、耗电量为3kwh/T。
作为进一步的改进：
所述步骤F中，选用磁场强度为5000Gs强磁磁选机。
作为再进一步的改进：
所述步骤J中，采用链条式连续高温微波炉。
所述步骤J中，掺入20%-30%的强吸波材料；
所述强吸波材料为掺杂金属的立方碳化硅。作为另一种优化方案：
所述步骤J中，掺入20%-30%的同质异象的经550℃煅烧的偏高岭土。
作为再进一步的改进：
所述煅烧温度为800℃，时间为15min-20min。
由于采用了上述技术方案，本发明的最大优势在于：
（1）摆脱了传统的生产工艺中投资大,产品质量差,波动大,生产成本高,操作不便等不利因素，实现了成本低、操作方便、投资小的目的；
（2）通过本发明所述制备工艺可实现煤矸石的高效利用；
（3）脱铁脱钛效果好,产品合格；
（4）因为电解液循环使用不排放，所以没有任何环境污染问题。
具体实施方式
实施例1：
首先多次对原料煤矸石矿进行了组分和XRD物相分析结果如下：
组分分析结果（质量分数%） 物相分析结果（%）
Al2O3 26.39 高岭石 70.20
Fe203 4.12 锐钛矿 1.02
SiO2 61.12 石英 12.66
MgO 1.26 云母 4.69
CaO 0.52 黄铁矿 1.62
TiO2 0.88 针铁矿 3.69
Na2O 1.37 其它 9.02
K2O 3.46。
针对以上的物相分析，确定了以下的高白度高岭土的制备工艺：
一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺，包括以下步骤：
A、破碎，将原矿煤矸石破碎，破碎的粒度为0.1mm ～2mm；
B、 跳汰，将步骤A中破碎的煤矸石采用非对称正弦波跳汰机进行跳汰作业，分离出粗粒黄铁矿，脱铁率为63%；。两次重选后其中的绝大部分黄铁矿已被脱除。
C、研磨，再将步骤B中剩余矿粒研磨至0.047mm ～0.1mm；
D、选粒，将步骤C中的矿粒泵入螺旋溜槽进行重选，分离出其中的细粒黄铁矿；
E、氧化，具体操作方法：将步骤D中重选后的矿粒进行电化学氧化处理，螺旋溜槽中流出的矿物注入电解池中，先在电解池中配制3%-5%的NaOH电解液，电解池的阳极,阴极,分别连接直流电源的正极和负极,将重选后的高岭石以20%-30%固含量加入到电解液中，通入直流电在搅拌的情况下进行电化学反应，形成高岭土浆液，其中，操作参数为：电压4.0-5.2V,电流0.8-1.5A/Kg高岭土，阳极和阴极面积比为5～3:1，电极材料阴阳极均为0Cr18Ni9Ti，高岭土粒度为325目，温度为室温，时间为10min-30min。完毕后电解液少量补碱后可反复使用，耗电量为3kwh/T。首先高岭石中的铁矿物在NaOH作用下生成Fe(OH)2 ，此反应在阴极进行:
阴极反应:(Fe2+)+2NaOH=Fe(OH)2+2(Na+)；
8OH-+2FeS+7O2=2Fe(OH)2+4(S04)2-+2H2O；
阳极反应:2Fe(OH)2+O2=2Fe(OH)3；
阴极产生的Fe(OH)2和阳极产生的Fe(OH)3反应会生成强磁性的Fe3O4，即：
Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+H2O；
F、磁选，将高岭土浆液进行强磁磁选，即将经过电化学处理的高岭土浆液泵入强磁选机中进行磁选，煤矸石经过电化学处理后,其中的弱磁性铁矿物被氧化成强磁性的Fe3O4,其磁性增加4-9倍，用普通的强磁就能得到较好的选矿指标,所以选用磁场强度为5000Gs强磁磁选机，磁选后高岭土原料中的93%以上的铁钛杂质已被脱除，达到了陶瓷级和造纸涂布级对原料的要求；
G、过滤；
H、脱水；
I、烘干；
J、锻烧，生产中采用链条式连续高温微波炉（青岛科朗特科技股份有限公司制造）, 高岭土属于弱吸波材料,为了提高加热效率,在其中掺入20%-30%的强吸波材料，此强吸波材料为经过掺杂金属的立方碳化硅，焙烧完成后与产品分离，再循环使用，或者用同质异象的经550℃煅烧的偏高岭土，煅烧后一起作为产品使用，其中在此步骤中煅烧温度为800℃，时间为15min-20min，锻烧后其白度可达到90以上即得高白度高岭土可以满足陶瓷，造纸，橡胶和塑料填料的要求。
Claims (7)
1.一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
A、破碎，将原矿煤矸石破碎，破碎的粒度为0.1mm～2mm；
B、跳汰，将步骤A中破碎的煤矸石进行跳汰作业，分离出粗粒黄铁矿；
C、研磨，再将步骤B中剩余矿粒研磨至0.047mm～0.1mm ；
D、选粒，将步骤C中的矿粒注入螺旋溜槽进行重选，分离出其中的细粒黄铁矿；
E、氧化，将步骤D中重选后的矿粒进行电化学氧化处理，电解液为3％-5％的NaOH溶液，电压4.0-5.2V、电流0.8-1.5A/Kg高岭土、阳极和阴极面积比为5～3:1、电极材料阴阳极均为0Cr18Ni9Ti、高岭土粒度为325目、温度为室温、时间为10min-30min、耗电量为3kwh/T，形成高岭土浆液；
F、磁选，将高岭土浆液进行强磁磁选；
G、过滤；
H、脱水；
I、烘干；
J、锻烧，即得高白度高岭土。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤F中，选用磁场强度为5000Gs强磁磁选机。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤J中，采用链条式连续高温微波炉。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤J中，掺入20％ -30％的强吸波材料。
5.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于：所述强吸波材料为掺杂金属的立方碳化硅。
6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤J中，掺入20％ -30％的同质异象的经550℃煅烧的偏高岭土。
7.根据权利要求1、4、5或6其中之一所述的制备工艺，其特征在于：所述煅烧温度为800℃，时间为15min-20min。
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| 煤系硬质高岭土提纯及溢流磁选增白试验研究;李彩霞;《非金属矿》;20140731;第37卷(第4期);13-15 * |
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| CN104211074A (zh) | 2014-12-17 |
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