CN106395839B - 一种用煤矸石制备电泳漆用煅烧高岭土的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矸石制备高岭土技术，具体为一种用煤矸石制备电泳漆用煅烧高岭土的工艺。解决现有煤矸石制备高岭土中存在的指标不高的问题，提供了一种用煤矸石制备电泳漆用煅烧高岭土的工艺。路线为煤矸石原矿→一次干法除铁→破碎→二次干法除铁→干法磨矿→部分生料和部分熟料加自来水制浆→一次湿法除铁→湿法磨矿→二次湿法除铁→过筛200目、325目、500目振动筛→三次湿法除铁→一次干燥→打散→煅烧→打散→产品。解决了电泳漆用煅烧高岭土产品的细度和电导率问题，产品质量能够满足客户对电泳漆用煅烧高岭土粒度指标和电导率指标等要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矸石制备高岭土技术，具体为一种用煤矸石制备电泳漆用煅烧高岭土的工艺。
背景技术
高岭土是一种各方面不断提高的新型非金属矿物粉体材料，其性能独特，并且应用范围不断扩大。广泛用于造纸、橡胶、塑料、电缆、陶瓷、油漆涂料等领域，在现代高新技术产业发展和传统产业产品升级进步中起着重要作用。煤矸石是一种煤系高岭土，其特点是原矿本身呈黑褐色，经煅烧后白度较高，经过粉碎、煅烧等深加工后可以作功能性材料应用到造纸、涂料、橡塑、电线电缆、以及耐火材料等领域。不同的加工工艺可以赋予产品不同的应用功能，本发明的目标是利用煤矸石制备电泳漆用煅烧高岭土的工艺技术。
电泳漆，也叫电泳涂料，现在还有很多人沿用“电泳漆”的称呼，而不用“电泳涂料”。因为常规喷漆经常会出现缺陷，电泳在生活中的应用范围变得越来越广，因此电泳漆也开始不断的更新换代，先是从阳极电泳漆转换到阴极电泳漆，再从单组分电泳漆到双组分电泳漆，从而促进了电泳涂装的不断进步，使更多的产品生产的时候，用电泳漆代替了之前的手工喷漆。
在20 世纪60 年代，随着时代进步，人们对金属表面防腐防锈要求的不断提高，为了防止过多的金属腐锈现象的发生，用高岭土的性质来缓解。电泳漆行业中经常使用的高岭土有两大类:1)水洗超细高岭土;2)煅烧超细高岭土。
煅烧高岭土要制备成电泳漆，主要可做填料，填充剂，可应用在色浆中。煅烧高岭土在电泳漆中的作用原理源于：其性质为白色体质颜料，不仅可以降低成本，还可以使电泳漆涂膜富有质感，提高电泳产品的抗击打性等。结合国内外研究现状,煅烧高岭土在对电泳漆的作用中，主要依靠的是当今非金属矿最重要的深加工技术之一：其表面改性。煅烧高岭土表面改性是指根据应用的需要，用物理的、化学的或机械的方法对高岭土粉体表面进行处理以改变其表面的理化性质，使高岭土微细颗粒表面包覆一层有机偶联剂化合物，从而使高岭土表面性质发生变化，其目的是当使用电泳漆的时候，增强其与有机质之间的相容性。如表面晶体结构和官能团、表面能、表面电性、表面浸润性。
电泳漆对煅烧高岭土的要求：
1）粒度
煅烧高岭土颗粒特细(小于2um颗粒含量大于92%)，粒度细，海格曼细度值要适当并且分散性能较好。
2）电导率
煅烧高岭土的电导率低，通常小于30us/cm，电导率控制的越低越好，因为电导率的高低直接反映了高岭土产品中可溶性离子的含量。电导率越低，反应后产生的杂质越少，最终对产品产生的腐蚀影响就越小。
3）筛余物
筛余物的含量越少越好， 因为筛余物少代表着产品中粗粒少，分散性也就越高，色浆的过滤性能好，所以，生产成本也就越低。
电泳漆用煅烧高岭土的现有工艺研究：
通常煅烧高岭土细度为小于2um颗粒含量达到85%,为了实现细度指标达到小于2um颗粒含量大于92%,常规的工艺是利用细度为小于2um颗粒含量80%左右煅烧高岭土，继续进行二次湿法磨矿加工来实现细度要求，并采用喷雾干燥脱水、打散机粉碎还原细度,且在磨矿过程中需使用纯净水以保证最终产品的电导率。常规工艺的缺点：
1）二次湿法磨矿。2）使用纯净水用于磨矿制浆。3）二次脱水干燥4）二次打散还原。5）工序复杂，使用设备较多，生产成本高。
发明内容
本发明为了解决现有煤矸石制备高岭土中存在的指标不高的问题，提供了一种用煤矸石制备电泳漆用煅烧高岭土的工艺。
本发明的技术方案是，一种用煤矸石制备电泳漆用煅烧高岭土的工艺，路线为煤矸石原矿→一次干法除铁→破碎→二次干法除铁→干法磨矿→部分生料和部分熟料加自来水制浆→一次湿法除铁→湿法磨矿→二次湿法除铁→过筛200目、325目、500目振动筛→三次湿法除铁→一次干燥→打散→煅烧→打散→产品。
在磨矿过程中，增加500目振动筛不断地排出超细磨矿过程中煤矸石矿物中夹带的有机、无机类杂质和25微米以上的粗颗粒，同时采用磁选除铁技术，剔除加工过程中的机械铁质和矿物中的磁性物质。
煅烧窑煅烧温度为980℃左右，在制浆过程中添加0.3%（质量比）有机分散剂-聚丙烯酸钠，而在磨矿过程中无须添加散剂。
自来水制浆是用煅烧高岭土成品熟料（细度小于2微米含量占80%）和煤矸石325目生料按6：4质量比混合制浆。
为了解决利用煤矸石制备电泳漆用煅烧高岭土的问题，考虑到除杂的重要性，在破碎及粉碎过程中，煤矸石经过了选矿、过筛、除铁等工艺，这样除去了矿石夹带的部分有机质、石英类杂质和部分铁质，在粉磨设备上也设置了杂质排放口，有效地避免了杂质流入下道工序。
在煅烧窑的窑头、窑尾箱上设置了排湿料口，及时排出煅烧窑炉烟尘中夹带硬度较高颗粒较粗的过火料，有利于保持最终产品结构组成的均匀。
煤矸石经超细粉碎和除杂除铁后，提高了纯度细度，煅烧温度可由原来的1050℃降到980℃，仍可获得煅烧高岭土预期的白度性能，煅烧温度的降低有利于提高最终产品的细度。
在湿法超细磨矿过程中添加有机分散剂-聚丙烯酸钠，取代了传统的无机分散剂-六偏磷酸钠，也有利于在煅烧过程减少高岭土颗粒的烧结团聚现象，解决高岭土颗粒煅烧时产生聚结而导致颗粒返粗问题。
申请人以煤矸石为原料生产电泳漆用煅烧高岭土，经过试验研究，打破电泳漆用煅烧高岭土的常规生产工艺，用煅烧高岭土成品熟料（细度约为小于2微米含量80%）和煤矸石325目生料按6：4混合制浆。由于配制浆料中含有部分已煅烧熟料，浆料黏度较小,浆料固含量可达60%，经超细粉碎、剔除杂质、湿法磨矿过程使用有机分散剂和控温煅烧过程有机地结合起来，解决了电泳漆用煅烧高岭土产品的细度和电导率问题，产品质量能够满足客户对电泳漆用煅烧高岭土粒度指标和电导率指标等要求。
以下是申请人采用传统工艺生产的电泳漆用煅烧高岭土（E-53）与采用改进工艺生产的电泳漆用煅烧高岭土（E-92）的性能对比表：
从表中性能对比分析来看，改进工艺生产的电泳漆用煅烧高岭土的各项性能指标均达到或超过了传统工艺生产的电泳漆用煅烧高岭土。
具体实施方式
比较例1：
传统工艺流程:煤矸石原矿→破碎→干法磨矿→全生料加自来水制浆（固含量55%，固体部分配料组成：325目煤矸石生粉100%、六偏磷酸钠0.8%）→一次湿法磨矿→一次干燥→打散→煅烧（1050℃）→打散→全熟料加纯净水制浆（固含量60%，固体部分配料组成：4000目煅烧高岭土100%）→二次湿法磨矿→二次干燥→打散→产品。
实施例1
工艺流程:煤矸石原矿→一次干法除铁→破碎→二次干法除铁→干法磨矿→部分生料和部分熟料加自来水制浆（浆料固含量60%，固体部分配料组成：325目煤矸石生粉40%、4000目煅烧煤矸石熟料粉60%、聚丙烯酸钠0.3%）→一次湿法除铁→湿法磨矿→二次湿法除铁→过筛200目、325目、500目振动筛→三次湿法除铁→一次干燥→打散→煅烧（980℃左右）→打散→产品。
本申请工艺介绍如下：煤矸石原矿经锤式破碎机破碎到粒径在30mm以下，经两次干法除铁除去粉碎过程中带入的机械铁杂质和矿物中的磁性物，送入飓风磨进一步粉碎至325目，在制浆池内加入自来水配浆，制成固含量60%的浆料，配料组成：325目煤矸石生粉40%、4000目煅烧煤矸石熟料粉60%、聚丙烯酸钠0.3%。浆料入搅拌磨经过研磨后粒度达到小于2微米含量大于94%，经三次高强度湿法除铁除去磨矿过程中带入的机械铁杂质和矿物中的磁性物，分别通过100目、325目、500目振动筛除去矿浆中有机和无机类杂质，经多次除铁和多次精细过筛除杂，确保了矿浆的纯度，从根本上为保证最终产品的性能指标奠定了基础，之后将矿浆输送到干燥塔进行脱水干燥，控制热风温度约680℃左右，尾气温度约为110℃左右，干燥成水份小于1%的粉料，通过打散机将干燥过程形成的聚结颗粒打碎，同时在打散过程中排出硬度较大、颗粒较粗的杂质，达到细度要求的物料入回转窑进行煅烧，控制煅烧温度约为980℃左右，由于控制煅烧温度较低，有利于保证达到产品的细度要求，出窑后煅烧高岭土经空气冷却后，通过打散机将煅烧过程形成的聚结颗粒打碎，同时在打散过程中排出硬度较大、颗粒较粗的杂质，最终得到超细超白且电导率符合要求的电泳漆用煅烧高岭土。
改进后的本申请工艺具有以下优点：
1）节省了二次湿磨设备及干燥设备和二次打散设备的投资。
2）节省了二次湿磨及二次干燥过程耗能。
3）解决了二次湿磨需要使用纯净水的问题。
4）提高了一次干燥前的制浆固含量，降低了一次干燥能耗。
5）使用有机分散剂聚丙烯酸钠代替了无机分散剂六偏磷酸钠，减小了煅烧残留物对产品粒度的影响。
6）经多次除铁、过筛提高了产品的纯净度。
以煤矸石为原料，通过改进工艺，简化了电泳漆用煅烧高岭土的生产工艺，由于工艺简单，设备投资小，不需使用纯净水，且省下了二次磨矿及脱水干燥及打散还原设备投资，工艺路线短，耗能小，生产成本低，产品具有较强的市场竞争力。一方面能够满足电泳漆客户的需求，同时也为我公司开辟了新的利润增长点，真正实现了变废为宝，节能降耗，使废弃煤矸石的高附加值综合利用上了一个新的台阶。
Claims (1)
1.一种用煤矸石制备电泳漆用煅烧高岭土的工艺，路线为煤矸石原矿→一次干法除铁→破碎→二次干法除铁→干法磨矿→部分生料和部分熟料加自来水制浆→一次湿法除铁→湿法磨矿→二次湿法除铁→过筛200目、325目、500目振动筛→三次湿法除铁→一次干燥→打散→煅烧→打散→产品；在磨矿过程中，增加500目振动筛不断地排出超细磨矿过程中煤矸石矿物中夹带的有机、无机类杂质和25微米以上的粗颗粒，同时采用磁选除铁技术，剔除加工过程中的机械铁质和矿物中的磁性物质；自来水制浆是用细度小于2微米含量占80%的煅烧高岭土成品熟料和煤矸石325目生料按6：4质量比混合制浆，在制浆过程中添加0.3%有机分散剂-聚丙烯酸钠；一次干燥是将矿浆输送到干燥塔进行脱水干燥，控制热风温度680℃，尾气温度为110℃，干燥成水份不超过1%的粉料；在煅烧窑的窑头、窑尾箱上设置了排湿料口；煅烧窑煅烧温度为970-990℃。
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