CN107021501B - 一种煤矸石制备高吸油值煅烧高岭土的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属煤矸石处理技术领域，为解决现有普通煅烧高岭土吸油量低，现有制备高吸油值高岭土方法中存在的缺陷，提供一种煤矸石制备高吸油值煅烧高岭土的方法。包括选矿过筛除铁、破碎粉碎、超细磨矿、煅烧冷却、打散解聚，使用有机分散剂聚丙烯酸钠代替无机分散剂六偏磷酸钠，相应降低高岭土煅烧时产生的烧结。满足了无碳复写纸客户对高吸油性能的要求，其吸油量能够达到80g/100g，进一步提升了废弃煤矸石的附加值，使废弃资源煤矸石的利用上了一个新台阶。所得产品具有较强的市场竞争力，一方面满足了无碳复写纸、热敏纸等客户的需求，由于具有出众的吸油性能,大幅提高了废弃资源煤矸石的附加值,真正实现了废弃资源煤矸石变废为宝。
Description
技术领域
本发明属于煤矸石处理技术领域，具体涉及一种煤矸石制备高吸油值煅烧高岭土的方法。
背景技术
煤矸石是一种煤系高岭土，其特点是原矿呈黑褐色，经煅烧后白度较高，经过粉碎、煅烧等深加工后可以作为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。
某些特种纸张如无碳复写纸等需要高吸油量高岭土来满足其特定用途。普通高岭土由于其自身细度及加工等制约因素，高岭土吸油量指标通常难以达到无碳复写纸等特种纸张应用要求。提高高岭土的吸油量既可满足无碳复写纸、热敏纸等特种纸张客户需求，也可进一步提升高岭土产品的附加值。
目前，提高煅烧高岭土吸油量的核心技术就主要是通过添加添加剂来实现的，相关专利主要有：
申请号200610078021.0中国专利《一种提高煤系高岭土吸油率的方法》公开通过吸油量的方法主要是通过煅烧和酸化的工艺来实现的，可使煤系高岭土吸油量由41ml/100g增至58ml/100g，该法生产的煅烧高岭土吸油量虽有所提高，但无法满足高档造纸涂料的要求。另外酸化工艺不仅给生产增加难度而且会污染产品给客户使用带来不便。
申请号200910272931.6中国专利《一种提高煅烧高岭土吸油量的方法》和申请号201010186609.4中国专利《一种增加煅烧高岭土吸油值的方法》公开提高吸油量的方法是通过在一密闭容器内、一定恒温情况下向煅烧高岭土中添加无水CaCl2和无水MgCl2并充分混合，可使煅烧高岭土吸油量增至83.5ml/100g和102ml/100g。这两种方法都实现高岭土吸油量的目的，而且成本较低便于操作。但这两种放对添加药剂的纯度、颗粒度要求较高，否则会造成产品筛余物超标。令无水氯化物易潮解不易保存，而且在加热条件下无水CaCl2和无水MgCl2对设备有一定的腐蚀，对设备要求较高。由这两种方法生产的高岭土黏度较高，不易于在溶液中分散，对客户使用极为不利。
申请号201110027684.0中国专利《一种提高煅烧高岭土吸油值的简易方法》与申请号200910272931.6方法相似，只是添加药剂更换为Na2S晶体，该药剂易潮解不易保存，而且药剂颗粒控制不好会造成筛余物超标。
申请号201310477748.6中国专利《一种高吸油值超细高岭土的制备方法》加入连二亚硫酸钠和聚丙烯酸钠、硫酸或盐酸、过氧化氢、十二磺基酸钠，加入多种化学物质，加入强酸使得对设备的腐蚀性增大，对设备要求提高，而加入连二亚硫酸钠属于一级遇湿易燃物品，其水溶液性质不稳定，有极强的还原性，属于强还原剂。暴露于空气中易吸收氧气而氧化，同时也易吸收潮气发热而变质，并能夺取空气中的氧结块并发出刺激性酸味，加大了危险性。另外加入多种化学物质，同时也就加大了生产成本，不利于大规模工业化生产，而且药剂颗粒控制不好会造成筛余物超标。
发明内容
本发明为了解决现有普通煅烧高岭土吸油量低，现有制备高吸油值高岭土方法中存在的缺陷，提供了一种煤矸石制备高吸油值煅烧高岭土的方法。
本发明由如下技术方案实现：一种煤矸石制备高吸油值煅烧高岭土的方法，包括选矿过筛除铁、破碎粉碎、超细磨矿、煅烧冷却、打散解聚，具体包括如下步骤：
（1）选矿过筛除铁：矿石堆场原料选矿，首先在破碎前通过手选剔除煤矸石中夹带混入的石英类杂质，剔除吸油量偏低的杂质矿物，然后经过过筛、除铁，除去矿石夹带的石英类杂质和铁质，在选矿、过筛以及除铁的各道工序中，粉磨设备上设置杂质排放口；
（2）破碎粉碎：选用莫氏硬度为3-5的矿石，采用常规锤式破碎机将矿石破碎至粒径≤15mm，再采用飓风磨粉碎，使其粒径为500目即25μm；
（3）湿法超细磨矿：经粉碎至500目的物料与水混合搅拌制浆，加入有机分散剂聚丙烯酸钠，浆料浓度为40-50%，然后将浆料送入磨剥机磨矿，使高岭土晶片剥离，磨至粒径小于2μm的颗粒含量≥95%时，磨矿结束，将磨好的浆料泵入各个成品浆池储存备用；
（4）干燥、生料打散：将储存的矿浆采用8000型气流喷雾干燥器进行喷雾干燥，干燥至矿浆含水量低于1.5%即可，干燥后的物料形成假颗粒，利用烧前高岭土生料打散机进行颗粒打散复原；打散后粒径小于2μm的颗粒含量≥95%，比表面积6068 m2/Kg；
（5）煅烧冷却：使用增氧高效煅烧调温热风炉及直接加热回转窑系统，煅烧温度控制在850-950℃，煅烧50-60分钟后高岭土熟料经抽风冷却，负压输送到熟料打散料仓；
（6）熟料打散及分级：熟料打散料仓内的高岭土熟料采用熟料打散机打散，将粒度控制在粒径小于2μm的颗粒含量≥85%，比表面积5886 m2/Kg,并利用打散机粗颗粒排放系统控制500目筛余物进行产品分级。
所述聚丙烯酸钠的添加量为：浆料重量的0.6%。
本发明的特点是：强化烧前生料高岭土磨矿及打散力度，弱化烧后熟料高岭土粉碎力度但加强粗细颗粒分选力度，在湿法超细磨矿过程使用有机分散剂聚丙烯酸钠代替无机分散剂六偏磷酸钠，相应降低高岭土煅烧时产生的烧结，煅烧时采用煤矸石增氧高效活化煅烧技术。
在破碎及粉碎过程中，煤矸石经选矿、过筛、除铁等除去了矿石夹带的部分石英类杂质和部分铁质，在各道工序粉磨设备上设置了杂质排放口，有效避免杂质流入下道工序。首先在破碎前通过手选剔除煤矸石中夹带混入的石英类等杂质，隔除了这部分本身吸油量偏低的杂质矿物。在超细磨矿工段，增加设置500目筛，进一步排出煤矸石超细粉碎中剥离出吸油量偏低的粗颗粒杂质。在湿法超细磨矿过程中使用有机分散剂-聚丙烯酸钠，取代了传统的无机分散剂-六偏磷酸钠，有利于解决高岭土颗粒煅烧时产生烧结导致吸油性能下降的问题。在煅烧过程中，针对煤矸石自身含碳的特点，通过实施煤矸石增氧高效活化煅烧技术，使用增氧高效煅烧调温热风炉系统，将煅烧温度由1100℃左右降低到900℃左右，既有利于煅烧高岭土形成无定形多孔结构，因多孔结构是影响吸油量的关键因素，同时极大程度地避免了高岭土因高温煅烧而产生部份莫来石化现象，而高岭土莫来石化也会导致煅烧高岭土吸油量降低。为保证产品的分散性能，煅烧后需要进一步打散解聚，同时避免打散时破坏高岭土煅烧后形成的多孔结构，所以采用降低煅烧后打散强度，通过加强打散机分级措施分离粗颗粒。
采用本发明所述方法得到的高吸油值的煅烧高岭土，满足了无碳复写纸客户对高吸油性能的要求，其吸油量能够达到80g/100g，进一步提升了废弃煤矸石的附加值，使废弃资源煤矸石的利用上了一个新台阶。所得产品具有较强的市场竞争力，一方面满足了无碳复写纸、热敏纸等客户的需求，同时也为我公司开辟了新的利润增长点，由于产品具有出众的吸油性能,其销售价格比普通煅烧高岭土高800元/吨,大幅提高了废弃资源煤矸石的附加值,真正实现了废弃资源煤矸石变废为宝。
具体实施方式
实施例：
一种煤矸石制备高吸油值煅烧高岭土的方法，包括选矿过筛除铁、破碎粉碎、超细磨矿、煅烧冷却、打散解聚，具体包括如下步骤：
（1）选矿过筛除铁：矿石堆场原料选矿，首先在破碎前通过手选剔除煤矸石中夹带混入的石英类杂质，剔除吸油量偏低的杂质矿物，然后经过过筛、除铁，除去矿石夹带的石英类杂质和铁质，在选矿、过筛以及除铁的各道工序中，粉磨设备上设置杂质排放口；
（2）破碎粉碎：选用莫氏硬度为3-5的矿石，采用常规锤式破碎机将矿石破碎至粒径≤15mm，再采用飓风磨粉碎，使其粒径为500目即25μm；
（3）湿法超细磨矿：经粉碎至500目的物料与水混合搅拌制浆，加入有机分散剂聚丙烯酸钠，浆料浓度为40-50%，然后将浆料送入磨剥机磨矿，使高岭土晶片剥离，磨至粒径小于2μm的颗粒含量≥95%时，磨矿结束，将磨好的浆料泵入各个成品浆池储存备用；
（4）干燥、生料打散：将储存的矿浆采用8000型气流喷雾干燥器进行喷雾干燥，干燥至矿浆含水量低于1.5%即可，干燥后的物料形成假颗粒，利用烧前高岭土生料打散机进行颗粒打散复原；打散后粒径小于2μm的颗粒含量≥95%，比表面积6068 m2/Kg；
（5）煅烧冷却：使用增氧高效煅烧调温热风炉及直接加热回转窑系统，煅烧温度控制在850-950℃，煅烧50-60分钟后高岭土熟料经抽风冷却，负压输送到熟料打散料仓；
（6）熟料打散及分级：熟料打散料仓内的高岭土熟料采用熟料打散机打散，将粒度控制在粒径小于2μm的颗粒含量≥85%，比表面积5886 m2/Kg,并利用打散机粗颗粒排放系统控制500目筛余物进行产品分级。
所述聚丙烯酸钠的添加量为：浆料重量的0.6%。
通过以上多项技术的实施，利用煤矸石制备出高吸油量的煅烧高岭土,满足了无碳复写纸客户对高吸油性能的要求，表1是本发明所制备的高吸油值煅烧高岭土（AnTec C-OPS）与普通煅烧高岭土（AnTec C-98 ）的性能对比表。从表上性能对比分析来看，高吸油性能煅烧高岭土的吸油量为80g/100g，而普通煅烧高岭土的吸油量高63g/100g。
表1
。
Claims (1)
1.一种煤矸石制备高吸油值煅烧高岭土的方法，包括选矿过筛除铁、破碎粉碎、超细磨矿、煅烧冷却、打散解聚，其特征在于：具体包括如下步骤：
（1）选矿过筛除铁：矿石堆场原料选矿，首先在破碎前通过手选剔除煤矸石中夹带混入的石英类杂质，剔除吸油量偏低的杂质矿物，然后经过过筛、除铁，除去矿石夹带的石英类杂质和铁质，在选矿、过筛以及除铁的各道工序中，粉磨设备上设置杂质排放口；
（2）破碎粉碎：选用莫氏硬度为3-5的矿石，采用常规锤式破碎机将矿石破碎至粒径≤15mm，再采用飓风磨粉碎，使其粒径为500目即25μm；
（3）湿法超细磨矿：经粉碎至500目的物料与水混合搅拌制浆，加入有机分散剂聚丙烯酸钠，浆料浓度为40-50%，然后将浆料送入磨剥机磨矿，使高岭土晶片剥离，磨至粒径小于2μm的颗粒含量≥95%时，磨矿结束，将磨好的浆料泵入各个成品浆池储存备用；
（4）干燥、生料打散：将储存的矿浆采用8000型气流喷雾干燥器进行喷雾干燥，干燥至矿浆含水量低于1.5%即可，干燥后的物料形成假颗粒，利用烧前高岭土生料打散机进行颗粒打散复原；打散后粒径小于2μm的颗粒含量≥95%，比表面积6068 m2/kg ；
（5）煅烧冷却：使用增氧高效煅烧调温热风炉及直接加热回转窑系统，煅烧温度控制在850-950℃，煅烧50-60分钟后高岭土熟料经抽风冷却，负压输送到熟料打散料仓；
（6）熟料打散及分级：熟料打散料仓内的高岭土熟料采用熟料打散机打散，将粒度控制在粒径小于2μm的颗粒含量≥85%，比表面积5886 m2/kg ,并利用打散机粗颗粒排放系统控制500目筛余物进行产品分级；所述聚丙烯酸钠的添加量为：浆料重量的0.6%。
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