CZ307528B6 - Způsob úpravy kaolinů, jílů a jejich směsí - Google Patents
Způsob úpravy kaolinů, jílů a jejich směsí Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307528B6 CZ307528B6 CZ2007-65A CZ200765A CZ307528B6 CZ 307528 B6 CZ307528 B6 CZ 307528B6 CZ 200765 A CZ200765 A CZ 200765A CZ 307528 B6 CZ307528 B6 CZ 307528B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- kaolinite
- particles
- grinding
- mixtures
- whiteness
- Prior art date
Links
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 title claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 28
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 88
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 60
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 59
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 230000032798 delamination Effects 0.000 claims abstract description 32
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910001608 iron mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 229910001773 titanium mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 41
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 9
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 7
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- JVBXVOWTABLYPX-UHFFFAOYSA-L sodium dithionite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)S([O-])=O JVBXVOWTABLYPX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005922 Phosphane Substances 0.000 claims description 3
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910000064 phosphane Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 23
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 5
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 208000002177 Cataract Diseases 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 4
- 229910052626 biotite Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 3
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 description 3
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxosilane oxo(oxoalumanyloxy)alumane oxygen(2-) Chemical compound [O--].[K+].[K+].O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052627 muscovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 235000012216 bentonite Nutrition 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- QYFRTHZXAGSYGT-UHFFFAOYSA-L hexaaluminum dipotassium dioxosilane oxygen(2-) difluoride hydrate Chemical compound O.[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[F-].[F-].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O QYFRTHZXAGSYGT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Způsob úpravy kaolinů, jílů a jejich směsí, zahrnujících kaolinit a příměsi ze skupiny látek, obsahující křemen, živec, slídu, organické látky, minerály železa a titanu, karbonáty, za účelem zvyšování jejich bělosti, při kterém se částice kaolinitu v nádobě melou tak, že se kontinuálně převalují spolu s mlecími tělísky, čímž se na ně působí střižnými silami, jejichž působením se delaminují a plošně štípají do destiček při zvětšení celkové plochy daného zpracovávaného objemu částic kaolinitu a současném zvětšení jejich povrchové aktivity, přičemž při mletí částic kaolinitu se mlecí tělíska pohybují klouzavým valivým pohybem, čímž se kaolinitické agregáty delaminují na jednotlivé destičky kaolinitu střižně bez jejich přelaminování a štípání a zvyšuje se tak obsah nejjemnějších částic jo velikosti pod 2 μm a snižuje energie potřebná pro delaminaci, přičemž po delaminaci se částice kaolinitu třídí podle své velikosti.
Description
Oblast techniky
Předmětem vynálezu je způsob úpravy kaolinů, jílů a jejich směsí po vysušení a/nebo výpalu za účelem zvyšování jejich bělosti.
Dosavadní stav techniky
Při mletí nepáleného kaolinu, jílu a jejich směsí v kulovém (bubnovém) mlýnu dochází k delaminaci kaolinitických, illitických, případně i montmorillonitických agregátů na jemnější útvary při současném zvyšování obsahu nejjemnějších částic o velikosti pod 2 nebo 1 pm, a tím i zvětšování měrného povrchu částic. Tabulky kaolinitu a dalších měkkých minerálů, včetně slíd biotitických a muskovitických se delaminují po pádu a úderu mlecích tělísek nebo i střižně třecí silou, a tím dochází k jejich nevítanému lámání, štípání nebo i k prostému zdrobnění velkých agregátů na menší (jedná se o tak zvaný kataraktní způsob mletí, ke kterému dochází ve všech čtyřech kvadrantech kulového mlýna). Bělost po vysušení se zpočátku zvyšuje (zvyšuje se měrný povrch částic), ale může se přemletím často i snižovat. Tenké tabulky a útvary, např. slíd, se nevýhodně přelamují, mění se charakter jejich povrchu (např. ztráta lesku) a mletí negativně ovlivňuje nejen bělost po vysušení, ale i po výpalu. U keramických kaolinů se přemletí může projevit negativně na řadě technologických vlastností, například na zvýšení viskozity suspenze. Pálené produkty, vytvořené z kompaktních agregátů, se mletím v kulovém mlýně zjemňují a bělost po výpalu roste. Podobně se chovají při mletí i tvrdší nepálené minerály jako například vápenec, křemen, živec, zeolit a podobně. Kataraktní způsob mletí je náročný na celkovou spotřebu energie.
Podstata vynálezu
Předložený vynález se týká způsobu úpravy kaolinů, jílů a jejich směsí, zahrnujících kaolinit a příměsi ze skupiny látek, obsahující křemen, živec, slídu, organické látky, karbonáty (např.vápenec CaCO3), minerály železa a titanu a podobně, za účelem zvyšování jejich bělosti. Podstata vynálezu spočívá v tom, že částice kaolinitu se v nádobě melou tak, že se kontinuálně převalují spolu s mlecími tělísky, čímž se na ně působí střižnými silami, jejichž působením se delaminují a plošně štípají do destiček při zvětšení celkové plochy daného zpracovávaného objemu částic kaolinitu a současném zvětšení jejich povrchové aktivity, přičemž při mletí částic kaolinitu se mlecí tělíska pohybují klouzavým valivým pohybem, čímž se kaolinitické agregáty delaminují na jednotlivé destičky kaolinitu střižně bez jejich přelaminování a štípání a zvyšuje se tak obsah nejjemnějších částic o velikosti pod 2 pm a snižuje energie potřebná pro delaminaci, přičemž po delaminaci se částice kaolinitu třídí podle své velikosti.
Zpracovávané částice kaolinitu mohou být buďto ve vysušeném stavu o vlhkosti do 5 %, případně se před mletím smíchají s vodou do suspenze. Po delaminaci se mletý kaolin, jíl nebo jejich směsi mohou třídit podle své velikosti.
Tím dochází k výrazné a přednostní střižné delaminaci kaolinitických agregátů na jednotlivé tabulky kaolinitu bez jejich nevhodného přelamování a štípání, ke zvyšování obsahu nejjemnějších částic (např. částic o velikosti pod 2 pm nad 40 až 100 %, případně částic o velikosti pod 1 pm nad 30 až 70 % obsahu), zvyšování měrného povrchu částic a tedy i ke zvyšování celkové bělosti kaolinu, jílů nebo jejich směsí. Současně dochází ke snížení energie nutné k delaminaci.
- 1 CZ 307528 B6
Při delaminaci částic kaolinitu, případně po vytřídění mletého kaolinu, jílu nebo jejich směsí, se na povrch delaminovaných částic může působit v uzavřeném okruhu plynnou složkou, vybranou ze skupiny, zahrnující vodík H2, amoniak NH3, sirovodík H2S, fosfan PH3, oxid siřičitý SO2, oxid uhelnatý CO, zemní plyn, generátorový plyn (zplyňování uhlí), syntézní plyn (směs plynů, jejichž hlavní složkou je oxid uhelnatý CO a vodík H2, surovinou pro syntézní plyn jsou např. uhlí, zemní plyn, ropa), svítiplyn. V jiném provedení vynálezu se při delaminaci částic kaolinitu, případně po vytřídění mletého kaolinu, jílu nebo jejich směsí, na povrch delaminovaných částic působí plynnou fází vznikající z tuhých látek, vybraných ze skupiny zahrnující dithioničitan sodný Na2S2O4, hydroxylamin NH2OH, nebo kapalin, například hydrazin N2H4 , čímž se ovlivňuje redox-oxidační potenciál iontů, navázaných na povrch těchto částic. V dalším provedení vynálezu se na povrch delaminovaných částic kaolinů, jílů a jejich směsí s obsahem jemně rozptýlených organických látek působí pomocí plynných látek v uzavřeném okruhu, vybraných ze skupiny, zahrnující ozón O3, kyslík O2, chlór Cl2, chlorovodík HCI, nebo vzniklých rozkladem kapalin, zahrnujících například peroxid vodíku H2O2.
Působením plynné složky na povrch delaminovaných částic při výše uvedené delaminaci, případně po vytřídění mletého kaolinu, se ovlivňuje redox-oxidační potenciál iontů, navázaných na povrch těchto částic, a dále se zvyšuje bělost po vysušení. Uzavřený okruh redukčních nebo oxidačních plynných složek nemá negativní vliv na životní prostředí. Při tomto procesu se může měnit i barevnost upraveného kaolinu, která může být využitelná v některých jeho aplikacích.
Objasnění výkresů
Na připojených výkresech je zobrazen příklad provedení předloženého vynálezu. Na obr. 1 je schematicky znázorněn dosavadní známý kataraktní způsob mletí, ke kterému dochází ve všech čtyřech kvadrantech kulového mlýna. Při tomto způsobu se tabulky kaolinitu a dalších měkkých minerálů, včetně slíd biotitických a muskovitických, delaminují po pádu a úderu mlecích tělísek nebo i střižně třecí silou, a tím dochází kjejich nevítanému lámání, štípání nebo i k prostému zdrobnění velkých agregátů na menší. Na obr. 2 je schematicky znázorněn kaskádový způsob mletí podle tohoto vynálezu, při kterém způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že m dochází k převalování mlecích tělísek, kdy při jejich kontinuálním styku s melivem (kaolinem) převažují střižné síly, které působí na štípání kaolinitu. Na obr. 3 je znázorněna závislost bělosti kaolinu po jeho vysušení na obsahu částic o velikosti pod 2 pm po kaskádovém mletí v bubnovém mlýně. Jde o parabolickou závislost, která bude vždy charakteristická pro jemnozrnné kaoliny (například kaoliny KNP, KN-1, OT-82 o zmitostní frakci 0 až 20 pm) a jiná pro hrubozmné kaoliny (zmitostní frakce cca 20 až 63 pm, resp. 20 až 100 pm).
Příklady uskutečnění vynálezu
Kaolin jako nerost zahrnuje kaolinit a příměsi, například křemen, živec, slídu, organické látky, minerály železa, titanu a podobně. Plavením kaolinu dochází kjeho čištění a zbavování nežádoucích nečistot. I po plavení a vytřídění kaolinu pod frakci 20 pm, případně i ve šlikovém podílu (frakce 20 až 63 pm), vněm zůstávají tyto nečistoty (příměsi) v malém množství. Plavením narůstá obsah kaolinitu v kaolinu, a čím je ho více, tím účinnější je zvětšení jeho bělosti po vysušení (pod hodnotu 5 % nebo lépe pod 1 % vlhkosti) podle předloženého vynálezu. Vysušený kaolin se mele, například v kulovém mlýně tak, že se částice kaolinitu ve formě hexagonálních tabulek zdrobňují, delaminují, dopadem mlecích tělísek, například keramických tělísek s vyšší tvrdostí. Štípou se do destiček v podstatě hexagonálního tvaru, čímž se zvětšuje plocha částic kaolinitu, jejich měrný povrch a současně jejich bělost (odraz světla zjejich povrchu). Při mletí dochází namísto volného pádu mlecích tělísek k jejich převalování, kdy při jejich opakovaném, kontinuálním styku s melivem (kaolinem) převažují střižné síly, které působí na štípání kaolinitu. Tento proces, při kterém dochází k převalování, nastává při snížených otáčkách mlýna a vhodné velikosti, případně i tvaru mlecích tělísek.
-2CZ 307528 B6
Zvyšování bělosti kaolinů, jílů a jejich směsí po vysušení se provádí mletím v kulovém mlýně v režimu zvýšeného tření mezi mlecími tělísky při současném snížení celkové energie, s využitím intenzívní, řízené delaminace měkkých zmitostních agregátů na tabulky kaolinitu, popřípadě illlitu a montmorillonitu (tento kaskádový způsob mletí je zobrazen na obr. 2). Při tomto intenzívním mletí nemusí docházet k vynášení mlecích tělísek do maximální výšky a jejich následnému pádu a úderu v mlecím bubnu, ale k valivému (klouzavému) pohybu mlecích tělísek převážně v dolní polovině mlecího bubnu (1., 111. a IV. kvadrant bubnu). Tím dochází k výrazné a přednostní střižné delaminaci kaolinitických agregátů na jednotlivé tabulky kaolinitu bez jejich nevhodného přelamování a štípání, ke zvyšování obsahu nejjemnějších částic (např. o velikosti pod 2 pm nad přibližně 40 až 100 %, případně 1 pm nad přibližně 30 až 70 % obsahu), zvyšování měrného povrchu částic a tedy i ke zvyšování celkové bělosti kaolinu, jílů nebo jejich směsí. Současně dochází ke snížení energie nutné k delaminaci. Podobně je možné zvyšovat například bělost po vysušení mastku, talku, illitických surovin, bílých bentonitů apod.
Delaminace při zvýšené třecí síle mezi mlecími tělísky a melivem probíhá v suchém stavu, případně v suspenzi (mele se buďto suchý prášek nebo vodní suspenze kaolinu), aje dosahována regulací otáček mlýna a vhodnou volbou průměru a tvaru mlecích tělísek. Při delaminaci kaolinu, jílů a jejich směsí intenzívním třením dochází nejen ke zvyšování měrného povrchu částic, ale také k otevírání povrchu částic a ke zvyšování jejich povrchové aktivity, ovlivňující jejich chemicko-technologické vlastnosti. U keramických kaolinů, jílů a jejich směsí lze tak výrazně zvýšit obsah částic o velikosti pod 2 pm, resp. 1 pm, mechanickou pevnost po vysušení i výpalu, sorpční aktivitu, reaktivitu při vypalování, snížit pórovitost apod. Účinek řízené střižné delaminace je tím větší, čím větší množství kaolinitu, popř. i illitu a montmorillonitu, obsahuje upravená surovina.
Zvýšená reaktivita takto upraveného kaolinu, jílu nebo jejich směsi, daná vysokým obsahem nejjemnějších částic s vysokým měrným povrchem, s aktivními centry obsazenými kationy, například sloučenin hliníku, železa, titanu, hořčíku, vápníku, draslíku, sodíku atd., spolu s elektricky nabitými ionty, dovoluje zvyšování bělosti po vysušení i výpalu fyzikálně-chemickou sorpcí plynné složky na povrchu pevné částice. Působením plynné složky na povrch delaminovaných částic při výše uvedené delaminaci, případně po vytřídění mletého kaolinu, se ovlivňuje redox-oxidační potenciál iontů, navázaných na povrch těchto částic. Redukce zvláště iontů Fe3+ na Fe2+ na povrchu nově otevřených tabulek kaolinitu, illitu, popř. i montmorillonitu při prováděné střižné delaminaci třením v kulovém mlýně pomocí plynné fáze, vybrané ze skupiny jako je například vodík H2, amoniak NH3, sirovodík H2S, fosfan PH3, oxid siřičitý SO2, oxid uhelnatý CO, zemní plyn, generátorový plyn, syntézní plyn, svítiplyn atd., nebo plynné fáze vznikající z tuhých látek jako je dithioničitan sodný Na2S2O4, hydroxylamin NH2OH nebo kapalin jako je například hydrazin N2H4 apod., provedená v uzavřeném okruhu buď přímo při mletí v bubnu nebo před tříděním jemně semleté zmitostní frakce, případně na cestě za třídičem, vede k dalšímu zvýšení bělosti po vysušení. Oxidace některých kaolinů, jílů a jejich směsí s obsahem jemně rozptýlených organických látek pomocí plynných látek v uzavřeném okruhu, vybraných ze skupiny například ozón O3, kyslík O2, chlór Cl2, chlorovodík HCI, nebo vzniklých rozkladem kapalin jako je například peroxid vodíku H2O2apod., dále zvyšuje bělost po vysušení. Uzavřený okruh redukčních nebo oxidačních plynných složek nemá negativní vliv na životní prostředí. Při tomto procesu se může měnit i barevnost upraveného kaolinu, která může být využitelná v některých jeho aplikacích.
Výpalem takto řízenou suchou delaminaci upravených prášků (viz např. patent CZ 297479) lze docílit vyšších bělostí po výpalu než klasickým mletím tepelně zpracovaných kaolinů, jílů nebo jejich směsí, zároveň při nižších spotřebách energie, vyšší čistotě (tak zvané “neželezné mletí“) a nižších nákladech na výrobu. Po výpalu práškovitého kaolinového materiálu, zpracovaného způsobem podle tohoto vynálezu, je výsledkem bílé pálené práškové ostřivo se zachováním a navíc dalším zvýšením jeho vysoké bělosti. Jedná se o velmi ekologický způsob výroby, při kterém nedochází ke znečišťování životního prostředí.
-3CZ 307528 B6
Zvyšování bělosti papírenských kaolinů, bílých plnidel pro plasty, barvy, nátěry a podobně je možné provádět v nepáleném kaolinu, jílu a jejich směsi při delaminaci valivým (kaskádovým) mletím i bez nutnosti dalšího navýšení bělosti aplikací chemisorpce plynné redukční, popřípadě oxidační fáze.
Výhodou navrženého postupu je zvyšování bělosti po vysušení papírenských kaolinů řízeným mletím v bubnovém mlýně. Na rozdíl od klasického (kataraktivního) způsobu mletí dochází při této zpravidla suché delaminaci valivým (kaskádovým) způsobem mletí ke zvýšenému tření mezi mlecími tělesy a melivem a tím se větší agregáty kaolinitu cíleně oddělují po jednotlivých tabulkách bez nepříznivého přelamování, štípání a jiného narušování. Tím výrazně stoupá měrný povrch částic a nově otevřený povrch tabulek kaolinitu zvyšuje celkovou bělost po vysušení. Čím je vyšší obsah kaolinitu v upravovaném kaolinu, tím účinněji se nová metoda zvyšování bělosti uplatní. Protože nově otevřený povrch tabulek je povrchově aktivní (ionty s elektrickými náboji), je ho možné dále vhodně redukčně nebo oxidačně ovlivňovat s cílem převést barevné kationty (např. Fe3+ hnědé) na světlejší (např. Fe2+ modré), a tím dále zvyšovat bělost po vysušení. Při tomto šetrném mletí v bubnovém mlýně zároveň klesá celková spotřeba energie, neboť jsou sníženy otáčky mlýna, mlecí tělíska není třeba vynášet do maximální výšky a mletí probíhá převážně v dolní polovině mlýna (I., III. a IV. kvadrant) valivým pohybem mlecích tělísek. Kaskádový způsob mletí je méně náročný na spotřebu energie, než klasický kataraktní způsob mletí v bubnovém mlýně. Řízená a přednostní delaminace, kdy dochází k „odstřihávání“ jednotlivých tabulek měkkého minerálu (výhodné u tlustějších tabulek kaolinitu, méně výhodné u tenčích částic illitu, popř. montmorillonitu, resp. velmi tenkých biotitických či muskovitických slíd), má zásadní vliv na chemicko-technologické vlastnosti především kaolinu, jílů a jejich směsí. Výhodně lze tímto postupem zvyšovat bělost po vysušení a ovlivňovat další technologické vlastnosti i u tak zvaných hrubozmných kaolinů s vysokým obsahem agregátů kaolinitu (např. propady z hydrocyklónového třídění o frakci 20 až 63 pm). Způsob podle tohoto vynálezu umožňuje rovněž zhodnocení méně hodnotných papírenských kaolinů s nižší bělostí po vysušení. Zvyšování bělosti kaolinů, jílů nebo jejich směsí probíhá jak z nižších hodnot bělosti (50 až 75 %) na střední hodnoty bělosti (75 až 80 %), tak i ze středních hodnot na vysoké (80 až 90 %). Přitom těchto bělostí se dosahuje i bez výpalu kaolinu. Zhodnocuje se tím ložisko kaolinu, nejvyšší třídy mohou sloužit k využití jako speciální bílá plnidla pro plasty, do nátěrových hmot, jako papírenské plnicí a nátěrové kaolíny, jako bílé pigmenty apod. Bílá přírodní plnidla jsou velmi zajímavá pro zpracovatele i pro měkkost a tvar destiček kaolinitu v papírenském kaolinu, ovlivňující například retenci, opacitu aj. kvalitativní vlastnosti ve srovnání s tvrdšími částicemi jemně semletého bílého páleného produktu.
Příklad 1
Řízenou delaminaci jemnozmného plaveného papírenského kaolinu KN-1 valivým (kaskádovým) mletím v bubnovém mlýně za sucha (dobře uspořádaný kaolinit s malou příměsí čistého, zaobleného křemene) s bělostí R 457 nm 82,3 % bylo docíleno zvýšení bělosti na 85,0 %. Došlo ke zvýšení obsahu částic pod 2 pm o 18 %. Přitom se zároveň příznivě snížila celková spotřeba energie k mletí. Nebyly přidávány intenzifikátory mletí.
Příklad 2
Za přídavku intenzifikátoru mletí (0,4 % hmotn.) došlo u přírodního plaveného papírenského kaolinu KNP s velmi vysokou bělostí po vysušení (R 457 nm 83,9 %) a obsahem částic pod 2 pm 73 % k navýšení bělosti o 2,3 % (bělost 86,2 %) při zvýšení obsahu částic pod 2 pm na 92 %. Dosažená bělost po vysušení je u přírodního kaolinu mimořádná a je srovnatelná s některými pálenými produkty.
-4CZ 307528 B6
Příklad 3
Mletím za sucha (kaskádový způsob, průměr mlecích tělísek 5 mm) kaolinu OT-82 (bělost po vysušení R 457 nm 79,8 %, obsah částic pod 2 pm 63 %) došlo s přídavkem 0,4 % intenzifikátoru mletí k navýšení obsahu částic pod 2 pm na 92,8 % (to je podstatné zvýšení o cca 30 %) a zvýšení bělosti po vysušení na 84,0 % (navýšení o 4,2 %).
Příklad 4
Řízenou delaminací hrubozrnného kaolinu KN -2 (zmitostní frakce 20 až 100 pm) s bělostí po vysušení 80,2 % se bělost zvýšila na 83,6 % (navýšení o 3,4 %) při navýšení obsahu částic pod 2 pm z 23 % na 50,6 % (zvýšení o 27,6 %). Bez intenzifikátorů mletí.
Příklad 5
Aplikací redukčního činidla v plynné fázi (sirovodík) na plavený kaolin OT-80 (bělost R 457 nm 78,6 %, obsah částic pod 2 pm 53 %) došlo při valivém suchém mletí delaminací k navýšení bělosti na 82,1 %, to je zvýšení o 3,5 %.
Příklad 6
Oxidací nahnědlého kaolinu s organickými látkami KTM plynným ozónem došlo při řízené suché delaminací valivým mletím v bubnovém mlýně ke zvýšení bělosti po vysušení z 63,9 % na 78,7 %, to je k výraznému zvýšení bělosti o přibližně 14,8 %.
Příklad 7
Řízenou suchou delaminací plaveného kaolinu OT-82 (bělost 80,2 %) s malým přídavkem práškového dithioničitanu sodného Na2S2O4 došlo ke zvýšení bělosti na 84,6 %. Při mletí se redukční činidlo rozložilo a při oxidaci sloučenin síry na SO2 došlo k redukci iontů Fe3+ na Fe2+, vázaných na nově otevřeném povrchu částic kaolinitu.
Příklad 8
Po řízené suché delaminací kaolinu KN -1 v bubnovém mlýně byl jemný prášek vypálen v nosiči na teplotu 900 °C v neutrální atmosféře. Bělost po výpalu byla R 457 nm 88,2 %. Stejný vzorek jemného prášku KN -1 byl vypálen v nosiči v redukční atmosféře (dálkový plyn) na teplotu 900 °C. Bělost R 457 nm činila 90,3 %.
Příklad 9
Byl proveden výpal upraveného keramického kaolinu Sedlec la v bubnovém mlýně řízenou suchou delaminací s provedenou redukcí plynným SO2. Po výpalu v nosiči na teplotu 1320 °C byla naměřena bělost po výpalu 92,6 %.
-5 CZ 307528 B6
Průmyslová využitelnost
Vynález je využitelný pro zvyšování bělosti kaolinů, jílů nebo jejich směsí. Zvyšování bělosti papírenských kaolinů, bílých plnidel pro plasty, barvy, nátěry apod. je možné provádět v nepáleném kaolinu, jílu a jejich směsi. Po výpalu práškovitého kaolinového materiálu, zpracovaného způsobem podle tohoto vynálezu, je výsledkem bílé pálené práškové ostřivo s vysokou bělostí.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob úpravy kaolinů, jílů a jejich směsí, zahrnujících kaolinit a příměsi ze skupiny látek, obsahující křemen, živec, slídu, organické látky, minerály železa a titanu, karbonáty, za účelem zvyšování jejich bělosti, vyznačující se tím, že částice kaolinitu se v nádobě melou tak, že se kontinuálně převalují spolu s mlecími tělísky, čímž se na ně působí střižnými silami, jejichž působením se delaminují a plošně štípají do destiček při zvětšení celkové plochy daného zpracovávaného objemu částic kaolinitu a současném zvětšení jejich povrchové aktivity, přičemž při mletí částic kaolinitu se mlecí tělíska pohybují klouzavým valivým pohybem, čímž se kaolinitické agregáty delaminují na jednotlivé destičky kaolinitu střižně bez jejich přelaminování a štípání a zvyšuje se tak obsah nejjemnějších částic o velikosti pod 2 pm a snižuje energie potřebná pro delaminaci, přičemž po delaminaci se částice kaolinitu třídí podle své velikosti.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zpracovávané částice kaolinitu jsou ve vysušeném stavu o vlhkosti do 5 %.
- 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že částice kaolinitu se před mletím smíchají s vodou do suspenze.
- 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že při delaminaci částic kaolinitu, případně po vytřídění mletého kaolinu, jílu nebo jejich směsí, se na povrch delaminovaných částic působí plynnou složkou, vybranou ze skupiny, zahrnující vodík H2, amoniak NH3, sirovodík H2S, fosfan PH3, oxid siřičitý SO2, oxid uhelnatý CO, zemní plyn, generátorový plyn, syntézní plyn, svítiplyn.
- 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že při delaminaci částic kaolinitu, případně po vytřídění mletého kaolinu, jílu nebo jejich směsí, se na povrch delaminovaných částic působí plynnou fází vznikající z tuhých látek, vybraných ze skupiny zahrnující dithioničitan sodný Na2S2O4, hydroxylamin NH2OH, nebo kapalin, například hydrazin N2H4.
- 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že na povrch delaminovaných částic kaolinů, jílů a jejich směsí s obsahem jemně rozptýlených organických látek se působí pomocí plynných látek v uzavřeném okruhu, vybraných ze skupiny, zahrnující ozón O3, kyslík O2, chlór CI2, chlorovodík HC1, nebo vzniklých rozkladem kapalin, zahrnujících peroxid vodíku H2O2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2007-65A CZ307528B6 (cs) | 2007-01-25 | 2007-01-25 | Způsob úpravy kaolinů, jílů a jejich směsí |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2007-65A CZ307528B6 (cs) | 2007-01-25 | 2007-01-25 | Způsob úpravy kaolinů, jílů a jejich směsí |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ200765A3 CZ200765A3 (cs) | 2007-07-18 |
CZ307528B6 true CZ307528B6 (cs) | 2018-11-14 |
Family
ID=38282928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2007-65A CZ307528B6 (cs) | 2007-01-25 | 2007-01-25 | Způsob úpravy kaolinů, jílů a jejich směsí |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ307528B6 (cs) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
LU503623B1 (de) * | 2023-03-13 | 2024-09-13 | Celitement Gmbh & Co Kg | Farboptimierung bei der mechanischen Aktivierung von Tonen |
WO2024188960A1 (de) | 2023-03-13 | 2024-09-19 | thyssenkrupp Polysius GmbH | Farboptimierung bei der mechano-chemischen aktivierung von tonen |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ304479B6 (cs) * | 2013-05-06 | 2014-05-21 | Vysoké Učení Technické V Brně | Způsob výroby a stabilizace kaolinové pěny |
CZ307655B6 (cs) * | 2013-10-14 | 2019-01-30 | Sedlecký kaolin a.s. | Způsob získávání pucolánů |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3798044A (en) * | 1972-06-07 | 1974-03-19 | Huber Corp J M | Process for manufacturing calcined kaolinitic clay products |
US4125411A (en) * | 1958-09-30 | 1978-11-14 | Yara Engineering Corporation | Kaolin product |
US4943324A (en) * | 1988-05-23 | 1990-07-24 | Georgia Kaolin Company, Inc. | High performance paper filler and method of producing same |
US5411587A (en) * | 1991-11-13 | 1995-05-02 | Engelhard Corporation | Paper coating kaolin pigments their preparation and use |
US5735946A (en) * | 1996-05-14 | 1998-04-07 | U.S. Borax, Inc. | Two-stage process for delaminating kaolin |
CZ2005174A3 (cs) * | 2005-03-15 | 2006-11-15 | Sedlecký kaolin a. s. | Zpusob úpravy povrchu minerálního sorbentu, zejména pro stelivo pro drobné zvírectvo |
-
2007
- 2007-01-25 CZ CZ2007-65A patent/CZ307528B6/cs unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4125411A (en) * | 1958-09-30 | 1978-11-14 | Yara Engineering Corporation | Kaolin product |
US3798044A (en) * | 1972-06-07 | 1974-03-19 | Huber Corp J M | Process for manufacturing calcined kaolinitic clay products |
US4943324A (en) * | 1988-05-23 | 1990-07-24 | Georgia Kaolin Company, Inc. | High performance paper filler and method of producing same |
US5411587A (en) * | 1991-11-13 | 1995-05-02 | Engelhard Corporation | Paper coating kaolin pigments their preparation and use |
US5735946A (en) * | 1996-05-14 | 1998-04-07 | U.S. Borax, Inc. | Two-stage process for delaminating kaolin |
CZ2005174A3 (cs) * | 2005-03-15 | 2006-11-15 | Sedlecký kaolin a. s. | Zpusob úpravy povrchu minerálního sorbentu, zejména pro stelivo pro drobné zvírectvo |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
LU503623B1 (de) * | 2023-03-13 | 2024-09-13 | Celitement Gmbh & Co Kg | Farboptimierung bei der mechanischen Aktivierung von Tonen |
WO2024188960A1 (de) | 2023-03-13 | 2024-09-19 | thyssenkrupp Polysius GmbH | Farboptimierung bei der mechano-chemischen aktivierung von tonen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ200765A3 (cs) | 2007-07-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4121945A (en) | Fly ash benificiation process | |
Careddu et al. | Recovery of sawdust resulting from marble processing plants for future uses in high value-added products | |
Andrić et al. | Comparative kinetic study of mechanical activation process of mica and talc for industrial application | |
BR0006911B1 (pt) | produto de carbonato de cálcio precipitado, e, composição de papel. | |
CZ307528B6 (cs) | Způsob úpravy kaolinů, jílů a jejich směsí | |
US4510254A (en) | Method of treating zeolite ores to remove discoloring impurities and improve its brightness and resulting finely ground zeolite | |
Wang et al. | Beneficiation of diasporic-bauxite ore by selective flocculation with a polyacrylate flocculant | |
KR100857725B1 (ko) | 석회석의 정제방법 | |
CN110234603A (zh) | 制备杂质含量减少的经碎化天然碳酸钙的方法及其获得的产物 | |
Barani et al. | Removal of impurities from talc ore by leaching method | |
Bumanis et al. | The properties of mineral additives obtained by collision milling in disintegrator | |
CN115532410B (zh) | 一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法 | |
MXPA01008945A (es) | Composiciones de materia que comprende pigmentos de carbonato de calcio de brillo elevado y procedimiento para elaborar los mismos. | |
JP4177569B2 (ja) | 新規多孔性粒体 | |
Abiola et al. | The effect of beneficiation on some properties of Osun State ceramic raw materials | |
Subramanian et al. | Flocculation, filtration and selective flocculation studies on haematite ore fines using starch | |
US20250034041A1 (en) | Process | |
Yassin et al. | Removing iron impurities from feldspar ore using dry magnetic separation (part one) | |
EP1090076B1 (en) | Calcined kaolin pigments and blends and the method for manufacturing the same from mill waste | |
Gilmanshina et al. | Development of Cryptocrystalline Graphite Desulfurization Methods | |
Durgut et al. | Effect of blunging process on purification of halloysite ore from ferrous impurities by dry magnetic separation | |
CN109071964A (zh) | 制备水合高岭土粘土的方法以及所制得的产物 | |
KR101402643B1 (ko) | 석회석에 함유된 불순물인 카본을 제거하는 방법 | |
KhAlifA et al. | KhAlEd YASSin, MAhMoud AhMEd 2 | |
Chatterjee | Enhancing the potential of industrial use of the Indian fly ashes through echano-chemical activation–prospects and problems |