用此工艺处理的高岭土粒度范围是2~20μm 。经试验证明,用高压均浆器一次处理后的料浆中小于2μm的粒级可由原来的18%提高到37% 。如福建龙岩高岭土矿,原矿天然白度很高(75~80),高岭石含量为20%~30%,精选后高岭土为片状,粒度以2~5μm、5~10μm为主,达不到涂料级产品标准,采用高压挤压法后,可得小于2μm颗粒占80%以上的涂料级产品,获得了最大的经济效益 。
3.气流粉碎法
气流粉碎法的实质是利用流体能量,使粉料受到很大的剪切碰撞、摩擦力等的作用 。当作用力大于粒子本身的破坏应力时,粒子即被粉碎 。该法是利用750m/s或更高的超高速气流为流体能量,在特殊装置内,使粉体颗粒相互碰撞达到碾磨,同时使碾碎的颗粒随同喷射的旋涡气流在粉碎机内设置的特殊分级室中分级,再通过离心作用,将分级旋流中的粗粒子甩向外边,通过回路管使之再循环回到超音速喷嘴,从喷嘴中高速喷射出来的颗粒再碰撞碾磨室中旋涡着的粗颗粒,只有被粉碎了的、小于一定粒度大小的细颗粒被排放出来,进入捕集器收集 。经气流粉碎后,煅烧高岭土90%以上的粒度均在5μm以下,由此可见,采用此法可以收到良好的效果 。
4.化学剥片法
化学剥片法又称化学分散法,它是将高岭石加到某种药剂中浸泡,使药剂进入到高岭石的晶体叠层以氢键结合的晶面层,破坏晶层间的氢键,使晶层间的结合力变弱 。晶层间的相对位移就变得较容易,从而使晶体叠层出现“松解”现象 。此时再施加较小的外力即可使叠层的晶片一层层剥落下来,产生的小鳞片近于单位的高岭石晶层 。化学药剂很多:尿素(CO(NH2)2)的饱和溶液,联氨,联苯氨,乙酰胺丙烯酸 。苏州非金属矿工业设计研究院沈长乐、蒋军等研究后认为:化学剥片法用于工业生产的最大障碍是药剂成本高,而不是药剂本身的剥片能力 。但原苏联学者声称,他们已找到了廉价的剥片剂 。
5.快速冷冻剥片法
英、美等国家正在着手研究这种剥片方法,它是将高岭土迅速通过装有液氮的超低筒体,高岭石晶层间的水突然被冷冻而结冰膨胀,晶层遭到破坏,微弱的氢键断裂,叠层状高岭石便变成一片片单一的晶体 。
三、高岭土煅烧加工
将精选的高岭土在一定的温度下煅烧成不同用途的高岭土熟料,然后再破碎、粉碎分级 。据用途不同,其煅烧温度不同,一般在800~1500℃,用于生产特种陶瓷、精密铸件、橡胶、塑料、耐火材料原料 。
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纸张的散射力和遮盖率,提高油墨吸附速度 。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 。高岭土经高温煅烧后能增加白度,可部分代替价格昂贵的钛白粉 。煅烧高岭土可用来生产莫来石 。对于煤系高岭土,煅烧是必不可少的工艺,因煅烧能脱除炭质、提高白度 。
高岭石在煅烧过程中随着温度的升高,会产生不同的相变,煅烧相变过程的反应式如下:
非金属矿产加工与开发利用
从反应式可看出,500~700℃之间脱除结晶水,生成偏高岭石,仍保持片状形态 。925℃后产生硅尖晶石相 。1100℃时产生似莫来石相 。1400℃产生莫来石 。
高岭土煅烧温度的选择,视用途而定 。作为电缆填料、化工产品,温度宜选用700℃左右 。生产造纸涂料,宜选择800~900℃,此时产生的偏高岭石仍保持了片状形态 。生产高白度和高亮度的填料,温度可选择1000℃左右 。生产莫来石时,温度应大于1400℃ 。
为提高煅烧高岭土的白度,可加入煅烧添加剂 。添加剂的品种有多种,要根据矿石的性质,合理选用添加剂 。
四、表面改性处理
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偶联剂,此过程称为表面改性 。偶联剂与高岭土的结合,有化学反应、物理吸附或二者兼有 。常用的偶联剂有硅烷、钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸及其皂类 。
改性方法有干法和湿法,干法比湿法效果好 。常用的设备为高速捏合机 。在改性生产中,高岭土则直接与有机材料在一定温度下掺和,在单螺杆或双螺杆捏合机中进行 。
改性效果的检测,用红外光谱能准确地测出偶联剂的包覆面积 。简便的方法是用疏水法:取少许改性后产品,放入盛有清水的烧杯中,用玻璃棒搅拌一两分钟,静止后观察水中的浊度 。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 。
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