（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/遠志）根據高嶺土原礦性質(zhì)和產(chǎn)品用途和產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同，高嶺土的加工工藝也不盡相同，總體來(lái)說(shuō)，目前的高嶺（巖）土加工技術(shù)包括選礦提純、超細粉碎、煅燒和表面改性。
（1）選礦提純
        高嶺（巖）土原礦中程度不同地存在石英、長(cháng)石和云母以及鋁的氧化物和氫氧化物、鐵礦物（褐鐵礦、白鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦和菱鐵礦）、鐵的氧化物（鈦鐵礦、金紅石等）以及有機物（植物纖維、有機泥炭及煤）等雜質(zhì)。在要求較高的應用領(lǐng)域必須對其進(jìn)行選礦提純。
        高嶺土的選礦方法依原礦中擬除去雜質(zhì)的種類(lèi)、賦存狀態(tài)、嵌布粒度及所要求的產(chǎn)品質(zhì)量指標而定。對于原礦雜質(zhì)含量較少、白度較高、含鐵雜質(zhì)少、主要雜質(zhì)為砂質(zhì)（石英、長(cháng)石等）的高嶺土，可采用簡(jiǎn)單的粉碎后風(fēng)選分級的方法除去（即干法選礦）；對與雜質(zhì)含量較多、白度較低、砂質(zhì)礦物及鐵質(zhì)礦物含量較高的高嶺土，一般要綜合采用重選（除砂）、強磁選或高梯度磁選（除鐵、鈦礦物）、化學(xué)漂白（除鐵質(zhì)礦物并將三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵）、浮選（與含鋁礦物，如明礬石分離或除去銳鈦礦）等方法；對于有機質(zhì)含量較高的高嶺土，除了前述方法之外，還要采用打漿后篩分（除植物纖維）和煅燒（除機泥炭及煤）等方法。
       高嶺土的選礦工藝依礦石類(lèi)型而定。以下具體介紹軟質(zhì)高嶺土和砂質(zhì)高嶺土、硬質(zhì)高嶺土（高嶺石巖）這二種不同類(lèi)型高嶺土礦的選礦方法。
①軟質(zhì)高嶺土和砂質(zhì)高嶺土
軟質(zhì)高嶺土和砂質(zhì)高嶺土一般采用濕法選礦工藝。其原則工藝流程如下：
 

原礦——堆存或混勻——制漿——除植物纖維——分級除砂——磁選

——漂白——壓濾脫水——干燥

 
       原礦或堆存混勻后的原礦按設定好的濃度要求加入水和分散劑在攪拌機或搗漿機中制漿。制漿的目的是使高嶺土分散并與砂質(zhì)礦物、植物纖維分離以便為下續除雜和除砂作業(yè)準備合適濃度的漿料。制備好的礦漿用振動(dòng)篩去除植物纖維及粗顆粒砂，再采用水力旋流器組、臥式螺旋卸料沉降式離心分級機去除細砂。
        如果除砂后的產(chǎn)品能滿(mǎn)足某一領(lǐng)域的應用要求，可以加入絮凝劑（如明礬）使其凝聚后進(jìn)行壓濾和干燥。如需得到優(yōu)質(zhì)或高品質(zhì)的高嶺土，絕大多數情況下還需要進(jìn)行強磁選或高梯度磁選、化學(xué)漂白、甚至于浮選和選擇性絮凝等。
      目前工業(yè)上大多采用強磁選或高梯度磁選和化學(xué)漂白。高嶺土中的染色礦物雜質(zhì)如褐鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、銳鈦礦、金紅石等均具有弱磁性，因此，除砂后的高嶺土可進(jìn)一步用強磁選機或高梯度磁選機中進(jìn)行磁選。由于高嶺土中的含鐵、鈦礦物大多嵌布粒度較細，一般強磁選往往脫除率不高，因此目前工業(yè)上大多采用高梯度磁選機進(jìn)行高嶺土的磁選。此外，性能更好的超導磁選機也已用高嶺土的磁選除鐵，這種磁選機不僅磁場(chǎng)強度進(jìn)一步提高，可得到質(zhì)量更高的優(yōu)質(zhì)高嶺土，而且能耗減少。磁選后的高嶺土如果白度指標仍達不到優(yōu)質(zhì)高嶺土的要求，一般再采用化學(xué)漂白。
②硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖
       對于純度較高、白度較好的硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖，一般可直接將原礦破碎和根據應用領(lǐng)域對產(chǎn)品細度的要求進(jìn)行磨礦和分級即可；對含有少量砂質(zhì)的礦石可在粉碎至適當細度后進(jìn)行干法和濕法分級；對于鐵雜質(zhì)含量較高的礦石可進(jìn)行磁選。如果含鐵礦物的嵌布粒度較粗，可在粗粉碎（小于200目）后進(jìn)行干式強磁選；但如果鐵的嵌布粒度較細，則要在細磨后進(jìn)行濕式強磁選或高梯度磁選。如果磁選后仍不能滿(mǎn)足優(yōu)質(zhì)高嶺土產(chǎn)品的要求，還可再采用化學(xué)漂白?；瘜W(xué)漂白的工藝與前述軟質(zhì)高嶺土相似。
       目前硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖常用的破碎篩分設備是顎式破碎機、對輥破碎機、振動(dòng)篩等，磨粉設備主要是懸輥磨（雷蒙磨）、壓輥磨、機械沖擊磨、球磨機等；干法分級除砂設備主要是空氣離心式分級（選）機，濕法分級設備主要是旋流器組和臥式螺旋卸料沉降式離心機；干式磁選設備主要是振動(dòng)式強磁選機（永磁或電磁），濕式磁選設備與前述軟質(zhì)高嶺土相同。
（2）超細粉碎
       除了白度、純度等指標外，為了滿(mǎn)足銅板紙、涂布紙及紙板以及高檔油漆涂料、塑料和橡膠制品等對高嶺土產(chǎn)品的技術(shù)要求，部分優(yōu)質(zhì)高嶺土，粒度及其分布是至關(guān)重要的指標，部分優(yōu)質(zhì)高嶺土，尤其是硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖還要進(jìn)行超細粉碎加工。
       高嶺土的超細粉碎加工有干法和濕法二種，干法大多用于硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖的超細粉碎，特別是用于直接將高嶺石加工成滿(mǎn)足用戶(hù)要求的超細粉，產(chǎn)品細度一般是d₉₀£10mm，加工設備大多采用高速機械沖擊式的超細粉磨機、振動(dòng)磨、高速離心式自磨機等，為了控制產(chǎn)品粒度分布，尤其是最大顆粒的含量，常需要配置精細分級設備，目前一般配置渦輪式的空氣離心式分級機，如LHB型、ATP型、MS及MSS型干式離心分級機。濕法大多用于軟質(zhì)和砂質(zhì)高嶺土除砂和除雜后的超細粉碎，特別是用于加工d₈₀£2mm或d₉₀£2mm的涂料級高嶺土產(chǎn)品，也是工業(yè)上用硬質(zhì)高嶺土或高嶺石加工d₈₀£2mm或d₉₀£2mm的涂料級高嶺土產(chǎn)品所必須采用的超細粉碎方法。
       由于高嶺石為片狀晶型，因此，高嶺土的濕式超細粉碎又稱(chēng)為剝片（圖1），意即將較厚的疊層狀的高嶺土剝分成較薄的小薄片。剝片的方法有濕法研磨、擠壓和化學(xué)浸泡法。

 
圖1  疊層狀高嶺土磨剝成薄片狀高嶺土示意圖 

       研磨法是借助于研磨介質(zhì)的相對運動(dòng)，對高嶺土顆粒產(chǎn)生剪切、沖擊和磨剝作用，使其沿層間剝離成薄片狀微細顆粒。常用的設備是研磨剝片機（如MBP300、500型）、攪拌球磨機、砂磨機等。研磨介質(zhì)常用玻璃珠、氧化鋁珠、剛玉珠、氧化鋯珠、天然石英砂等，粒徑0.8～3㎜。
       擠壓法使用的設備為高壓均漿機。其工作原理是，通過(guò)活塞泵使均漿器料筒內的高嶺土料漿加壓到20～60Mpa，高壓料漿從均漿器的噴嘴（表面經(jīng)過(guò)硬化處理的很窄的縫隙）以大于950m/s的線(xiàn)速度相互磨擠噴出。由于壓力突然急劇降低，從而使料漿內高嶺土晶體疊層產(chǎn)生“松動(dòng)”，高速?lài)姵龅牧蠞{射到常壓區的葉輪上，突然改變運動(dòng)方向，產(chǎn)生很強的穴蝕效應。松動(dòng)了的晶體疊層在穴蝕作用下達到沿層間剝離。
       化學(xué)浸泡法是利用化學(xué)藥劑溶液對高嶺土進(jìn)行浸泡，當藥劑浸入到晶體疊層以氫鍵結合的晶面間時(shí)，晶面間的結合力變弱，晶體疊層出現松解現象，此時(shí)再施以較小的外力，即可使疊層的晶片剝離?；瘜W(xué)浸泡法使用的藥劑有尿素、聯(lián)苯胺、乙酰胺等。
（3）煅燒
       煅燒是高嶺土的重要的加工工藝之一。通過(guò)煅燒加工高嶺土脫除了結構或結晶水、碳質(zhì)及其它輝發(fā)性物質(zhì)，變成偏高嶺石，商品名稱(chēng)為“煅燒高嶺土”。煅燒高嶺土具有白度高、容重小、比表面積和孔體積大、吸油性、遮蓋性和耐磨性好、絕緣性和熱穩定性高等特性，廣泛應用于油漆涂料、造紙、塑料、橡膠、化工、醫藥、環(huán)保、高級耐火材料等領(lǐng)域。因此煅燒加工已成為高嶺土（巖）加工的專(zhuān)門(mén)技術(shù)。高嶺土在不同煅燒溫度下的化學(xué)反應如下：
 
                                                      450～750℃
                         Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O   ——      Al₂O₃·2SiO₂+2H₂O
                              高嶺石                                  偏高嶺石
                                                   925℃～980℃
                            2（Al₂O₃·2SiO₂）——    2 Al₂O₃·3SiO₂+ SiO₂
                                      偏高嶺石                  硅鋁尖晶石
                                                        1050℃
                                  2 Al₂O₃·3SiO₂——2 Al₂O₃·SiO₂+2 SiO₂
                                         硅鋁尖晶石           似莫來(lái)石
 
       從450℃開(kāi)始，高嶺土中的羥基以蒸氣狀態(tài)逸出，到750℃左右完成脫羥（不同類(lèi)型的高嶺土完成脫羥的溫度略有不同），這時(shí)高嶺石轉變?yōu)槠邘X石，即由水合硅酸鋁變成由三氧化鋁和二氧化硅組成的物質(zhì)；煅燒溫度925℃左右，偏高嶺石開(kāi)始轉變?yōu)闊o(wú)定型的硅鋁尖晶石，至980℃左右完成硅鋁尖晶石的轉變；一般在1050℃左右，硅鋁尖晶石向莫來(lái)石相轉化；當煅燒溫度達到1100℃以后，煅燒產(chǎn)品的莫來(lái)石特征峰已明顯增強，其物理化學(xué)性能已發(fā)生變化；煅燒溫度升至1500后，偏高嶺石已經(jīng)莫來(lái)石化，是一種燒結的耐火熟料或耐火材料。
       生產(chǎn)煅燒高嶺土的關(guān)鍵技術(shù)是煅燒工藝和煅燒設備。主要生產(chǎn)設備有隔焰式回轉窯（用柴油、煤氣或天然氣或電加熱）、成型后煅燒的立窯、隧道窯和梭式窯等。其中隔焰式回轉窯可以方便的調節氣氛，溫度可控性好，物料受熱均勻，產(chǎn)品白度高且質(zhì)量穩定，操作簡(jiǎn)便，已成為我國煤系高嶺土煅燒的主要設備。
       目前，優(yōu)質(zhì)煤系煅燒高嶺土大多采用干、濕結合，先磨后燒的生產(chǎn)工藝。原則生產(chǎn)工藝流程如下：

       煤系高嶺土——破碎——粉磨——調漿——超細研磨剝片——干燥——打散解聚——回轉煅燒—— 打散——分級——包裝

       粉磨設備一般采用雷蒙磨、沖擊自磨機和振動(dòng)磨等；干燥一般采用離心或壓力噴霧干燥機或多功能強力干燥機；超細研磨一般采用研磨剝片機和攪拌珠磨機，研磨產(chǎn)品細度一般是d₉₀£2mm；打散解聚一般采用高速渦旋磨；分級一般采用渦輪式空氣分級機。煅燒采用油、氣或電加熱隔焰式回轉窯，煅燒溫度900～980℃。
（4）表面改性
       經(jīng)選礦提純和粉碎加工后的高嶺土粉體表面帶有羥基和含氧基團，具有酸性；經(jīng)過(guò)煅燒加工后的高嶺土酸性更強，此外比表面積較大、表面能較高，與有機高聚物的相容性差。因此在用作高聚物基（如環(huán)氧樹(shù)脂或乙烯樹(shù)脂）材料的填料時(shí)要對其進(jìn)行表面改性處理。
      高嶺土粉體經(jīng)過(guò)表面改性后，能達到疏水、降低表面能、改善其分散性和與高聚物基料的相容性，以達到提高塑料、橡膠等高聚物基復合材料綜合性能的目的。如在熱塑性塑料中,改性高嶺土對于提高塑料的玻璃化溫度、抗張強攻和模量特別有效；在熱固性塑料中，改性高嶺土具有增強塑料制品和預防模壓表面的“起霜”及纖維表露的作用。
       高嶺土的表面改性一般采用表面化學(xué)包覆的方法。常用的表面改性劑主要有硅烷偶聯(lián)劑、有機硅（油）或硅樹(shù)脂、表面活性劑及有機酸等。用途不同，所選用的表面改性劑的品種和配方也有所不同。
       硅烷偶聯(lián)劑是高嶺土填料最常用和最有效的表面改性劑。處理工藝比較簡(jiǎn)單，一般是將高嶺土粉和配置好的硅烷偶聯(lián)劑一起加入改性機中進(jìn)行表面包覆處理。工藝可以連續進(jìn)行，也可以批量進(jìn)行。
       用于電線(xiàn)電纜絕緣材料的高嶺土填料除了硅烷偶聯(lián)劑之外，還常用硅油進(jìn)行表面改性。這種用硅油進(jìn)行表面改性的高嶺土大多是經(jīng)過(guò)超細粉碎和煅燒加工后的超細煅燒高嶺土。
       陽(yáng)離子表面活性劑，如十八烷基胺等也可用于高嶺土粉體的表面改性。其極性基團通過(guò)化學(xué)吸附和物理吸附與高嶺土顆粒表面作用。經(jīng)有機胺改性后的高嶺土表面疏水性增強。
       無(wú)機表面改性劑二氧化鈦也可以用于煅燒高嶺土的表面改性。改性方法是在水溶液中的表面沉淀反應，改性產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過(guò)濾和干燥后即得表面二氧化鈦包膜的煅燒高嶺土。
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