高嶺土的質(zhì)量主要體現在白度、純度和細度三個(gè)方面,白度越高、純度越高、粒度越細,其質(zhì)量也就越好,市場(chǎng)上的價(jià)格也就越高。影響高嶺土質(zhì)量的因素很多,主要以鐵鈦為主。根據高嶺土的性質(zhì)不同,其加工技術(shù)主要為高嶺土的選礦提純、超細粉碎和表面改性等。
1、重選
重選主要用在砂質(zhì)和軟質(zhì)高嶺土的選礦提純中,其工藝過(guò)程為將高嶺土、水和分散劑加入到搗漿機中混成一定濃度的礦漿,通過(guò)搗漿機中高速旋轉的葉輪使高嶺土與石英、長(cháng)石等其他礦物、有機質(zhì)分離,搗漿后的礦漿再經(jīng)過(guò)螺旋分級機、水力旋流器組等離心分級設備除去高嶺土中細砂,進(jìn)一步提純。提純后的產(chǎn)物達到使用要求后可作為高嶺土產(chǎn)品,也可通過(guò)進(jìn)一步的除鐵增白提高高嶺土的質(zhì)量。
2、磁選
存在于高嶺土中的磁性礦物主要包含:(1)細粒的含鐵鈦的氧化物,如磁鐵礦、鈦鐵礦等;(2)晶格中含鐵或鐵以晶格取代的形式進(jìn)入到弱磁性礦物中,如黑云母等。
弱磁性礦物的分選主要有兩種方法:高梯度磁選和磁化焙燒,工業(yè)上常用的是高梯度磁選。高梯度磁選與常規磁選不同的是其能產(chǎn)生高達107高斯/cm數量級的磁場(chǎng)強度,從而能高效捕捉存在于高嶺土中的細粒弱磁性礦物顆粒。
隨著(zhù)高嶺土的需求的不斷增加和開(kāi)采,優(yōu)質(zhì)高嶺土資源越來(lái)越少,大部分都是低品位且較難開(kāi)發(fā)利用的高嶺土,礦石中雜質(zhì)含量高且嵌布微細,高梯度磁選也無(wú)法做到有效的除鐵,因此,未來(lái)通過(guò)增加磁場(chǎng)強度做到在工業(yè)生產(chǎn)中應用超導磁選是高梯度磁選技術(shù)發(fā)展的趨勢。
3、浮選
高嶺土的浮選主要是加入浮選藥劑使高嶺土中細粒的鐵鈦雜質(zhì)礦物進(jìn)入泡沫而被刮出,達到除鐵增白的目的。由于硫化鐵礦物的天然可浮性較好,其浮選分離可以通過(guò)加入硫化礦物浮選捕收劑進(jìn)行泡沫浮選而實(shí)現。
國外某黏土開(kāi)發(fā)公司采用無(wú)載體浮選技術(shù)對高嶺土進(jìn)行浮選除鐵,在浮選過(guò)程中通過(guò)加入Ca2+對浮選過(guò)程進(jìn)行活化,并同時(shí)對高嶺土礦漿進(jìn)行高強度擦洗以除去其表面污染物,取得了良好的浮選效果。
4、選擇性絮凝
選擇性絮凝是根據礦物之間性質(zhì)的差異,通過(guò)添加絮凝劑將礦漿的一些細粒級顆粒選擇性的聚集起來(lái),形成粒徑較大的絮團。高嶺土的選擇性絮凝除鐵的原理主要是通過(guò)加入高嶺土的絮凝劑將微細粒高嶺土絮凝沉降,而高嶺土中的鐵鈦雜質(zhì)礦物則留在上層的懸浮液中,再輔以磁選或浮選將鐵鈦雜質(zhì)礦物除去,達到除鐵增白的目的。
5、化學(xué)增白
化學(xué)法增白主要是通過(guò)加入藥劑與高嶺土中的雜質(zhì)成分反應,再通過(guò)水洗除去。常用的方法包括酸溶法、氧化漂白、還原漂白和氧化-還原漂白等。
酸溶法的原理是通過(guò)在高嶺土中加入酸與其中不可溶的雜質(zhì)反應,再用水洗除去,常用的酸主要為鹽酸、硫酸、草酸。
還原漂白的原理就是在pH為2~5的酸性環(huán)境下加入還原劑將高嶺土中不可溶的Fe3+轉變?yōu)榭扇艿腇e2+,再經(jīng)過(guò)水洗將可溶的Fe2+除去,常用的還原劑為連二亞硫酸鈉(保險粉)、硫代硫酸鈉等。
氧化漂白的原理與還原漂白類(lèi)似,主要是通過(guò)在高嶺土中加入強氧化劑(如過(guò)氧化氫、高錳酸鉀、氯氣等)氧化不溶于酸的雜質(zhì)(如FeS2和有機質(zhì)等),然后用水沖洗除去。
很多時(shí)候礦石同時(shí)含有不溶的三價(jià)鐵和二價(jià)鐵,單一的還原漂白或氧化漂白都無(wú)法有效的除鐵,此時(shí)可采用氧化-還原聯(lián)合漂白的方法除鐵。其原理主要是先加入氧化劑把不溶的FeS2氧化為Fe3+,再加入還原劑將Fe3+轉變?yōu)榭赏ㄟ^(guò)水洗除去的Fe2+。相比單一的還原漂白或氧化漂白,該方法除鐵效果明顯提高,但其工藝流程較為復雜。
6、煅燒增白
氯化焙燒是一種目前常用的高嶺土增白工藝,其主要原理是在還原環(huán)境下,在高嶺土煅燒過(guò)程中添加固體氯化劑或氯氣使之與其中的鐵鈦雜質(zhì)反應生成氯化物而排出,從而提高白度。煤系高嶺土原礦中本身含有一定量的炭質(zhì),有利于氯化反應的進(jìn)行,加之煤系高嶺土鍛燒脫炭是必須的加工過(guò)程之一,將脫炭與氯化除鐵、鈦結合起來(lái)。因此氯化焙燒法廣泛應用于煤系高嶺土的提純。
7、超細粉碎
高嶺土的粒度是衡量其產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵,造紙、涂料、橡塑領(lǐng)域中對高嶺土的粒度有一定的要求,因此需要對高嶺土進(jìn)行超細粉碎。
由于高嶺土具有片層狀結構,因此高嶺土的超細粉碎又稱(chēng)為剝片。主要是通過(guò)物理或化學(xué)作用將疊片狀的高嶺土磨剝成單層的片狀,在不破壞其晶格結構的情況下使其粒徑減小,常用的設備為攪拌磨和球磨機等。
納米高嶺土具有許多納米顆粒所特有的性質(zhì),如表面效應,宏觀(guān)量子隧道效應等,使之在各個(gè)領(lǐng)域應用廣泛,并且能大大提高材料的物理化學(xué)性能。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,高嶺土的納米化也將成為高嶺土深加工的主要研究方向。
8、表面改性
高嶺土表面改性是采用物理或化學(xué)的手段對處理高嶺土的表面,使高嶺土的白度、亮度、化學(xué)活性等物理化學(xué)性能發(fā)生改變。高嶺土表面改性方法主要包括偶聯(lián)劑處理、吸附、表面包覆等,其中應用最廣泛的是偶聯(lián)劑改性。偶聯(lián)劑改性的原理主要是通過(guò)偶聯(lián)劑與高嶺土表面的活性基團相互作用,從而使其表面物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。
資料來(lái)源:《張帆. 江西某砂質(zhì)高嶺土加工和綜合利用研究[D].武漢理工大學(xué)》,由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理,轉載請注明出處!
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