煤系高嶺土是煤炭生產(chǎn)和加工過(guò)程中產(chǎn)出的工業(yè)固體廢棄物,因其煅燒土質(zhì)地純凈、耐磨性好、白度高等優(yōu)點(diǎn),也是作為新型陶瓷、高端造紙、高級涂料等不可或缺的原料。
我國是高嶺土產(chǎn)出大國,煤系高嶺土儲量位居世界第一,國內的煤系高嶺土具有分布面廣、儲量多的特點(diǎn),主要賦存在石炭紀、二疊紀、三疊紀、侏羅紀等煤系地層中,存在形式是以煤層中夾矸、頂底板或單獨礦層。
煤系高嶺土通過(guò)煅燒、脫碳除雜、超細粉碎和表面改性等加工,可廣泛應用于造紙、涂料、橡膠、塑料、白炭黑等領(lǐng)域。
1、除雜提純
目前,大部分煤系高嶺土中的雜質(zhì)以鐵、鈦為主,且雜質(zhì)含量越高,其白度越低。根據煤系高嶺土與雜質(zhì)礦物磁性、活性和密度的不同,可分別采用物理、化學(xué)、電解和微生物等方法除去原礦中的含鐵含鈦雜質(zhì)。
段峰等利用煤系高嶺土(2.6g/cm3左右)和含鐵含鈦雜質(zhì)(3.4~3.8g/cm3)之間的密度差在充分分散和一定濃度下使用重選分離?;瘜W(xué)除雜法則是采用氧化-還原漂白方法除去部分鐵雜質(zhì),使用化學(xué)除鐵法,不但能有效降低以膠狀和纖維狀包藏存在于高嶺土中的鐵雜質(zhì),而且不會(huì )破壞高嶺土結構。
微生物除鐵是利用發(fā)酵產(chǎn)物或微生物發(fā)酵將難溶的鐵變成易溶的鐵,從而達到除鐵目的的方法。
2、煅燒
因為我國的煤系高嶺土主要礦物為高嶺石,且普遍高品位、質(zhì)量好。若存在有機質(zhì)和固定碳等雜質(zhì),往往會(huì )影響其白度。高嶺土主要應用于造紙、陶瓷行業(yè),低白度也極大的限制了高嶺土的廣泛應用。影響煅燒產(chǎn)品白度的主要因素有原料質(zhì)量、時(shí)間、煅燒溫度和氣氛,其中煅燒氣氛控制最為重要。
傳統工藝技術(shù)一般采用還原氣氛靜態(tài)煅燒和氧化法,對原料中的鐵鈦含量要求嚴格(Fe2O3≤0.5%,TiO2≤0.8%)。
3、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,將物料粒度加工到微米級或亞微米級,才能滿(mǎn)足超煅燒高嶺土產(chǎn)品性能的要求。高嶺土超微細化的方法主要有干法超細化、濕法超細化、干濕混合法與納米化法四種。
4、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。
未來(lái)的煤系高嶺土的發(fā)展前景必將趨向深加工和超細化。通過(guò)對煤系高嶺土有關(guān)性質(zhì)的不斷研究,如煤系高嶺土的開(kāi)采技術(shù)、表面改性、綜合除雜提雜,超細粉碎等,符合需求的煤系高嶺土的應用市場(chǎng)更為廣闊。對煤系高嶺土的應用不僅帶來(lái)了大量的對社會(huì )生產(chǎn)和人類(lèi)活動(dòng)有益的產(chǎn)品,同時(shí)也符合我國發(fā)展的理念,實(shí)現了資源的循環(huán)利用,變廢為寶。
資料來(lái)源:《陳漫,陳肖汀,黃騰,等.我國煤系高嶺土應用現狀研究與展望[J].礦產(chǎn)綜合利用,2022(06):11-16》,由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理,轉載請注明出處!

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