第4章3高岭土.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,提 纲,矿石性质与矿物结构,应用领域与技术指标要求,加工技术,选矿提纯,超细粉碎,煅烧,表面改性,431,矿石性质与矿物结构,高岭石,(,土,),（,Kaolinite,）,主要由小于,2,m,的微细片状或管状高岭石族矿物组成。,结构：,1,：,1,型层状硅酸盐,即一个,SiO,4,四面体层与一个,AlO,2,(OH),4,八面体层连接而成，层间为氢氧键。基本结构单元沿晶体,c,轴方向重复堆叠组成高岭石晶体，相邻的结构单元层通过铝氧八面体的,OH,与相邻硅氧四面体的,O,以氢键相联系，晶体常呈假六方片状，易沿,001,方向裂解为小的薄片,高岭石的微观结构,431,矿石性质与矿物结构,-,热性质,耐火度：,高岭土的化学成分为,A12O3,和,SiO2,，所以具有优良的耐火性能，耐火度为,17701790,。,高岭土的加热变化（热性质）如下：,110,左右排出各种吸附水；,110,400,时排出层间水；温度继续升高后，在不同煅烧温度下的化学反应如下：,450,750,Al2O32SiO22H2O,Al2O32SiO2+2H2O,高岭石 偏高岭石,925,980,2,（,Al2O32SiO2,）,2 Al2O33SiO2+SiO2,偏高岭石 硅铝尖晶石,1050,2 Al2O33SiO2,2 Al2O3SiO2+2 SiO2,硅铝尖晶石 似莫来石,431,矿石性质与矿物结构,矿石类型及特征：,根据其成因、质量、可塑性和砂质（石英、长石、云母等矿物粒径,50,m,）的含量，可划分为硬质高岭岩（土）、软质高岭土和砂质高岭土三种工业类型,硬质高岭土,(,岩,):,质硬（莫氏硬度,3,4,）无可塑性，粉碎细磨后才有可塑性。该类高岭土包括以煤层的顶板、底板、夹矸形式产出或赋存于距煤层较近的所谓煤系高岭岩，此种高岭岩（土）由于含有有机质及杂质而呈黑灰、褐、淡绿、灰绿等色，致密块状或砂状,软质高岭土：,质软，可塑性一般较强，砂质含量,50%,砂质高岭土：,质松软，可塑性一般较弱，除砂后可塑性较强，砂质含量,50%,硬质高岭土,(,岩,),砂质高岭土,软质高岭土,4,3,2,应用领域与技术指标要求,（1）,主要应用领域,陶瓷工业,：,日用与建筑卫生陶瓷、电瓷、化工耐腐蚀陶瓷、工艺美术陶瓷、特种陶瓷等,造纸工业,：,填料，铜板纸、涂布白纸板、涂布纸等的涂料或颜料,涂料工业,：,填料和颜料,耐火材料及水泥,：,光学玻璃和玻璃纤维用坩锅、耐火砖、匣钵、耐火泥、白水泥等,塑料、橡胶、电缆,：,橡胶、塑料的填料，电缆的绝缘填料等,石油化工,：石油裂解催化剂载体、分子筛、吸附剂等,医药、轻工,：吸附剂、医药涂层、添加剂、漂白剂、化妆品、铅笔、颜料等,农业,：,化肥、农药、杀虫剂等载体等,4,3,2,应用领域与技术指标要求,（,2,）技术指标要求,高岭土的应用领域不同，其质量要求也不同。,化学成分：,造纸涂料、电瓷、耐火坩锅、石化载体等要求高岭土,Al,2,O,3,和,SiO,2,的含量接近理论值；日用与建筑卫生陶瓷、白水泥、橡塑填料等对,Al,2,O,3,含量的要求可适当放低，,SiO,2,的含量可酌情高些；电缆填料不仅要求纯度高，而且对其体积电阻率有较高要求，对,Fe,2,O,3,、,TiO,2,、,SO,3,等有害成分含量有严格要求；,CaO,、,MgO,、,K,2,O,、,Na,2,O,的含量允许值，不同用途也不尽相同。,物理性能：,各应用领域要求的侧重点更为明显，造纸涂料主要要求高白度、低黏度及细的粒度；陶瓷工业要求良好的可塑性、成型性能和烧成白度；耐火材料要求较高的耐火度；搪瓷工业要求良好的悬浮性等。,2008,年我国颁布了新的高岭土国家标准,(GB/T 14563-2008),，内容包括等级划分；外观质量要求；造纸、搪瓷、橡塑、陶瓷、涂料用高岭土的化学成分和物理性能要求等,433,加工技术,（,1,）选矿提纯,原矿杂质含量较少、白度较高、含铁杂质少、主要杂质为砂质（石英、长石等）的高岭土，可采用简单的粉碎后风选分级的方法除去（即干法选矿）,杂质含量较多、白度较低、砂质矿物及铁质矿物含量较高的高岭土，一般要综合采用重选（除砂）、强磁选或高梯度磁选（除铁、钛矿物）、化学漂白（除铁质矿物并将三价铁还原为二价铁）、浮选（与含铝矿物，如明矾石分离或除去锐钛矿）等方法,有机质含量较高的高岭土，除前述方法外，还要采用打浆后筛分（除植物纤维）和煅烧（除有机泥炭）等方法。,433,加工技术,（,1,）选矿提纯,-,软质和砂质高岭土,原则工艺流程：,原矿,堆存或混匀,制浆,除植物纤维,分级除砂,磁选,漂白,压滤脱水,干燥,还原漂白原理：,Fe,2,O,3,+Na,2,S,2,O,4,+H,2,SO,4,Na,2,SO,4,+2FeSO,3,+H,2,O,433,加工技术,（,1,）选矿提纯,-,硬质高岭土,破碎筛分采用颚式破碎机、对辊破碎机、振动筛等；磨粉采用悬辊磨（雷蒙磨）、机械冲击磨、球磨机等；干法分级除砂采用涡轮式空气分级机，湿法分级采用旋流器组或卧式螺旋卸料沉降式离心机；干式磁选主要采用振动式强磁选机（永磁或电磁），湿式磁选主要采用湿式强磁选机或高梯度磁选机。,我国储量丰富的煤层共,/,伴生高岭岩（统称为“煤系高岭土”）中含有一定量的煤泥或炭质,严重影响高岭土的白度。目前去除这些炭质的主要方法是煅烧。通过煅烧不仅可以有效去除炭质，显著提高煤系高岭土的白度，同时可以脱除高岭石中高达,14%,左右的结晶水，变成一种新的功能粉体材料,煅烧高岭土,433,加工技术,（,2,）超细粉碎,分干法和湿法两种。,干法,主要用于硬质高岭土或高岭岩的超细粉碎，特别是用于直接加工成满足用户要求的超细粉，产品细度一般是,d,90,10,m,，加工设备主要采用机械旋冲式的超细粉磨机、球磨机、干法搅拌磨等；为了控制产品细度和粒度分布，常需要配置精细分级设备，如,LHB,型、,ATP,型、,MS,及,MSS,型气流分级机。,湿法,主要用于软质和砂质高岭土除砂和除杂后的超细粉碎，特别是用于加工,d,80,2,m,或,d,90,2,m,的涂料级产品，也是工业上用硬质高岭土或高岭石加工,d,80,2,m,或,d,90,2,m,的造纸涂料级高岭土产品所必须采用的超细粉碎方法。,433,加工技术,（,2,）超细粉碎,-,湿法,湿式超细粉碎又称为剥片，意即将较厚的叠层状的高岭土剥分成较薄的小薄片。,剥片的方法有湿法研磨、挤压和化学浸泡等。,433,加工技术,（,2,）超细粉碎,-,湿法剥片,研磨法：,借助于研磨介质的相对运动对颗粒产生剪切、冲击和磨剥作用，使其沿层间剥离成薄片状微细颗粒。常用设备是研磨剥片机、搅拌磨、砂磨机等。研磨介质常用氧化铝珠、刚玉珠、氧化锆珠、天然石英砂等，粒径,0.8,3,。,挤压法,：采用高压均浆机。工作原理：活塞泵使均浆器料筒内的高岭土料浆加压到,20,60Mpa,，高压料浆从均浆器的喷嘴以大于,950m/s,的线速度相互磨挤喷出；因压力突降，使料浆内高岭土晶体叠层产生“松动”，高速喷出的料浆射到常压区的叶轮上，突然改变运动方向，产生很强的穴蚀效应，松动了的晶体叠层在穴蚀作用下沿层间剥离。,化学浸泡法：,利用化学药剂对高岭土进行浸泡，药剂浸入到晶体叠层以氢键结合的晶面间使晶面间的结合力变弱，晶体叠层出现松解，此时再施以较小的外力，即可使叠层的晶片剥离。使用的药剂有尿素、联苯胺、乙酰胺等。,433,加工技术,（,3,）煅烧,煅烧是高岭土的重要加工工艺之一。,通过煅烧加工，高岭土脱除了结构或结晶水、炭质及其它挥发性物质，变成偏高岭石，商品名称为“煅烧高岭土”。煅烧高岭土具有白度高、容重小、比表面积和孔体积大、吸油性、遮盖性和耐磨性好、绝缘性和热稳定性高等特性，广泛应用于油漆涂料、造纸、塑料、橡胶、化工、医药、环保、高级耐火材料等领域。,煅烧加工已成为高岭土（岩）加工的专门技术。,433,加工技术,（,3,）煅烧,-,工艺与设备,目前，优质煤系煅烧高岭土大多采用干、湿结合，先磨后烧的生产工艺。原则生产工艺流程如下：,高岭土,破碎,粉磨,调浆,超细研磨剥片,干燥,打散解聚,煅烧,打散解聚,分级,包装,粉磨一般采用雷蒙磨、机械冲击磨机和球磨机等；干燥一般采用离心或压力喷雾干燥机；湿式超细研磨采用搅拌磨或研磨剥片机，研磨产品细度一般是,d,90,2,m,；打散解聚采用高速涡旋磨；分级采用涡轮式空气分级机。煅烧采用直焰式或隔焰式回转窑，煅烧温度一般为,900,1050,。,433,加工技术,-,煅烧高岭土,433,加工技术,-,煅烧高岭土,433,加工技术,-,煅烧高岭土,原料破碎与筛选,4,3,3,加工技术,-,煅烧高岭土,雷蒙磨磨粉,433,加工技术,-,煅烧高岭土,搅拌磨超细研磨,4,3,3,加工技术,-,煅烧高岭土,喷雾干燥,打散解聚,4,3,3,加工技术,-,煅烧高岭土,煅烧（直焰式回转窑,433,加工技术,-,煅烧高岭土,包 装,433,加工技术,（,4,）表面改性,有机表面改性,表面化学包覆法,常用的表面改性剂：硅烷偶联剂、有机硅（油）或硅树脂、表面活性剂及有机酸等。,无机表面改性,化学沉淀法,以四氯化钛为前驱体，采用水解沉淀方法，在高岭土颗粒表面沉淀包覆,TiO2,，经洗涤、过滤和干燥和煅烧后即得表面纳米二氧化钛包覆的煅烧高岭土。,也可以包覆纳米氧化锌,本节重点,高岭土矿的分类及特点；,高岭土的主要用途及相应的技术指标要求；,高岭土的主要选矿提纯方法；,高岭土的超细或剥片方法；,何谓煅烧高岭土？煅烧高岭土的性能、用途、主流生产工艺与相应的设备。,