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| 我国水洗高岭土加工技术研究进展 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-08-04 11:22:43 浏览次数： |
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高岭土用途十分广泛，主要用于陶瓷和耐火材料，其次是作为造纸、涂料、油漆、建材、橡胶等工业原料。近年来，随着我国造纸行业和涂料油漆行业的快速发展，业内对优质高岭土产品的需求量逐年增长，市场缺口较大。然而自然界中高白高纯的优质高岭土资源越来越少，已经不能满足市场要求，水洗高岭土是国内运用于造纸涂布上比较理想的原材料，其本身具有遮盖力强、白度高、粒径分布均匀的特点。在造纸涂布过程中更容易提高纸的印刷适性、吸墨性和光洁度。煅烧水洗高岭土作为制备优质高岭土的手段之一，具有较好的开发应用前景。
在工业生产上，高岭土选矿工艺可分为干法和湿法。对于软质高岭土和砂质高岭土一般釆用湿法选矿工艺流程。高岭土湿法工艺的主要流程为：高岭土原矿粗碎→制浆提纯→分级→机械超细粉碎→离心脱水→干燥→粉磨。
为了使高岭土很好分散，可边加料边搅拌，必要时可以加入少量分散剂。常用的分散剂有碳酸钠、水玻璃、聚丙烯酸钠、三聚磷酸盐及六偏磷酸钠。张燕依据浆体内摩擦力、质点分散机理、粘度影响因素等理论，利用恩氏粘度计测试各种分散剂混合使用后对矿浆粘度的影响，确定了能有效降低茂名水洗高岭土粘度的方法是调节矿浆的pH值和添加合理的分散剂DC和STPP。
1、煅烧法
可以使高岭土脱水和脱挥发性物质，也可以使高岭土的晶体结构发生改变，从而获得特殊的表面性质，其主要目的在于提高高岭土的白度、纯度、改变晶体结构、表面物理化学性质及加工性能等。
陈强针对提高水洗高岭土的白度进行煅烧实验，其水洗高岭土在煅烧后白度可达90%以上。由于其煅烧前的铁含量比较高，在选矿工艺上增加磁选作业再进行煅烧，白度可以达到94.5，为水洗高岭土的持续开发和深加工提供了一定的依据。
刘钦甫等人考察了不同温度条件下煅烧高岭土对橡胶力学性能的影响，煅烧后产物由晶态转变为无定形的非晶态，煅烧水洗高岭土产品性能随煅烧温度而异，吸油值和体积电阻率在700℃时效果最好，且在丁苯橡胶中具有良好的力学性能。
曾伟能在水洗高岭土传统加工工艺的基础上经过适当温度煅烧、高效解聚分散、改性等工艺对高岭土资源进行深加工，制备出具有火山灰特性的活性高岭土，可用作高端混凝土添加剂、电缆填料、水性涂料等领域，具有凝结时间短，早期强度高、补偿收缩、对钢筋无锈蚀、电阻率高等特点，提升高岭土资源附加值，市场空间潜力巨大。
李三华经过反复试验确定煅烧温度控制在960-980℃时，煅烧产品有较好的吸油值和大的比表面积，并且有良好的遮盖率和不透明性，同时产品的白度可达91.8%-93%。
李微微在煅烧温度为900℃，保温时间1h，添加2%的NaCl作为助白剂时，产品白度最大值达到92.84%。
何利喜分析了煅烧温度、恒温时间对其晶态结构的影响，并考察了煅烧产品的白度、吸油量在煅烧过程中的变化规律。在750℃左右得到白度最高为86.27%，吸油量最高为83.8mL/l00g水洗高岭土，白度先大幅度增加，50min后增加趋势变小，吸油量与延长保温时间没有显著的变化。
2、离心分级
一般采用卧螺离心分级技术，使产品细度达到-2μm占90%以上，分级效率在80%以上。李启成采用离心分级机对高岭土进行了超细分级试验研究，通过一次离心分级，分级溢流中-2μm粒级含量可达85%-90%以上，达到了刮刀涂料的粒度要求。
汤红伟确定了风化型高岭土精确分级的最佳分散条件为：固含量5%、六偏浓度0.2%、DC浓度0.1%、pH值为中性，具有较好的分散性，可较好地实现不同大小颗粒的自由沉降和分离。
易龙生以澳大利亚某砂质高岭土为原料，经过离心除砂，离心产率达到58.5%，总产率达到28.1%，产品的SiO2含量从52.4%降低到47.2%，Al2O3含量从36.5%提升到38.0%。对精矿进行氯化焙烧除铁钛，使Fe2O3和TiO2含量分别从1.26%和1.03%降低到0.35%和0.46%，焙烧产品SiO2含量为52.9%，Al2O3含量为45.8%，煅烧白度从86.3%提升到93.6%，达到国标造纸用煅烧高岭土ZT-(D)1产品的要求。
姜磊等对煤系高岭土原矿进行初选、破碎、粉磨、剥片之后，利用水力旋流器进行选矿试验，得到的最终产品白度大于88%，且产品中主要杂质铁、钛含量均有所下降。
3、除铁技术
白度是影响高岭土工艺性能的主要参数，白度越高，纯度越高，其利用价值越高。天然高岭土常因含有杂质而使白度降低，高岭土中影响矿物白度的物质主要为有机质、铁、含钛矿和暗色矿物。其中，铁是影响高岭土白度的主要物质，含铁矿物在高温锻烧时会变成Fe2O3，造成原料发黄或呈砖红色。这些着色杂质通常具有弱磁性，可通过强磁选法除去。
王浩通过高梯度磁选，精矿中Fe203含量从1.33%降低到1.04%，除铁率为21.80%，K2O含量从1.68%降低到1.27%，除去了高岭土中的大量云母等杂质矿物；通过还原漂白后精矿中Fe203含量从1.33%降低到1.07%，除铁率为19.55%，降低了铁杂质的含量；高梯度磁选-还原漂白联合工艺精矿产品Fe203含量从1.33%降低到0.95%，除铁率为28.57%，K20含量从1.68%降低1.29%，煅烧白度从76.53%提高到84.00%，产品满足陶瓷工业用二级标准(TC-2)。
4、化学改性
宋海峰对水洗高岭土进行亲水改性，使用钛酸酯偶联剂，通过机械共混法制备了亲水改性高岭土/水性聚氨酯复合材料。当改性高岭土质量分数2.0%时，复合材料的拉伸强度为24.4MPa，比聚氨酯增加53.1%，断裂伸长率达492%，增加9.6%，实现了复合材料的增韧增强。
孙涛等人发现高岭土在750℃煅烧时吸油值最高，为80.272g/100g，此时煅烧高岭土的比表面积最大，孔径分布集中于微孔和中孔，平均孔径最小。甘学锋等人通过配浆浓度10%，保险粉4%，水浴温度85℃，NaCl为1%，得到了白度可达92.89%的高岭土精粉。
罗荣煌以福建某地水洗高岭土为主要原料，经过矿物活化、加酸分解、分离等工艺，制备白炭黑联产硫酸铝，产品达到国家标准，具有良好经济效益。HongliangXu通过用甲醇嵌入和溶剂热法，制备出长度300nm-2000nm，内外直径分别为15-55，40-80的高岭石纳米管。
刘雪宁等将不同改性的高岭土与聚丙烯共混，制备了聚丙烯插层的PP/高岭土纳米复合材料。翟由涛等人利用酸改性改变了高岭土的吸附活性点位，提高了其对磷的吸附净化性能，而通过煅烧活化高岭石中的铝进一步提高其对磷的吸附净化性能。
SoniaZulfiqar利用二甲基亚砜使高岭土的层间距从0.712nm增至1.12nm，使高岭土的吸附性能增强。高岭石有机插层化合物将成为一种全新的功能化纳米复合材料，具有广阔的应用前景。董文辉等使用还原加络合的方法，显著提高了高岭土的白度、有效降低了高岭土中铁的含量，使其最终产品白度达到86%，满足了橡胶填料、塑料填料等领域的应用要求。杨明安等对高岭土进行活化处理，加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，无需分解絮凝及煅烧，将白度从72%提高至82%。
单一的选矿提纯方法对高岭土的提纯效果有限，在工业上一般采用多种工艺联合作用对高岭土进行选矿提纯。张凌燕]等以广东某地砂质高岭土为研究对象，经“磁选---还原漂白”后，高岭土白度从56.04%提升到66.61%，1200℃煅烧后白度达86.10%。SamyaEl 通过酸浸和煅烧的方法提高了铜版纸的光学性能，伸展和抗张强度分别增长17.5%和19.7%。
5、存在的问题
目前，国内市场上的水洗高岭土含有较多的吸附水、结构水及有机质和其它着色杂质元素，使其存在白度低、空隙率低、油墨吸收性差、遮盖力低等缺陷，并且粘度大，品种规格少，产品缺乏市场竞争力。高岭土作为高附加值的造纸填料、造纸涂料等用途时，对产品的白度要求很高，一般要求白度大于90%，特别是做造纸涂料用途时，还要求产品有比较低的粘度。
6、展望
高岭土在各行业的应用非常广泛，随着需求量的增加，优质高岭土资源的供需逐渐紧张，然而普通的高岭土又不能满足工业需求，因此中低品质高岭土的深加工成为高岭土资源综合利用的热点问题。目前，在某些应用领域“双90”的标准已经不能满足应用需要，高岭土的粒度和白度急需得到进一步的提高，这将为高岭土的深层次加工利用打下坚实的基础，同时合理开发利用高岭土资源也将会产生巨大的经济效益和社会效益。
作者：张克南 杜高翔 宋锐 李玉成（中国地质大学（北京）材料科学与工程学院，北京 100083）（山西省灵丘县元通振华铁矿有限公司,山西大同，034400）
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