高嶺土磨剝生產(chǎn)工藝條件探討

王 衡，賴 月，李 青，馮 杰，文 斐

（中國高嶺土有限公司，江蘇 蘇州 215151）

高嶺土作為一種重要的非金屬礦，廣泛地應(yīng)用于橡膠、塑料、涂料、造紙等領(lǐng)域，高嶺土經(jīng)過細(xì)化后可以作為化工填料，能顯著提高產(chǎn)品的檔次和附加值[1]。因此粒度是高嶺土產(chǎn)品的重要性能指標(biāo)之一，直接影響著產(chǎn)品的應(yīng)用性能。磨剝法是非金屬礦濕法超細(xì)粉碎中常用的方法，它是借助于研磨介質(zhì)在水中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相互間產(chǎn)生剪切、擠壓、沖擊和磨剝作用，使較大的疊層剝開，并趨向于單個(gè)晶體的磨礦技術(shù)[2]。

本文采用福建彰州的高嶺土紅泥半成品作為原料，對(duì)高嶺土分段磨剝前后的粒度、漿料的濃度、磨剝藥品進(jìn)行了詳盡的試驗(yàn)和對(duì)比分析，從而得到了最佳生產(chǎn)工藝。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)所用原料及XRD圖譜分析

原礦進(jìn)入磨剝階段前通常要先采用濕法選礦工藝進(jìn)行預(yù)處理，本文直接采用了漳州紅泥半成品作為原料，其化驗(yàn)指標(biāo)見表1。

表1 漳州紅泥半成品物理化學(xué)指標(biāo)

從表1可以看出：經(jīng)過粗選后的漳州紅泥去除了大部分雜質(zhì)，已基本滿足了進(jìn)入磨剝前的指標(biāo)要求，但該半成品粒度較差，其-2μm含量在60%左右，激光粒度D50接近6μm。

原料XRD圖譜見圖1，從圖1可以看出：原料中高嶺石峰值較高，占據(jù)主要成分，而石英、三水鋁石、云母等雜質(zhì)峰值較低，含量不高。

圖1 原料XRD圖譜

1.2 試驗(yàn)工藝

本文探討了兩種生產(chǎn)工藝(見圖2)，選擇不同的工藝可以滿足不同的用戶需求。

圖2 生產(chǎn)工藝流程

1.3 試驗(yàn)過程

將生產(chǎn)原料漳州紅泥半成品在搗漿池內(nèi)化漿，加入0.3%六偏磷酸鈉，用NaOH調(diào)整漿料pH值至6.0，待化漿均勻后，用泵抽到振動(dòng)篩濾去粗渣后進(jìn)入攪拌桶，將攪拌桶里的漿打到一段磨剝機(jī)里進(jìn)行磨剝，調(diào)整磨剝機(jī)的生產(chǎn)參數(shù)，維持正常生產(chǎn)。

二段磨剝就是將兩臺(tái)磨剝機(jī)串聯(lián)起來，將一段磨剝的成品漿作為二段磨剝的原料再磨剝一遍。

2 結(jié)果與討論

2.1 工藝選擇

一段磨剝?cè)囼?yàn)結(jié)果見表2。

表2 一段磨剝?cè)囼?yàn)結(jié)果(%)

從表2可以看出：一段磨剝產(chǎn)品的-2μm含量直接從原料的60%左右上升到了85%左右，沉降D50和激光D50也有較明顯地下降，基本滿足了大部分對(duì)-2μm有一定要求但對(duì)激光D50要求不高的普通用戶需求，如陶瓷行、耐火等行業(yè)。

二段磨剝?cè)囼?yàn)結(jié)果見表3，從表3中可以看出：經(jīng)過二段磨剝后，高嶺土產(chǎn)品的粒徑又有了很大的提升，-2μm含量從一段磨剝的約85%提升到了90%以上，大幅度提升了一個(gè)產(chǎn)品檔次，沉降D50和激光D50也有較大幅度的下降。具有更高的產(chǎn)品附加值，應(yīng)用的范圍更為廣泛。滿足了對(duì)激光D50有較高要求的用戶，比如石化等行業(yè)。

2.2 化漿濃度的選擇

在保持原料和介質(zhì)球比例為2∶1的情況下，添加六偏磷酸鈉0.3%左右，NaOH 0.5‰左右， pH值為6.0時(shí)，分別對(duì)化漿濃度36%、37%、38%、40%、44%、47%左右的礦漿在R350左右的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行磨剝，對(duì)比其化漿濃度對(duì)磨剝細(xì)度的影響，測(cè)試分析結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，藥劑量調(diào)整后能夠保持礦漿較好的流動(dòng)性，在料球比2∶1的條件下，礦漿濃度在36%～38%左右，礦漿磨剝細(xì)度較好；在礦漿濃度分別為37.58%、38.10%時(shí)，磨剝細(xì)度-2μm分別達(dá)到了88.49%、88.04%，說明在料球比2∶1一定時(shí)，藥劑充分分散的條件下，礦漿濃度在38%左右是磨剝效果最好、最適宜的濃度。

表3 二段磨剝?cè)囼?yàn)結(jié)果(%)

圖3 濃度對(duì)磨剝細(xì)度的影響

圖4 藥劑濃度對(duì)粒度的影響

2.3 藥劑的選擇

在礦漿濃度、礦漿pH值、磨剝機(jī)生產(chǎn)工藝參數(shù)不變的情況下，選用六偏磷酸鈉和聚丙烯酸鈉作為分散劑進(jìn)行分散效果測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見圖4。從圖4可以看出六偏磷酸鈉和聚丙烯酸鈉作為分散劑都有明顯地分散效果，都可以增加礦漿的流動(dòng)性，隨著藥劑濃度的增加，產(chǎn)品的粒度隨之上升，當(dāng)藥劑濃度達(dá)到0.3%時(shí)，粒度也快達(dá)到最高頂了。從最終產(chǎn)品粒度來看六偏磷酸鈉的分散效果比聚丙烯酸鈉更好，原因可能是作為無機(jī)的功能離子比有機(jī)的功能離子團(tuán)在超細(xì)化方面更具有優(yōu)勢(shì)。

3 SEM掃描電鏡分析

圖5為高嶺土SEM掃描電鏡圖，從磨剝前(圖5a)可以看出，漳州紅泥中的高嶺土晶體是呈長柱型，經(jīng)過一段磨剝后(圖5b)長柱型的高嶺土晶體基本被剝片出來，但還有少量的長柱型晶體沒有完全磨開，粒徑也略大，經(jīng)過二段磨剝后(圖5c)基本被剝開，粒徑也很小，與化驗(yàn)數(shù)據(jù)相符。

圖5 高嶺土SEM掃描電鏡圖

4 結(jié)論

在整個(gè)試驗(yàn)過程中，我們探討了不同的礦漿濃度、不同的分散劑對(duì)產(chǎn)品粒度所帶來的變化與影響，得出了最佳的生產(chǎn)工藝參數(shù)。另外通過一段磨剝與二段磨剝的試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析，得到了通過改變生產(chǎn)工藝流程來獲得更高產(chǎn)品附加值的途徑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]韓躍新，印萬忠.礦物材料[M].北京：科技出版社，2006：60-70.

[2]張印民，劉欽甫，赫軍凱，等.高嶺土插層—?jiǎng)兤难芯窟M(jìn)展[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2010(2)：11-14.