利用煤系高岭石生产煅烧高岭土的技术

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1、利用煤系高岭石生产煅烧高岭土的技术高岭土，特别是超细煅烧高岭土，作为一种非常重要的无机非金属材料，凭借其优异的物理性能在造纸工业中一直占有非常重要的地位。造纸工业使用的煅烧高岭土是一种多孔的高白度结构性功能材料，这种材料主要是用于替代价格昂贵的钛白粉等高级颜料。造纸工业对煅烧高岭土的质量要求主要表现为对煅烧高岭土的粒度、白度及遮盖力、吸油率、粘浓度、pH值、磨耗值等指标的要求。近年来，英、美等国已相继开发并批量生产出一些具有高白度、高细度并且具有高遮盖力的名牌产品，其产品白度(F457)与细度(以-2微米颗粒含量计)均已超过90%(即通常所称的

2、“双90”指标)，在普通水洗高岭土市场受重质碳酸钙冲击而连年萎缩的情况下，市场销售一派繁荣，令许多厂家竞相追随。自八十年代以来，煤系高岭土的大量发现(据称远景储量超过100亿吨)，并且由于煤系高岭土的品质高，有害杂质极少，使它成为生产造纸涂布级煅烧高岭土的理想原料。近年来，我国许多部门以“双90”9为目标，就利用煤矸石生产造纸涂料级高岭土的工艺开发做了一些尝试并已经取得一定进展。然而，目前只有极少数的企业能够生产出合格产品，大部分企业由于原料、工艺以及设备等方面的原因，产品质量以及产品成本一直不尽人意。本文拟对现有的一些工艺过程做一分析比较，以

3、期从中获得一些启示。一工艺原理    利用煤矸石生产造纸涂布级高岭土的工艺主要包括两个部分：粉碎超细过程与煅烧增白过程。1粉碎超细过程粉碎超细过程是决定高岭土质量的一个重要环节。煤系高岭土的粉碎超细属硬质高岭土粉碎(由5～20mm至40～80μm)超细(由40～80μm至-10μm或-2μm)。尽管各种设备的功能、破碎范围、能耗等不尽相同，但按其破碎粉碎原理可以概括为以下几种：1)挤压法：由于压力P作用在两块工作面之间的物料粉碎；2)冲击法：由于冲击力作用使物料粉碎。冲击力的产生是由于：运动的工作体对物料的冲击；高速运动的物料向

4、固定的工作面冲击；高速运动的物料互相冲击；高速运动的工作体向悬空的物料冲击；3)磨剥法：靠运动的工作面对物料摩擦时所施的剪切力，或者靠物料彼此之间摩擦时的剪切作用而使物料粉碎；4)劈裂法：物料因楔形工作体的作用而粉碎。9不同型式的粉碎机粉碎物料的方法各不相同。在一台粉碎机中也不是单纯使用一种方法，通常都是由两种或两种以上的方法结合起来进行粉碎的。现有高岭土粉碎超细过程中粗碎、中碎过程一般使用以挤压法或冲击法为主的粉碎设备，而超细过程所使用的设备则以磨剥法为主。2煅烧增白过程鉴于煤系高岭土的成岩特性，即其中含有部分有机质，使其原矿白

5、度仅有6～40%，远不能满足造纸工业对涂布级高岭土的质量要求，因而必须采用煅烧脱碳增白工艺过程。煤系高岭土中有机质及固定碳在煅烧增白过程中经历如下反应：CmHn+(m+1/4n)O2→mCO2+1/2nH2OC+O2→CO2以上两种形式的碳一般在300～800℃间发生反应，经历一定时间反应便可完成以达到脱碳的目的。在进行加热的过程中，高岭石族矿物热反应历程见表1。                表1  高岭石族矿物热反应历程温度℃             热反应100～110          脱除物理水400～800       脱除

6、结构水，形成偏高岭土925       9偏高岭土发生晶形转化，形成铝硅尖晶石1100         铝硅尖晶石转化为拟莫来石1300       拟莫来石转变为莫来石    其中形成莫来石及方石英的温度在1000℃以上。为了避免形成有害矿物晶形(莫来石和方石英)，在生产造纸级高岭土的工艺过程中，一般控制煅烧温度在1000℃以下。根据对高岭土质量的不同要求，又可分为中温煅烧高岭土及高温煅烧高岭土两种产品。    目前的煅烧工艺可以分为成型煅烧工艺及粉体煅烧工艺，且各具特点。      二工艺流程简介及特点分析与讨论    根据超细工艺

7、是采用湿法工艺还是干法工艺以及超细工艺与煅烧工艺的前后顺序，可将生产工艺组合为四种，即(1)先湿法超细后煅烧工艺(2)先干法超细后煅烧工艺(3)先煅烧后湿法超细工艺(4)先煅烧后干法超细工艺。由于人们对超细物料的认识不同，因而在不同的企业中选用的工艺路线也不尽相同，作者拟对各不同路线进行简单分析：1)先煅烧后湿法超细工艺该工艺的流程框图为：原矿→破碎→粉碎→煅烧→湿法超细→干燥→分散→产品该工艺的优点为：(1)超细物料量少，由于由高岭土制成煅烧高岭土的理论烧失量为13996%，考虑到煅烧过程中有机质及固定碳的燃烧及挥发以及在煅烧工艺过

8、程中的机械损失，实际生产过程中煅烧高岭土的得率仅80%左右，超细过程是一个消耗能量较多的过程，由于处理物料量的减少，从一个侧面降低了能量消耗。(2)超