(中國粉體技術網/班建偉)我國是世界上最早發現并在工業中利用高嶺土的國家之一。我國非煤建造型高嶺土,資源儲量居世界第五位,目前我國高嶺土礦點有700 多處。最近 30 多年以來,國內對高嶺土的研究取得巨大進展,已廣泛應用于建筑材料的生產和建筑工程中,為國民經濟的建設和可持續發展起著重要的作用。
一、高嶺土礦的分類:
1.1 自然產出的高嶺土礦石,根據其質量、可塑性和砂質(石英、長石、云母等礦物徑>50μm)的含量,可劃分為煤系高嶺土、軟質高嶺土和砂質高嶺土三種類型;
1.2 根據加工的方式可劃分為煅燒高嶺土、水洗高嶺土兩種類型。
二、高嶺土礦的用途
一般來說,國內的煤系高嶺土(硬高嶺土)比較適合開發為煅燒高嶺土,主要應用于各種用途的填料方面;非含煤高嶺土(軟質高嶺土和砂質高嶺土),主要應用于造紙涂料和陶瓷行業方面。我國軟質高嶺土的消費結構為:陶瓷和電瓷 55%,造紙 22%,其它為 23%。煤系高嶺土的消費結構: 油漆涂料 65%~85%,造紙 5%~15%,橡塑及電纜 5~10%,陶瓷 3%~8%,精細化工 3%~5%。煅燒高嶺土在涂料工業的消費量增長較快。
三、高嶺土礦技術開發改造實例
3.1 開發高嶺土礦的概況
茂名高嶺科技有限公司開發的礦山位于廣東省茂名市茂南區山閣鎮飛鼠嶺,1994 年由湛江 704 地質大隊提交的《廣東省茂名市山閣高嶺土礦區飛鼠嶺礦段( 東) 勘探報告》,經省儲委審定并獲得通過。 可以此作為礦山設計依據;1995 年委托蘇州非金屬礦山設計研究院進行礦山、選廠工業設計,九六年提交設計資料及圖紙。截止目前, 在采礦、選礦及、可持續開發利用方面已取得階段性的成功。
3.2 開發的高嶺土產品及加工利用狀況
依托茂名市山閣飛鼠嶺礦段豐富的高嶺土資源引進關鍵的專用設備,采用先進適用的生產工藝、生產出高嶺土系列產品,主要產品有造紙涂料、油漆用料、特種陶瓷三大系列。有造紙涂布料、水性涂料的填充料,日用陶瓷及特種陶瓷原料、農藥、化肥工業、日用化工填充劑、化學材料、高分子防水材料的補強填充劑、石化工業中的催化載體、橡膠工業、塑料制品中作增強填充劑等七個品種,產品品質達到國際先進水平,在國內高嶺土市場里是替代進口產品的首選產品。
3.3 采礦工藝流程
飛鼠嶺礦山占地面積 0.33Km2,探明 B+C 級礦石儲量 I 級品 810 萬噸, - 325 目精礦 181 萬噸, II 級品 215 萬噸, -325 目精礦 50 萬噸。設計規模為 30 萬噸/年,服務年限 20 年。開拓方式為自卸汽車運輸, 采用反鏟液壓挖掘機挖裝運輸。采礦方法采用水力沖采法,將礦石經水槍沖采塌落后形成礦漿,礦漿通過礦溝流至集礦池,再由砂泵輸送到螺旋分級機除砂。
采礦工藝流程如下:原礦水采→螺旋分級機除砂→一級水力旋流器→二級水力旋流器→三級水力旋流器→貯漿池沉淀( 濃度 15~17%)→選廠。
3.4 高嶺土礦深加工工藝流程
3.4.1 引進設備:丹麥的噴霧干燥、瑞典的臥螺分級機、蝶式離心脫水機、美國的高梯度磁選機、剝片機。
3.4.2 飛鼠嶺礦山的資源主要來深加工成造紙涂料級和陶瓷級高嶺土產品,其工藝流程如下:
①礦漿在 15%~17%的濃度時從礦山利用管道輸送到精選廠,過篩后進入搗漿池濃度控制在 15%±1 內,在此機內加分散劑( 六偏磷酸鈉) 進行搗拌, 10 分鐘后,過篩后用渣漿泵供漿到一級水力旋流器(Φ125mm) ,工作壓力 3kg。這時底流外排,溢流出來的礦漿進入搗漿池,搗拌過篩后用渣漿泵供漿至二級水力旋流器(Φ75㎜) , 工作壓力3kg。這時底流反回二級搗漿池繼續搗拌,溢流出來的礦漿進入搗漿池,搗拌過篩后用渣漿泵供漿至三級水力旋流器(Φ25㎜) ,工作壓力3kg。底流仍然反回二級池繼續搗拌, 溢流出來的礦漿進入濃縮池,濃度在 15%~17%加少量分散劑,搗漿過篩后進入臥螺分級機。
②礦漿通過臥螺分級機選擇合適的分離因素,把礦漿分為涂料級和填料級產品。底流為填料級產品:進入搗漿池加水和分散劑,搗漿后濃度控制在 15%±1 時, 用渣漿泵供漿至一級水力施流器(Φ50mm) ,底流用于陶瓷產品,溢流出來的礦漿進入漿池,搗拌過篩后用渣漿泵供漿至二級旋流(Φ25mm), 底流礦漿反回一級旋流。溢流出來的礦漿進入沉降池,沉降時間 8~12 小時后,過篩、用渣漿泵供漿至漂白池進行化學漂白,漂白采用傳統的還原法,分別添加硫酸( 濃度 30%) ,保險粉,藥量隨礦漿濃度、原礦白度變化而變化。漂白時間 15 分鐘, 漂白后通過- 325 目的振動篩,進入漿池,用柱塞泵供漿至壓濾機,通過壓濾后可分兩種產品:一是礦漿進入干燥階段, ( 干燥濃度為 55%~57%) ,產品指標為白度 85%, 水份 1.5%,粒度 80%,進行包裝。
二是漂白后的礦漿進入壓濾機時間 7~8 小時后, 卸下濾餅,產品指標為白度 85%、水份 35%、粒度80%進行包裝。
涂料級產品:礦漿從臥螺分級機溢流出來, 經高梯度磁選機, 目的脫除鐵分子和鈦分子, 濃度至 30%左右,進入剝片作業,礦漿經剝片后過 325 目振動隔渣篩排棄帶出的玻璃珠。過篩后進入漂白池, 漂白采用傳統的還原法,分別添加水和硫酸( 濃度 30%) 、保險粉、藥量隨礦漿濃度, 原礦白度變化而變化,時間 15 分鐘,漂白后通過-325 目的振動篩,進入疊片脫水機進行脫水,脫水后濃度 30%,再經過二次漂白、三次漂白,經過三個循環的漂白、洗滌、脫水階段,其目的脫除高嶺土晶格里的鐵離子和脫除- 1μm 以下的高嶺土,提高產品白度, 降低產品粘度。
進入壓濾緩沖貯漿池進行濃度平衡礦漿, 經柱塞泵供漿至壓濾機進行壓濾,壓濾時間 4 小時左右,濃度 60%, 卸至分散池,添加分散劑, 進行高速切割搗拌后,過- 325 目振動隔渣篩,濃度 55%~57%,再用螺桿泵輸送到干燥階段。涂料級產品指標為白度 87%、- 2μm90%、粘濃度 70%、篩余物 0.1%、PH5~7、水份 1.5%。干燥設備由丹麥尼羅公司提供,是柴油間接加熱離心盤式霧化干燥器。涂料級產品和填料級產品交替進入噴霧干燥, 最后為產品包裝。
四、環境保護污水處理工藝流程
五、結論
由高嶺土開發開發出的產品兼具有機高分子、陶瓷、水泥的優良性能, 又有原材料豐富、工藝簡單、價格低廉、節約能源等優點, 是一種環保型“綠色建筑材料”廣泛應用于造紙、油漆、陶瓷、橡膠等領域。經中國制漿造紙工業研究所鑒定, 產品具有晶形好, 白度高, 易分散, 粒度分布合理, 物理化學性能穩定等特點。高嶺土材料的研究和發展必將對非金屬礦資源的開發利用 , 對我國的經濟建設和社會發展產生深遠的影響。
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