粒度和白度是衡量高嶺土產品質量的兩個重要指標,高新技術領域的應用一般要求高嶺土顆粒的粒度特別小甚至達到納米級范圍。隨著高嶺土顆粒尺寸的量變,在一定條件下會引起顆粒性質的質變,對高嶺土顆粒而言,粒度變小,同時其比表面積亦顯著增加,從而產生一系列新奇的性質,這便有可能產生所謂的“納米效應”。
近幾年,國內、外對高檔次尤其是“雙90”高嶺土產品(白度≥90%、細度-2um含量≥90%)的超細技術基本上趨于成熟。高嶺土超微細化的方法主要有干法超細化、濕法超細化、干濕混合法與納米化法四種。
1、高嶺土干法超細化技術
高嶺土干法超細化工藝主要流程
A:磁選主要是通過高梯度磁選機對高嶺土原礦進行除鐵、鈦等金屬雜質;
B:粗碎主要是采用顆式破碎機或錘式破碎機等其他粉碎設備,對提純后的高嶺土原礦進行初級破碎,使其達到下一級超細設備入料粒度指標;
C:機械超細粉碎主要是采用氣流粉碎機、高速機械沖擊式粉碎機、振動磨或高壓輥磨機等設備對初步粉碎的高嶺土礦進行超細化,可以使高嶺土產品D97粒度≤10μm,從而滿足中檔高嶺土產品的應用需求。對于超細高嶺土生產來講,通常采用沖擊粉碎機和氣流粉碎機(氣流磨)串聯進行多級超細化粉碎。
密友QF系列氣流粉碎機(氣流磨)
D:分級主要是采用分級設備及時分離出粒度合格產品,提高超細粉碎效率。一些超細粉碎設備自帶分級裝置,亦可采用單獨的分級設備。
高嶺土干法超細化可得到2μm粒級含量在80%-90%范圍內的高嶺土產品。從高嶺土產品的粒度來看,干法超細沒有濕法超細或干濕混合法超細的效果好,但干法超微細化成本較低。
2、高嶺土濕法超細技術
高嶺土濕法超細化工藝
B:制漿提純主要是利用搗漿機對粗碎后的高嶺土原礦進行制漿,同時在這一過程中可進行提純、增白與分級處理。
D:機械超細粉碎主要是應用剝片機、攪拌磨、膠體磨或高壓均漿機等設備對離心脫水后的高嶺土漿體進行超細粉碎。一般來說,剝片機、攪拌磨較為常用,而高壓均漿機效果較好,但工藝復雜、成本較高。
通惠化機BP剝片機
E:脫水干燥和F:粉磨主要對超細粉碎后的高嶺土進行壓濾、干燥,最后經粉磨得到超細化的高嶺土成品。
目前山西、內蒙等地的高嶺土企業均采用濕法超細技術進行超細化,并通常采用多臺剝片機進行多次重復超細剝片,得到最終產品-2μm粒級含量>90%。
3、高嶺土干濕混合法超細技術
高嶺土干濕混合法超細化技術即將干法超細和濕法超細通過不同的先后順序混合使用,既可以先干法超細后濕法進行超細,也可以先濕法超細后再干法進行超細化處理。相對來講,先濕法再干法超細化高嶺土的工藝流程較為合理。但是,從總體上來說干濕混合法超細技術工藝復雜、成本較高。
4、高嶺土納米化技術
高嶺土納米化技術是采用插層或其他化學手段使得高嶺土主要礦物成分高嶺石層間的作用力減弱,再通過干法或濕法超細化技術對高嶺土進行超細化,從而得到納米級高嶺土。
插層法是目前最有希望也是最有效的制備納米級高嶺土的技術,常使用的化學助劑有:醋酸鉀、二甲基亞砜、脲、甲酰胺、水合聯氨及其延伸物等。對插層復合物進行加熱、超聲處理、水洗或微波條件下結合化學助劑的作用,強烈發生物理化學反應,從而導致高嶺土的層間作用力得到破壞或是一定程度的減弱,最后依次經過研磨、水洗、干燥等技術得到納米級的納米高嶺土產品。
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