高嶺土是我國的優勢非金屬礦產資源。高嶺土經過煅燒,具有優良的光散射能力和特殊的油墨吸收性,以及更好的阻燃性和絕緣性,廣泛用于涂料、造紙、塑料、電纜絕緣護套、建筑等行業。煅燒水洗高嶺土在國外研究較多,如美、英等國以軟質高嶺土為原料生產煅燒超細高嶺土,工業化生產技術比較成熟,其煅燒的目的主要是增加高嶺石的孔隙率提高活性,在脫除一定的染色雜質后可提高產品白度等。
目前,我國主要研究煤系高嶺土的煅燒,針對水洗高嶺土的煅燒研究比較少。我國市售水洗高嶺土普遍存在白度低、孔隙率低、油墨吸收性差、表面活性差、遮蓋力低等缺陷,對其煅燒加工后可改善以上性能,因而煅燒水洗高嶺土有較好的應用開發前景。
下面就以廣東茂名水洗高嶺土為原料,考察煅燒溫度、保溫時間對高嶺土白度、吸油值等產品性能的影響,以期為水洗高嶺土資源的持續開發和深加工提供一點參考。
1、水洗高嶺土的性質
原料取自廣東茂名的粉狀漂白產品,測得白度,原料為79.14,pH值5.77,SiO2與Al2O3的物質摩爾比為2.03:1,接近理想值2:1,且Fe、Ti、K、Na等雜質含量較低,小于2μm的含量為94.5%。
2、水洗高嶺土煅燒后白度的變化
(1)煅燒溫度對水洗高嶺土白度的影響
白度是煅燒高嶺土的首要指標,在450℃-1050℃之間(恒溫1.5h),煅燒溫度越高,煅燒產品的白度也越高,在1050℃煅燒溫度下,白度幾乎達到90%。這是因為其他條件一定的情況下,在相同的時間內,煅燒溫度越高,顆粒表面形成的固體反應層越薄,熱傳導越容易穿過這層反應層,到達顆粒的內部,產品的脫羥基作用更完全、徹底,因此白度也就越高。因此提高煅燒溫度可得到白度更高的煅燒產品。
但是煅燒溫度高于950℃時,偏高嶺石又發生新的相變形成莫來石,增大產品的磨耗值。因此不能一味的提高煅燒溫度來提高產品白度。
(2)恒溫時間對水洗高嶺土白度的影響
在煅燒溫度為750℃時,恒溫時間增加,產品白度提高,特別是恒溫時間由10min增加到50min之間增幅很大,產品白度由74.64%增加到80%,但是隨著時間的繼續延長,其效果逐漸減弱。這是因為隨著時間的增加,產品脫羥基作用增加得很小,所以產品白度提高很小,甚至不再增加,因此煅燒產品的恒溫時間不宜超過1h。
3、水洗高嶺土煅燒后吸油值的變化
(1)煅燒溫度對水洗高嶺土吸油值的影響
在450℃-1050℃(恒溫1.5h)的范圍內,煅燒水洗高嶺土的吸油量隨煅燒溫度的升高呈先增加后減小的趨勢,在750℃左右達到最大值,此刻的吸油量為83mL/100g,之后逐漸減小。
這是因為在450℃-750℃,隨著煅燒溫度的升高,高嶺土內部發生脫羥、脫有機質的反應,孔隙率增加,引起吸油量增加;在750℃煅燒,高嶺石的特征峰完全消失,此刻內部脫羥基作用達到最大程度,空隙量最大,吸油量也達到最大。煅燒溫度更高會出現燒結現象,使部分空隙閉合及粒度增大,導致吸油量降低。因此,要控制好煅燒溫度才能得到合適的吸油量。
(2)恒溫時間對水洗高嶺土吸油值的影響
在煅燒溫度為750℃時,恒溫時間增加,產品的吸油量有略微變大,但是變化不明顯。所以恒溫時間對煅燒水洗高嶺土吸油量的變化影響很小。
綜上所述:煅燒溫度對煅燒水洗高嶺土產品的性能有很大影響。白度隨煅燒溫度的升高而升高,吸油量隨煅燒溫度的升高先增加后減小。綜合考慮白度和吸油量,煅燒溫度應該控制在750℃左右。
恒溫時間對煅燒水洗高嶺土的性能也有影響。白度隨恒溫時間的延長而升高,但50min之后高的趨勢很小,吸油量隨恒溫時間的延長無明顯變化。因此,恒溫時間應控制在30min-50min之間。
與煤系高嶺土相比,水洗高嶺土具有有機質含量低、易實現超細粉碎、磨耗值小等特點。國內水洗高嶺含有較多的吸附水、結構水及部分有機質和其它雜質元素,使其存在白度低、空隙率、油墨吸收性差、遮蓋力低等缺陷,如果能經過煅燒脫除有色雜質及結構中賦存的水分提高以上性能,將可改善水洗高嶺土品質并增加水洗高嶺土的應用領域,提高國產水洗高嶺土的品質。
來源:煅燒水洗高嶺土性能研究,作者:劉欽甫等;水洗高嶺土的煅燒及產品性能的研究,作者:何利喜等
編輯整理:粉體技術網
第四期礦物精細加工與應用技術高級研修班
2018年12月2日-4日 廣州大華酒店
培訓大綱:
1、非金屬礦粉體精細加工技術
2、非金屬礦粉體表面改性技術
3、非金屬礦粉體在涂料中的應用技術
4、非金屬礦粉體如何打開涂料行業市場
5、專題技術沙龍
6、聯誼晚宴
報名咨詢和交流:18701083278(微信同號)
更多精彩!歡迎掃描下方二維碼關注中國粉體技術網官方微信(粉體技術網)
|