高嶺土磨剝生產工藝條件探討

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，廣泛地應用于橡膠、塑料、涂料、造紙等領域，高嶺土經過細化后可以作為化工填料，能顯著提高產品的檔次和附加值[1]。因此粒度是高嶺土產品的重要性能指標之一，直接影響著產品的應用性能。磨剝法是非金屬礦濕法超細粉碎中常用的方法，它是借助于研磨介質在水中的相對運動，相互間產生剪切、擠壓、沖擊和磨剝作用，使較大的疊層剝開，并趨向于單個晶體的磨礦技術[2]。

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

1 試驗部分

1.1 試驗所用原料及XRD圖譜分析

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

表1 漳州紅泥半成品物理化學指標

從表1可以看出：經過粗選后的漳州紅泥去除了大部分雜質，已基本滿足了進入磨剝前的指標要求，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，占據主要成分，而石英、三水鋁石、云母等雜質峰值較低，含量不高。

圖1 原料XRD圖譜

1.2 試驗工藝

本文探討了兩種生產工藝(見圖2)，選擇不同的工藝可以滿足不同的用戶需求。

圖2 生產工藝流程

1.3 試驗過程

將生產原料漳州紅泥半成品在搗漿池內化漿，加入0.3%六偏磷酸鈉，用NaOH調整漿料pH值至6.0，待化漿均勻后，用泵抽到振動篩濾去粗渣后進入攪拌桶，將攪拌桶里的漿打到一段磨剝機里進行磨剝，調整磨剝機的生產參數，維持正常生產。

二段磨剝就是將兩臺磨剝機串聯起來，將一段磨剝的成品漿作為二段磨剝的原料再磨剝一遍。

2 結果與討論

2.1 工藝選擇

一段磨剝試驗結果見表2。

表2 一段磨剝試驗結果(%)

從表2可以看出：一段磨剝產品的-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-2μm有一定要求但對激光D50要求不高的普通用戶需求，如陶瓷行、耐火等行業。

二段磨剝試驗結果見表3，從表3中可以看出：經過二段磨剝后，高嶺土產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，大幅度提升了一個產品檔次，沉降D50和激光D50也有較大幅度的下降。具有更高的產品附加值，應用的范圍更為廣泛。滿足了對激光D50有較高要求的用戶，比如石化等行業。

2.2 化漿濃度的選擇

在保持原料和介質球比例為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，分別對化漿濃度36%、37%、38%、40%、44%、47%左右的礦漿在R350左右的轉速下進行磨剝，對比其化漿濃度對磨剝細度的影響，測試分析結果如圖3所示。由圖3可知，藥劑量調整后能夠保持礦漿較好的流動性，在料球比2∶1的條件下，礦漿濃度在36%～38%左右，礦漿磨剝細度較好；在礦漿濃度分別為37.58%、38.10%時，磨剝細度-2μm分別達到了88.49%、88.04%，說明在料球比2∶1一定時，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 二段磨剝試驗結果(%)

圖3 濃度對磨剝細度的影響

圖4 藥劑濃度對粒度的影響

2.3 藥劑的選擇

在礦漿濃度、礦漿pH值、磨剝機生產工藝參數不變的情況下，選用六偏磷酸鈉和聚丙烯酸鈉作為分散劑進行分散效果測試，測試結果見圖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性，隨著藥劑濃度的增加，產品的粒度隨之上升，當藥劑濃度達到0.3%時，粒度也快達到最高頂了。從最終產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的功能離子比有機的功能離子團在超細化方面更具有優勢。

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，經過二段磨剝后(圖5c)基本被剝開，粒徑也很小，與化驗數據相符。

圖5 高嶺土SEM掃描電鏡圖

4 結論

在整個試驗過程中，我們探討了不同的礦漿濃度、不同的分散劑對產品粒度所帶來的變化與影響，得出了最佳的生產工藝參數。另外通過一段磨剝與二段磨剝的試驗結果與數據分析，得到了通過改變生產工藝流程來獲得更高產品附加值的途徑。

【參考文獻】

[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—剝片的研究進展[J].中國非金屬礦工業導刊，2010(2)：11-14.