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利用煤矸石生产造纸涂料级高岭土的工艺

浏览: 发表时间:2020-05-01 00:00:00

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,我国许多部门以“双90”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。

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。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主要有挤压法,冲击法,磨剥法和劈裂法。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。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,即先湿法超细后煅烧工艺,先干法超细后煅烧工艺,先煅烧后湿法超细工艺,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。

1)先煅烧后湿法超细工艺

该工艺的流程图为 :原矿→破碎→粉碎→煅烧→湿法超细→干燥→分散→产品

该工艺的优点主要是超细物料量少和超细后的物料易于烘干分散

该工艺的缺点主要是湿法超细的研磨介质较难解决;需要高岭土的质量较高;工艺中需要单独的烘干分散设备来完成湿法超细后物料的处理,因而对烘干设备有较高的质量要求,以防止物料被三次污染。

2)先煅烧后干法超细工艺

该工艺的流程图为 :原矿→破碎→粉碎→煅烧→干法超细→产品

该工艺主要有工艺流程短、超细处理物料量少以及能耗小等优点。

该工艺的缺点主要是对原料质量要求高;难以生产出-2μm达90%的超细产品;对超细设备的研磨体要求高;只能采用气流式粉碎机。就目前的设备水平来说,该工艺还不是一种可行的生产工艺,因为目前尚无合适的超细粉碎机。

3)先干法超细后煅烧工艺

该工艺的流程图为 :原矿→破碎→粉碎→干法超细→煅烧→产品

该工艺主要有流程短和能源利用合理等优点。

该工艺的不足之处主要是产品档次难以提高和对产品中的易熔矿物含量有严格要求。由于该工艺中不存在烧后物料再粉碎的环节,因此适合于具有资源优势但不具备资金实力的企业作为起动的一种工艺。

4)先湿法超细后煅烧工艺

该工艺的流程图为 :原矿→破碎→粉碎→湿法超细→烘干→煅烧→还原→产品

该工艺主要有采用湿法超细工艺容易使产品粒度达到-2μm占90%的水平、技术可靠以及容易解决除铁钛等杂质问题等优点。

该工艺的不足之处主要是工艺流程较长和需要还原过程。

综上所述,利用煤系高岭石生产造纸工业用涂料级煅烧高岭土无疑是一条合理利用煤矸石的有效途径。


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