我國高嶺土產品有四大類34個品種。這些產品廣泛用于紙張的填料和涂料,陶瓷工業的原料,橡膠和塑料的填充劑和增強劑,白水泥油毛氈、屋面涂料和防水劑的配料,玻璃纖維的配料,油墨顏料,化妝品和肥皂的填料,農藥和化肥的載體,研磨材料的粘結劑,合成分子篩,石油催化劑,原子能反應堆等許多行業。
高嶺土原礦的加工工藝取決于原礦的性質及產品的最終用途。在工業生產中應用的工藝有兩種干法工藝和濕法工藝,通常硬質高嶺土采用干法生產,軟質高嶺土采用濕法生產。
干法選礦工藝
干法工藝是一種簡單經濟的加工工藝。采出的原礦經過錘式破碎機碎至25.4mm后,給入對輥破碎機,使粒度減小到6.35mm,破碎后的礦石則經配有離心分離機和旋風除塵器的吹氣式雷蒙磨粉機進一步磨細。該工藝可將大部分砂石除去,產品通常用于橡膠、塑料及造紙工業的低價填料。用于造紙工業時,該產品可作為填料層灰分含量小于10%或12%處的填料,此時產品的白度要求不高。
當干法對產品的白度等要求較高時,必須對雷蒙磨粉機產出的產品進行干式除鐵。干法工藝的優點是可省掉產品脫水和干操過程,減少灰粉流失,工藝流程短,生產成本低,適宜于干旱和缺水地區。但要得到高純優質高嶺土還得靠濕法工藝。
濕法選礦工藝
濕法工藝包括礦石準備、選礦加工和產品處理三個階段。準備階段包括配料、破碎和搗漿等作業。搗漿是將高嶺土原礦與水、分散劑混合在搗漿機內制漿,搗漿作業可使原礦分散,為選別作業制備適當細度的高嶺土礦漿,并同時去掉大粒的砂石。選礦階段可能包括水力分級機、浮選機、選擇性絮凝、磁選、化學處理(漂白)等作業,以除去不同的雜質。準備好的礦漿先經耙式洗箱、浮槽分級機或旋流器除砂,然后用連續式離心機、水力旋流器、水力旋流器或高頻篩(325目)將其分為粗細兩個粒級。分級機的細粒級送入HGMS(高梯度磁選機)除去鐵鈦雜質,產品經攪拌擦洗剝離后進行氧化鐵浸出,對白度已足夠高并具有良好涂層性能的粘土可不經磁選機進行磁選和剝離而直接送至浸出作業。浸出后,在礦漿中添加明礬使粘土礦物凝聚而便于脫水。漂白的粘土用高速離心機,旋轉式真空過濾機或壓濾機脫水。過濾機或壓濾機脫水。濾餅經再分散成55%~65%固體的礦漿,然后噴霧干燥制成松散的干品。部分干品被混入到分散的礦漿中制成70%固體。
不經選別的最終產品白度較低,只有在流程中配置磁選機、泡沫浮選機或選擇性絮凝作業才能獲得高白度的粘土產品。但這些獨立的作業均具有各自的優勢與缺陷,因而工業上通常采用兩至三種這些工藝的聯合流程以便粘土資源的綜合利用。
高梯度磁選
高嶺土中的染色雜質(如赤鐵礦等)具有弱磁性,因而可以利用高梯度磁選機將其除去。
由于有些高嶺土礦中部分鐵雜質以硅酸鹽形式存在,磁性非常弱,而鈦以金紅石的形式存在,則磁選方法很難奏效,因此流程中通常配以浮選,選擇性絮凝等其他作業,以提高產品的質量。
泡沫浮選
浮選作業的目的是從高嶺土中浮選出鈦雜質。由于雜質顆粒極細,通常采用載體浮選工藝。載體礦物可以是方解石、硅砂(-325目),載體礦物的用量一般為高嶺土重量的10%~20%,載體的一部分經過回可再利用。浮選過程中所用的藥劑包括分散劑硅酸鈉,pH調整劑氫氧化胺和苛性鈉捕收劑塔爾油、脂肪酸及石油磺酸鈣。但是浮選存在不少缺點,載體的疏水化需要大量的藥劑.浮選過程只能在礦漿濃度較低有效,從而增加脫水費用.所加載體必須從粘土產品中盡可能地清除.并從泡沫產品中回收以循環使用。殘留在粘土中的化學藥劑及載體礦物對最終產品有害。Cundy和Yong等人研究了一種不需載體的浮選工藝,直接從高嶺土中浮出銳鈦礦,其特點是在分散劑(如硅酸鈉)和pH調整劑(常用氫氧化胺)存在條件下進行高礦漿濃度(40%~60%固體)擦洗,清除表面污物,同時擦洗也使銳鈦礦和赤鐵礦從高嶺土礦物中解離出來,然后將少量的活化劑及脂肪酸類捕收劑一起加入礦漿,被捕收劑覆蓋的銳鈦礦在高剪切攪拌條件下形成選擇性團聚,從而使顆粒尺寸顯著增大,高剪切攪拌調漿后的礦漿稀釋至15%~20%固體進行浮選,高嶺土中的明礬石也可用浮選脫除。
選擇性凝聚絮凝
在pH8~11時,向高嶺土礦漿中加Ca2+、Mg2+等堿性土金屬離子可觀察到鐵鈦雜質的選擇性凝聚,然后用弱陰離子聚合電解質進行選擇性絮凝。該工藝要求礦漿濃度要低于20%,因此必定有大量的水分要在后續作業中脫去,同時殘留的絮凝劑對最終產品的質量也有影響。
用高分子絮凝劑對高嶺土進行選擇性絮凝,高嶺土顆粒相互絮凝沉向底部,鐵鈦雜質則因顆粒微細而存在于上部的懸浮液中呈紅褐色,將這上部的懸浮液脫去即可脫去大部分的鐵鈦雜質,再用別的作業(如磁選)加以處理即得到高品質的高嶺土。
浸出
浸出是在弱酸性溶液(pH3~4)有還原劑(NaS2O4)存在條件下進行的,可使溶解的鐵保持Fe2+狀態,避免生成Fe(OH)3,用水洗滌使之與高嶺土分離。為了除去深色的有機質,可以用強氧化劑(過氧化氫、次氯酸鈉等)進行漂白。
脫水
選別后的粘土在貯漿桶內貯存6~8h,pH調節到3~4,接近粘土的零電點,因而粘土顆粒容易團聚。在礦漿中添加明礬對粘土粒子的團聚有幫助,可促進脫水。圓筒過濾機為常用的脫水裝置,它可使礦漿濃度增至55%~60%。過濾作業的重要作用之一在于除去粘土中的化學藥劑。為強化此作業,常采用水噴霧。噴霧干燥已成為粘土工業中十分有效的一種工藝,但其成本昂貴。近年來,出現了一種利用電場中荷電顆粒電泳特性的新型過濾工藝。高嶺土粒子在pH3時荷負電,其周圍由帶相反電荷的離子霧所包圍而形成雙電層。在電場中粘土粒子移向陽極,離子霧中配衡離子則移向陰極。當顆粒抵達陽極時,便用來保護電極的陽極薄膜上形成的濾餅.陽極濾餅采用電滲法進一步脫水,多余水分按電滲原理用泵通過荷負電的濾餅毛細管抽出。
以上為鄭州中厚機械為您介紹的幾種高嶺土選礦工藝,多種作業聯合處理及最終產品多是高嶺土選礦工藝的主要特征。