提高龍巖高嶺土細(xì)粒級含量和可塑性的超細(xì)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用

郭阿明

（龍巖高嶺土有限公司，福建 龍巖 364000）

1 前言

粘土用適量水混和并捏練后獲得的軟泥，在外力的作用下，能任意改變形狀而不產(chǎn)生裂紋，當(dāng)外力消除后，又能保持改變了的形狀。這種特性謂之粘土的可塑性。高嶺土的可塑性取決于許多因素，如礦物組成、粒級大小、分散程度、顆粒形狀及電解質(zhì)的影響，分散相與分散介質(zhì)的相互關(guān)系等。通常認(rèn)為高嶺土的可塑性在一定程度上，隨著細(xì)度的增大而按比例增高[1]。龍巖東宮下高嶺土礦儲量5400多萬t，具有天然鐵、鈦含量低，燒成白度高的優(yōu)點(diǎn)，小于-2μm含量較少，可塑性較差的缺陷。通過超細(xì)加工龍巖325目高嶺土，提高-2μm含量可提高可塑性，解決龍巖高嶺土礦風(fēng)化程度弱而導(dǎo)致-2μm細(xì)粒級顆粒含量較少、天然可塑性差的缺陷，更好地滿足陶瓷廠家對可塑性技術(shù)指標(biāo)要求，進(jìn)而提升龍巖高嶺土的品質(zhì)和附加值。

2 提高龍巖高嶺土-2μm細(xì)粒級含量超細(xì)技術(shù)研究

由于龍巖325目高嶺土產(chǎn)品的主要缺陷是-2μm細(xì)粒級顆粒含量較少，可塑性偏低，因此，采用不同超細(xì)設(shè)備對325目高嶺土進(jìn)行超細(xì)加工，了解不同超細(xì)設(shè)備對提高-2μm細(xì)粒級顆粒含量情況，為選擇適宜的超細(xì)生產(chǎn)工藝技術(shù)提供試驗(yàn)依據(jù)。

超細(xì)生產(chǎn)工藝技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究路線見圖1。

所用原材料：LKC-325目高嶺土(龍巖高嶺土有限公司提供)。LKC-325目高嶺土理化指標(biāo)見表1。

2.1300 L剝片機(jī)高嶺土超細(xì)技術(shù)研究

2.1.1 試驗(yàn)設(shè)備與材料

(1)試驗(yàn)設(shè)備。

圖1 龍巖高嶺土超細(xì)生產(chǎn)應(yīng)用研究路線

表1 LKC-325目高嶺土理化指標(biāo)

300 L剝片機(jī)(研磨介質(zhì)：高鋁瓷球珠1.5 ～2.5mm)，檢測儀器(-2μm)：BT-1500離心沉降式粒度分布儀(丹東市白特儀器有限公司)。

(2)試驗(yàn)材料。

分散劑：六偏磷酸鈉，5t龍巖高嶺土325目(簡稱LKC-325)，其-2μm粒度含量及化學(xué)成分見表1。

2.1.2 試驗(yàn)過程

將L K C-32 5 高嶺土和水分別配制成濃度為30%、35%、40%、45%的礦漿，加入六偏磷酸鈉為干重的1‰，按流量為0.8m3/h逐漸進(jìn)行磨剝，剝片分為一段、二段、三段、四段，并對超細(xì)剝片后的高嶺土進(jìn)行-2μm粒度測定和理化指標(biāo)分析。

2.1.3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

不同的進(jìn)漿濃度下，超細(xì)剝片后的LKC-325高嶺土-2μm粒度試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，剝片后高嶺土理化指標(biāo)分析見表3。

表2 超細(xì)剝片后LKC-325的-2μm粒度含量變化(%)

表3 超細(xì)剝片前后LKC-325的理化指標(biāo)變化(%)

從表2可以看出，LKC-325高嶺土經(jīng)過四段超細(xì)剝片后，-2μm粒度含量均提高到90%以上。但是在每段剝片中隨著進(jìn)漿濃度的提高，-2μm粒度含量逐漸降低。其中濃度在45%時(shí)，流動(dòng)性較差，影響進(jìn)漿流量，因此濃度為40%時(shí)，二段剝片粒度達(dá)到87%，剝片效果較好，達(dá)到了80級超級龍巖高嶺土(I)的粒度要求，而且流動(dòng)性較好，可提高生產(chǎn)效率。

從表3可知，采用300L剝片機(jī)對325目龍巖高嶺土進(jìn)行超細(xì)剝片后，達(dá)到了超級龍巖高嶺土的粒度要求。由于剝片介質(zhì)為高鋁瓷球珠，剝片后產(chǎn)品的氧化鋁含量略有所提高，但其他化學(xué)成分基本保持不變，不會改變剝片后高嶺土的性質(zhì)。

2.1.4 小結(jié)

(1)300L剝片機(jī)超細(xì)小試和中試解決了通常認(rèn)為龍巖土礦物成分復(fù)雜不易超細(xì)至-2μm＞80%的技術(shù)問題。通過比較超級龍巖高嶺土與新西蘭超細(xì)高嶺土相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，三段剝片后的LKC-325與新西蘭Premium高嶺土質(zhì)量相當(dāng)。

(2)試驗(yàn)用的剝片機(jī)腔體容量小，生產(chǎn)能力較低，產(chǎn)量僅0.5t/h。

(3)由于采用研磨介質(zhì)為氧化鋁球，對試驗(yàn)產(chǎn)品的Al2O3含量略有上升，其他化學(xué)成分基本保持不變。這對于高嶺土的市場銷售并不會產(chǎn)生影響。

2.23000 L大型超細(xì)磨高嶺土超細(xì)技術(shù)研究

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備與材料

(1)試驗(yàn)設(shè)備。

SJM-3000型濕法攪拌磨(研磨介質(zhì)：陶瓷介質(zhì)(康達(dá)牌))，檢測儀器(-2μm)：BT-1500離心沉降式粒度分布儀(丹東市白特儀器有限公司)。

(2)試驗(yàn)材料。

分散劑—六偏磷酸鈉，LKC-325高嶺土，其-2μm粒度含量為25%。

2.2.2 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)采用不同濃度進(jìn)行超細(xì)剝片試驗(yàn)。將LKC-325高嶺土和水分別配制成濃度為35%、40%、45%和50%的礦漿，加入六偏磷酸鈉為干重的2‰～3‰，按流量為10m3/h逐漸進(jìn)行一次磨剝，并對剝片后的高嶺土進(jìn)行-2μm粒度測定。超細(xì)生產(chǎn)工藝流程如下：LKC-325→化漿→3000大型超細(xì)磨→超細(xì)礦漿→壓濾→超細(xì)產(chǎn)品泥餅

2.2.3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

不同濃度LKC-325高嶺土經(jīng)過SJM-3000型濕法攪拌磨超細(xì)磨后，其-2μm粒度含量測定結(jié)果如表4所示，化學(xué)成分分析如表5所示。

表4 經(jīng)3000L大型超細(xì)磨后-2μm粒度含量變化

表5 LKC-325高嶺土經(jīng)3000L大型超細(xì)磨前后化學(xué)成分(%)

表4說明了3000L大型超細(xì)磨的給漿濃度與出漿-2μm含量的關(guān)系。隨著給漿濃度的升高，出漿的-2μm含量逐漸降低，濃度從35%增加到40%時(shí)，-2μm含量仍在80%以上。當(dāng)進(jìn)漿濃度為40%時(shí)，經(jīng)過3000L大型超細(xì)磨后，高嶺土中-2μm含量可以達(dá)到91%；當(dāng)濃度從40%提高到45%時(shí)，-2μm含量從89%降低至79%。說明研磨礦漿濃度越高，超細(xì)磨的粒度會有所下降。在生產(chǎn)中要保持適度的濃度，才能保證出漿的粒度，因此3000L大型超細(xì)磨的進(jìn)漿濃度應(yīng)控制在40%左右。

從表5可以看出，LKC-325高嶺土經(jīng)過3000L大型超細(xì)磨前后化學(xué)成分基本沒有變化。

2.2.4 小結(jié)

通過以上試驗(yàn)，在進(jìn)漿濃度為40%左右時(shí)，3000L超細(xì)磨能夠一段磨將LKC-325高嶺土磨到-2μm含量由25%提高到89%。細(xì)度有大幅提升，這對陶瓷的成型性能和成瓷性能具有重大的意義，而且研磨的礦漿濃度越高，超細(xì)磨的粒度會有所下降。因此，在生產(chǎn)中要保持適度的濃度，才能保證出漿的粒度。LKC-325高嶺土經(jīng)過3000L大型超細(xì)磨后化學(xué)成分基本沒有變化。

2.3 GJ5×2雙槽高強(qiáng)度攪拌磨高嶺土超細(xì)技術(shù)研究

2.3.1 試驗(yàn)設(shè)備與材料

(1)試驗(yàn)設(shè)備。

GJ5×2雙槽高強(qiáng)度攪拌磨(研磨介質(zhì)：氧化鋯瓷球珠1.5～2.5mm)，檢測儀器(-2μm)：BT-1500離心沉降式粒度分布儀(丹東市白特儀器有限公司)。

(2)試驗(yàn)材料。

分散劑—六偏磷酸鈉，LKC-325高嶺土，其-2μm粒度含量為28%。

2.3.2 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)中通過調(diào)節(jié)濃度、流量、分散劑用量和剝片段數(shù)進(jìn)行研磨試驗(yàn)。將LKC-325高嶺土和水配制成濃度為32%～42%的礦漿，按流量為4～14m3/h分別進(jìn)行剝片，加入適量的六偏磷酸鈉，按一至四段進(jìn)行雙槽超細(xì)剝片，并對剝片后的高嶺土進(jìn)行-2μm粒度測定。超細(xì)生產(chǎn)工藝流程如下：LKC-325高嶺土礦漿→GJ5×2雙槽高強(qiáng)度攪拌磨→超細(xì)礦漿→壓濾→烘干→超細(xì)產(chǎn)品

2.3.3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

(1)在超細(xì)剝片過程中，按流量10m3/h，分散劑用量2‰，調(diào)節(jié)不同的進(jìn)漿濃度進(jìn)行一段超細(xì)剝片，對出漿的-2μm粒度含量進(jìn)行測定。測定結(jié)果見圖1。

圖1 出漿-2μm含量隨進(jìn)漿濃度的變化

從圖1可以得到，隨著進(jìn)漿濃度的增加，出漿的-2μm含量逐漸降低。當(dāng)進(jìn)漿濃度為32%時(shí)，高嶺土中的-2μm含量達(dá)到64%以上；當(dāng)進(jìn)漿濃度達(dá)到44%時(shí)，高嶺土中的-2μm含量降低至60.5%。

(2)在超細(xì)剝片過程中，按進(jìn)漿濃度為40%，分散劑用量為2‰，調(diào)節(jié)不同的進(jìn)漿流量進(jìn)行一段超細(xì)剝片，對出漿的-2μm粒度含量進(jìn)行測定。其測定結(jié)果如圖2所示。

圖2 出漿-2μm含量隨進(jìn)漿流量的變化

從圖2可以得到，隨著進(jìn)漿流量的增加，出漿的-2μm含量逐漸降低。當(dāng)進(jìn)漿流量為4m3/h時(shí)，高嶺土中的-2μm含量達(dá)到64%以上；當(dāng)進(jìn)漿濃度達(dá)到14m3/h時(shí)，高嶺土中的-2μm含量降低至60.9%。

(3)在超細(xì)剝片過程中，按進(jìn)漿濃度為40%，進(jìn)漿流量10m3/h，調(diào)節(jié)分散劑用量為0～2.4‰進(jìn)行一段超細(xì)剝片，對出漿的-2μm粒度含量進(jìn)行測定。其測定結(jié)果如圖3所示。

圖3 出漿-2μm含量隨分散劑用量的變化

從圖3可知，隨著分散劑用量的增加，出漿的-2μm含量先升后趨于穩(wěn)定。當(dāng)分散劑用量為1.5‰時(shí)，高嶺土中的-2μm含量達(dá)到64%以上；當(dāng)進(jìn)漿濃度達(dá)到2.5‰時(shí)，高嶺土中的-2μm 含量還是處于64%以上，說明分散劑用量在1.5‰～2.5‰之間是最佳添加量。

(4)在超細(xì)剝片過程中，按進(jìn)漿濃度為40%，進(jìn)漿流量10m3/h，調(diào)節(jié)分散劑用量為1.5‰，分別進(jìn)行一段、二段、三段、四段和五段超細(xì)剝片，對出漿的-2μm粒度含量進(jìn)行測定。其測定結(jié)果見表6。

表6 不同剝片段數(shù)下磨剝后LKC-325高嶺土中-2μm含量

從表6可以得到，隨著超細(xì)剝片段數(shù)的增加，出漿的-2μm含量逐漸增加。當(dāng)剝片段數(shù)達(dá)到五段時(shí)，高嶺土中的-2μm含量達(dá)到84%。由于LKC-325高嶺土礦中非高嶺石礦物，如游離石英、云母等含量較高，影響磨礦效果，所以GJ5×2雙槽攪拌磨需要經(jīng)過四段剝片才能將LKC-325高嶺土中-2μm含量提高到80%。

2.3.4 小結(jié)

(1)通過GJ5×2雙槽高強(qiáng)度攪拌磨高嶺土超細(xì)試驗(yàn)得到，在高嶺土的剝片過程中，隨著進(jìn)漿濃度的增加，出漿的-2μm含量逐漸降低；隨著進(jìn)漿流量的增加，出漿的-2μm含量逐漸降低；隨著分散劑用量的增加，出漿的-2μm含量先升后趨于穩(wěn)定。

(2)通過該工藝一段超細(xì)磨礦，在進(jìn)漿濃度為40%、進(jìn)漿流量10m3/h、分散劑用量為1.5‰的最佳條件下，能夠?qū)?25目高嶺土-2μm含量從28%提高至64%以上。由于LKC-325高嶺土礦中非高嶺石礦物，如游離石英、云母等含量較高，影響磨礦效果，需要經(jīng)過四段剝片才能將LKC-325的-2μm含量提高到80%。

(未完待續(xù))