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利用煤矸石生產造紙涂料級高嶺土的工藝
發布者：發布時間：2018-11-19
高嶺土，特別是超細煅燒高嶺土，作為一種非常重要的無機非金屬材料，憑借其優異的物理性能在造紙工業中一直占有非常重要的地位。造紙工業使用的煅燒高嶺土是一種多孔的高白度結構性功能材料，這種材料主要是用于替代價格昂貴的鈦白-粉等高級顏料。造紙工業對煅燒高嶺土的質量要求主要表現為對煅燒高嶺土的粒度、白度及遮蓋力、吸油率、粘濃度、pH值、磨耗值等指標的要求。近年來，我國許多部門以“雙90”為目標，就利用煤矸石生產造紙涂料級高嶺土的工藝開發做了一些嘗試并已經取得一定進展。
一 工藝原理
利用煤矸石生產造紙涂布級高嶺土的工藝主要包括兩個部分：粉碎超細過程與煅燒增白過程。
1.粉碎超細過程
粉碎超細過程是決定高嶺土質量的一個重要環節。盡管各種設備的功能、破碎范圍、能耗等不盡相同，但按其破碎粉碎原理主要有擠壓法，沖擊法，磨剝法和劈裂法。不同型式的粉碎機粉碎物料的方法各不相同。在一臺粉碎機中也不是單純使用一種方法，通常都是由兩種或兩種以上的方法結合起來進行粉碎的。現有高嶺土粉碎超細過程中粗碎、中碎過程一般使用以擠壓法或沖擊法為主的粉碎設備，而超細過程所使用的設備則以磨剝法為主。
2.煅燒增白過程
鑒于煤系高嶺土的成巖特性，即其中含有部分有機質，使其原礦白度僅有6～40%，遠不能滿足造紙工業對涂布級高嶺土的質量要求，因而必須采用煅燒脫碳增白工藝過程。為了避免形成有害礦物晶形(莫來石和方石英)，在生產造紙級高嶺土的工藝過程中，一般控制煅燒溫度在1000℃以下。根據對高嶺土質量的不同要求，又可分為中溫煅燒高嶺土及高溫煅燒高嶺土兩種產品。?目前的煅燒工藝可以分為成型煅燒工藝及粉體煅燒工藝，且各具特點。
二 工藝流程簡介及特點分析與討論
根據超細工藝是采用濕法工藝還是干法工藝以及超細工藝與煅燒工藝的前后順序，可將生產工藝組合為四種，即先濕法超細后煅燒工藝，先干法超細后煅燒工藝，先煅燒后濕法超細工藝，先煅燒后干法超細工藝。由于人們對超細物料的認識不同，因而在不同的企業中選用的工藝路線也不盡相同。
1)先煅燒后濕法超細工藝
該工藝的流程圖為 ：原礦→破碎→粉碎→煅燒→濕法超細→干燥→分散→產品
該工藝的優點主要是超細物料量少和超細后的物料易于烘干分散
該工藝的缺點主要是濕法超細的研磨介質較難解決；需要高嶺土的質量較高；工藝中需要單獨的烘干分散設備來完成濕法超細后物料的處理，因而對烘干設備有較高的質量要求，以防止物料被三次污染。
2)先煅燒后干法超細工藝
該工藝的流程圖為 ：原礦→破碎→粉碎→煅燒→干法超細→產品
該工藝主要有工藝流程短、超細處理物料量少以及能耗小等優點。
該工藝的缺點主要是對原料質量要求高；難以生產出-2μm達90%的超細產品；對超細設備的研磨體要求高；只能采用氣流式粉碎機。就目前的設備水平來說，該工藝還不是一種可行的生產工藝，因為目前尚無合適的超細粉碎機。
3)先干法超細后煅燒工藝
該工藝的流程圖為 ：原礦→破碎→粉碎→干法超細→煅燒→產品
該工藝主要有流程短和能源利用合理等優點。
該工藝的不足之處主要是產品檔次難以提高和對產品中的易熔礦物含量有嚴格要求。由于該工藝中不存在燒后物料再粉碎的環節，因此適合于具有資源優勢但不具備資金實力的企業作為起動的一種工藝。
4)先濕法超細后煅燒工藝
該工藝的流程圖為 ：原礦→破碎→粉碎→濕法超細→烘干→煅燒→還原→產品
該工藝主要有采用濕法超細工藝容易使產品粒度達到-2μm占90%的水平、技術可靠以及容易解決除鐵鈦等雜質問題等優點。
該工藝的不足之處主要是工藝流程較長和需要還原過程。
綜上所述，利用煤系高嶺石生產造紙工業用涂料級煅燒高嶺土無疑是一條合理利用煤矸石的有效途徑。
一 工藝原理
利用煤矸石生產造紙涂布級高嶺土的工藝主要包括兩個部分：粉碎超細過程與煅燒增白過程。
1.粉碎超細過程
粉碎超細過程是決定高嶺土質量的一個重要環節。盡管各種設備的功能、破碎范圍、能耗等不盡相同，但按其破碎粉碎原理主要有擠壓法，沖擊法，磨剝法和劈裂法。不同型式的粉碎機粉碎物料的方法各不相同。在一臺粉碎機中也不是單純使用一種方法，通常都是由兩種或兩種以上的方法結合起來進行粉碎的。現有高嶺土粉碎超細過程中粗碎、中碎過程一般使用以擠壓法或沖擊法為主的粉碎設備，而超細過程所使用的設備則以磨剝法為主。
2.煅燒增白過程
鑒于煤系高嶺土的成巖特性，即其中含有部分有機質，使其原礦白度僅有6～40%，遠不能滿足造紙工業對涂布級高嶺土的質量要求，因而必須采用煅燒脫碳增白工藝過程。為了避免形成有害礦物晶形(莫來石和方石英)，在生產造紙級高嶺土的工藝過程中，一般控制煅燒溫度在1000℃以下。根據對高嶺土質量的不同要求，又可分為中溫煅燒高嶺土及高溫煅燒高嶺土兩種產品。?目前的煅燒工藝可以分為成型煅燒工藝及粉體煅燒工藝，且各具特點。
二 工藝流程簡介及特點分析與討論
根據超細工藝是采用濕法工藝還是干法工藝以及超細工藝與煅燒工藝的前后順序，可將生產工藝組合為四種，即先濕法超細后煅燒工藝，先干法超細后煅燒工藝，先煅燒后濕法超細工藝，先煅燒后干法超細工藝。由于人們對超細物料的認識不同，因而在不同的企業中選用的工藝路線也不盡相同。
1)先煅燒后濕法超細工藝
該工藝的流程圖為 ：原礦→破碎→粉碎→煅燒→濕法超細→干燥→分散→產品
該工藝的優點主要是超細物料量少和超細后的物料易于烘干分散
該工藝的缺點主要是濕法超細的研磨介質較難解決；需要高嶺土的質量較高；工藝中需要單獨的烘干分散設備來完成濕法超細后物料的處理，因而對烘干設備有較高的質量要求，以防止物料被三次污染。
2)先煅燒后干法超細工藝
該工藝的流程圖為 ：原礦→破碎→粉碎→煅燒→干法超細→產品
該工藝主要有工藝流程短、超細處理物料量少以及能耗小等優點。
該工藝的缺點主要是對原料質量要求高；難以生產出-2μm達90%的超細產品；對超細設備的研磨體要求高；只能采用氣流式粉碎機。就目前的設備水平來說，該工藝還不是一種可行的生產工藝，因為目前尚無合適的超細粉碎機。
3)先干法超細后煅燒工藝
該工藝的流程圖為 ：原礦→破碎→粉碎→干法超細→煅燒→產品
該工藝主要有流程短和能源利用合理等優點。
該工藝的不足之處主要是產品檔次難以提高和對產品中的易熔礦物含量有嚴格要求。由于該工藝中不存在燒后物料再粉碎的環節，因此適合于具有資源優勢但不具備資金實力的企業作為起動的一種工藝。
4)先濕法超細后煅燒工藝
該工藝的流程圖為 ：原礦→破碎→粉碎→濕法超細→烘干→煅燒→還原→產品
該工藝主要有采用濕法超細工藝容易使產品粒度達到-2μm占90%的水平、技術可靠以及容易解決除鐵鈦等雜質問題等優點。
該工藝的不足之處主要是工藝流程較長和需要還原過程。
綜上所述，利用煤系高嶺石生產造紙工業用涂料級煅燒高嶺土無疑是一條合理利用煤矸石的有效途徑。
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