煅烧高岭土表面改性
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高岭土生产工艺高岭土生产工艺流程目前,工业上高岭土常见的选矿工艺有干法和湿法两种。
干法工艺一般包括破碎、干燥(通常在旋转干燥器中进行)、细磨和空气浮选等几道工序。
该工艺可将大部分砂石除去,适用于加工那些原矿白度高、砂石含量低、粒度分布适宜的矿石。
干法加工生产成本低,一般适用于干燥地区,产品通常用于橡胶、塑料及造纸等工业的低价填料。
国内外高岭土选矿工艺多半选择湿法,湿法工艺包括浆料的分散、分级、杂质分选和产品处理等几个阶段。
一般流程为:原矿→破碎→捣浆→除砂→旋流器分级→剥片→离心机分级→磁选(或漂白)→浓缩→压滤→干燥→包装。
煤系(硬质)高岭土是我国特有的高岭土资源,目前生产上基本采用先超细后煅烧或先煅烧后超细加工工艺。
先超细后煅烧工艺流程一般为:原矿→破碎→粉碎→捣浆→湿式超细研磨或剥片→干燥→煅烧→解聚→分级→包装。
先煅烧后超细工艺流程一般为:原矿→破碎→粉碎→煅烧→湿式超细→干燥→包装。
以中国高岭土公司为例,高岭土生产工艺分采矿、选矿两部分。
采矿工艺流程:回采工作面凿岩→爆破→装卸运输→提升→地面运输→手选→高岭石原矿。
选矿工艺流程:高岭土原矿→破碎→制浆→旋流分级→浓缩→压滤→自然干燥→块状高岭土,若要生产含水量低、高品位的粉末状高岭土则要经过磨粉、烘干工艺流程。
每吨块状高岭土成品综合能耗约0.064t标煤/吨产品,耗电量约65.64度/吨产品,耗水量约7.5t/吨产品,坑木消耗量约0.8M3/百吨产品,排放废水和选矿废渣约0.56t/吨产品。
高岭土的加工工艺随着原矿性质、产品用途及产品质量要求的不同而不同。
总体来说,高岭土的加工技术包括:提纯增白、超细加工、改性等。
高岭土1、提纯高岭土的主要矿物是高岭石和多水高岭石,除高岭石族矿物外,亦常伴生有蒙脱石、伊利石、叶腊石等黏土矿物,石英、长石、铁矿物、钛矿物等非黏土矿物及有机质。
为生产出能满足各工业领域需求的高岭产品,常采用物理法、化学法及高温煅烧法对高岭土进行提纯除杂。
Central South University高岭土的表面改性学院:资源加工与生物工程学院指导老师:卢清华老师班级:无机1202班学号: 0305120412 姓名:贾子康邮箱: 1807711543@2016年3月硅烷偶联剂改性高岭土摘要本实验采用硅烷偶联剂对高岭土进行表面改性,研究了改性剂用量、改性时间、改性温度等因素对改性效果的影响,并采用沉降体积、IR、XPS等手段研究了改性效果以及改性剂与高岭土之间的相互作用。
关键词:高岭土、硅烷偶联剂、改性Abstract:By using silane coupling agent on kaolin surface modification, the dosage of modifying agent, modification time, modification temperature and other factors effect of modified, and the research the effect and interaction between kaolin and modifying agent volume, IR, XPS and settlement.Key words:kaolin, silane coupling agent, modification前言由于高岭土的矿物形成条件及开采加工方法的差异,导致其表面性能有很大差别,使得高岭土的应用范围具有局限性。
因此,研究、开发不同表面改性的方法,适应高岭土在不同行业中的应用要求,是扩大高岭土的应用范围及应用效果的重要手段。
高岭土表面的结构官能团有:—Si(Al)—OH ,—Si—O—Al—和—Si(Al)—O ,这些活性点是对高岭土进行表面改性的基础。
高岭土在国民经济和日常生活中有着广泛的应用, 例如 , 在造纸工业中可以用作填料或涂料 ,从而改善纸张的性能;在橡胶、塑料等有机产品中可以用作填料, 增加制成品的强度、耐磨性, 还可以用于陶瓷原料、涂料、粘结剂等领域。
高岭土结构在煅烧过程中的变化脱羟、脱水反应是高岭土煅烧过程中发生的主要化学变化。
以上所有特征可以表明,从低温到高温煅烧的过程中,高岭土晶相发生变化,依次为高岭土、偏高岭土和含尖晶石的高岭土。
对煅烧高岭土的晶体结构、化学活性的变化、热力学特征以及煅烧后高岭土理化性能的变化进行研究测试,结果表明,高岭土的S04大量分解,煅烧后高岭土中S03含量降低,煅烧温度在500℃以前时,高岭土晶体结构几乎保持不变,煅烧温度达到550℃时,高岭土晶体结构遭到比较严重的破坏。
650℃时,高岭土特征衍射峰几乎全部消失,高岭土结构遭到完全破坏。
煅烧温度在750℃.950℃之间时,高岭土开始转变为无定型的偏高岭土。
从低温到高温煅烧的过程中,高岭土晶相发生变化,依次为高岭土、偏高岭土和含尖晶石的高岭土。
研究发现,煅烧到550℃时,高岭土脱羟化,脱羟化后的高岭土活性强,更易与有机硅烷反应,550℃煅烧高岭土理化性能优越,符合进一步改性的需求。
高岭土的差热热重分析如图4—3所示。
分析DTA曲线可知:在100℃、150℃、200℃均出现小的吸热谷,这都可以归因于高岭土脱水。
其中,煅烧温度为80℃时,高岭土脱去表面吸附水;煅烧温度达到150℃时,内层吸附水脱出,这些吸附水未与高岭土结合成键,故而容易脱出;温度继续升高达到200℃以上时,高岭土层间的插层水脱出,由于其与高岭土结合形成氢键,因而需要较高煅烧温度才能脱出。
从TG曲线也可以反映相应的失重情况,失重情况与吸热情况基本一致。
从400℃.600℃,DTA曲线显示出显著地吸热谷,TG也曲线急剧下降,变化显著,高岭土失重量达到20%,这可以归因于高岭土结构水的完全消失和羟基脱去,高岭土结构遭到严重破坏。
这说明高岭土内部结构水的含量远远大于吸附水,在图4.2的红外谱图变化中也有相似反映。
在此温度区间,由于结构水的完全脱出,高岭土也发生很大程度的相变,因此吸热最为明显。
530℃以后,TG失重曲线几乎不发生变化,但是DTA曲线吸热,这是高岭土相变所致,并且与XRD测试结果一致。