超细煤系煅烧高岭土颗粒物化性质与表面改性.doc

超细煤系煅烧高岭土颗粒物化性质与表面改性第22卷第6期1999年l1月非金属矿V0:22No.6NonMeta1icMinesNov.1999/超细煤系煅烧高岭土颗粒物化性质与表面_-.三童墨二一陈秀枝袁京莉(北京科技大学资源工程学院.北京100083)摘要在研究1超细壤未煅烧高岭土颗粒的物理化学性质后.螬旮颜料的特性分析7遛细蝶隶域境高峥土柠酎原因结果表明,超妇蝶系艘烧寄母三的高白度,高折光拍数,鞋强适盖力抵哑油量等枷也性鲍是将其作为故白代曾i粒表面吸附能卉的增强囊表面电位有利于其与杠面随性药剂作用关键词爆帛搬烧高岭土兰墨兰暑苎苎煤系高岭土通过煅烧和超细粉碎,大幅度地提高了其白度,作为常用的工业矿物资源,如何提高其应用价值显得尤为重要.超细粉碎为拓宽其应用领域开辟了新的途径,而超细粉碎过程中所引发的颗粒结构,及其物理化学性质的变化特点,则为其进一步深加工(如表面改性)提供了理论依据.在粉碎过程中,物料受外界机械力的作用,宏观上表现为物料颗粒细化和比表面积的增大,而微观上由于部分能量储聚在颗粒体系内部,从而导致颗粒晶格畸变,晶格缺陷加深,无定形化,生成游离基,表面自由能增大,外激电子放射或出现等离子态等.因此,物料活性提高,反应能力增强,这种在粉碎过程中因机械力的作用而引起的颗粒物理结构和物化性质变化的现象,称为超细效应或机械力化学效应.下文就煤系煅烧高岭土湿法超细粉磨产生的物化性质的变化,结合钛自粉颜料的性能要求,浅析了超细煤系煅烧高岭土粉体作为钛自代用品基体的原因.1试验与测试方法煤系煅烧高岭土试样取自陕西某地高岭土厂,试样d17.69gin,在试验室经湿式盘式搅拌磨通过优化工艺参数,分别获得了d0为296gin(产物A,下同)和O,95m(产物B,下同)两种产品.并分别对以上三种物料进行了物化性能测试.测试方法按相应国标进行.2试验结果与讨论2.1密度变化有人曾研究干式磨矿条件下,imm的石英磨至0imm时,其密度由265g/c降至2.37crrl左右;而对湿法研磨过程中颗粒密*画章自然科学基奎资助项目.蝙号59704006于图1.结果表明,磨矿后产物特别是超细颗粒(产物B)的吸水能力明显强于宋磨试样,与后者相比,前者不仅在相同时间下的吸水率和达到饱和之后的吸水率均大于后者.而且达到饱和的时同也较短.基体(产物B)l4天吸水达到饱和.而试样和产物A20天仍未饱和,由此说明,颗粒细化的过程亦即吸水能力增强的过程不排除磨矿产物固粒度细,比表面积大而导致吸水能力增强这一因素.然而有资料表明.作为吸水这一由水实现矿物表面不饱和质点重新平衡的水台反应,表面积的因素不占主导地位.湿法超细磨矿过程中,使矿物颗粒表面不饱和键增加以及颗粒的高活性表面,无疑是导致颗粒吸附能力增强的原因.因此,作为钛自代用品的基体,其吸附能力增强,将有助于改性过程的进行.H胜圈1不同煤杀蝮烧高岭土的吸班率l一讽样;2产物A;3-产特B2.4吸油量,遮盖力及折光指教搅拌磨湿法研蘑煤系煅烧高岭土.还使其吸油量,遮盖力及折光指数等光学指标发生了变化,其结果示于表1中.结果显示,随颗粒的细化,吸油量降低,折光指教增大,遮盖力增强.此结果与钛白粉的光学性能指标要求一致.对颜料二氧化钛而言,除白度高以外,遮盖力和折光指数亦是其重要的光学指标.作为钛白代用品的基体超细煤系煅烧高岭土具有高于其它矿物的折光指数(折光指数:碳酸钙1.58,二氧化硅1.55.滑石粉1.s7,金红石型钛白粉2.72).且吸油量较低,因此.将其作为钛白代用品基体十分有益.但是也应该看到,超细煤系煅烧高岭土的光学性能与钛白粉相比.仍有一定差距,它还不能直接作为钛目粉代用品,必须对其进行改性.表1不同粒度煤系煅烧高岭土主要光学性能变化掰目吸油量/g/10og逸|,g?c折光拍簸武样78.35159.26152产物A5433158.38l59产特B35o2l.671.6S25氧面电位怒细媒系煅烧高岭土颗粒(产物B)的表面电位测试结果.示于图2中.结果显示,其零电点pH为1.2,改性药剂钛盐水解产生的水合二氧化钛为6.7.当控制改性体系pH值在1.26之间时,基体带负电,而水合二氧化钛颗粒带正电.因此,两者之间易发生静电吸附,使TiQ能成功地包覆于基体颗粒表面.这对于超细煤系煅烧高岭土作为钛自代用品基体,具有重要意义.pH图2基体的电位pH图3结语I.我国丰富优质的煤系高姆土资源为其深加工提供了物质基础,研究其煅烧,超细后颗粒物理化学性质的变化,对于其深加工具有重要的理论指导意义.2.湿法超细化过程中煤系煅烧高岭土的密度降低.是机械力作用使其结构疏松,空隙率增大的结果,它导致超细煤系煅烧高岭土颗粒光散射系数和不透明度增大,固而具有优良的光学性能;同时,超细煤系煅烧高岭土的高自度,也是其作为钛白代用品基体的原因之一.3.搅拌磨湿法研磨煤系煅烧高岭土的结果,使超细煤系煅烧高岭土颗粒具有高于其它矿物的折光指数.且吸油量低,遮盖力较强,此光学性能指标与对钛自粉的要求一致,因此将其作为钛白代用品基体十分有益.4.对超细煤系煅烧高岭土颗粒的吸附能力及表面电位测试的结果表明,其吸附能力的增强及表面电位值,为对其进行表面改性提供了理论依据.参考文献1盖国胜等.重质璇政钙在立式搅拌詹中时扮詹琏性和机械力化学设应曲研览柠休技术,1997.(3):132JanLA泡l皋浮逄表面化学(英文).Pltav,出甑心司舟郜,19823YasuoKousaka抒休技术手册(其文).1990:3984袁军,马兰芳.高峥土的由度和亮度及其洲t方法非金属矿,lg96.(6J:205BodyrevVV固体帆辅活化及技术应用(荚文).