苏州非矿院蔡建高工谈造纸高岭土生产技术

/苏州非矿院蔡建高工谈造纸高岭土生产技术我国高岭土工业进展一直较缓慢，直到80时代之前，除少数几家高岭土企业为机选外，大多生产原矿。80时代开始随着国民经济飞速进展，对高岭土产品提出了越来越高的要求，高岭土消费结构由传统的陶瓷工业转向造纸工业、塑料工业、石化工业等。这就促进高岭土的科技进步，科技进步又巨大推动了高岭土行业的进展。1.高岭土加工工业的形成我国高岭土加工工业技术进展经过了几个时期，从在景德镇高岭村发觉高岭土直到70时代，均以开采原矿为重要工艺，只有少量的机选加工厂，产品只能用于陶瓷工业，而且由于化学成份不稳定，影响瓷器的质量；含铁高，使陶瓷产品产生斑点；原材料级配不合理影响泥料的干燥强度和可塑性。针对上述问题，70时代初到90时代初期，我国高岭土工业进入了一个技术进步时代，先后有轻工部、国家建材局的“七五”“八五”攻关等一批科技攻关项目，以及茂名高岭土、龙岩高岭土的发觉及选矿讨论。科技攻关在高效水力旋流器分选、剥片机超细磨剥，高梯度磁选等取得重点成果，这些成果至今仍成为高岭土选矿的重要工艺。建材系统的科技攻关重要有针对苏州高岭土含硫高的问题，先后完成了选择性絮凝、反浮选等科技成果及鉴定。2.造纸用高岭土加工技术水平随着我国造纸工业在“八五”“九五”期间的迅猛进展，先后引进了多条刮刀涂布机，刀速提高到600m/min、800m/min，甚至1200m/min。相应对高岭土提出了较高的质量要求，包括细度、白度、粘浓度、磨耗值等。通过造纸和高岭土两大行业的共同努力、技术攻关，茂名高岭土已被确认为国内目前高档造纸用高岭土的紧要生产基地，同时也推动了高岭土生产技术的全面进展。九十时代初至今，茂名先后有五家大型高岭土选矿厂建成投产。其中：茂名石化矿业公司，6万t/a；茂名高岭土工业有限公司，6万t/a；山阁瓷土公司，5万t/a。当前，茂名地区高岭土总产量约25万t/a，除少量用于塑料、涂料外，基本用于造纸工业。今年又有兖矿集团北海高岭土厂投产，为我国造纸工业又供给了一个原材料基地。我国目前造纸用高岭土的加工工艺各地虽有差异，但总体工艺路线相近，下图为其中具有代表性的工艺流程。高岭土原矿在水枪的高压冲击下碎散，或高岭土原矿经捣浆机制浆，矿浆用泵送入螺旋分级机除砂，再用水力旋流器分选。选矿段数依据原矿性质而定，一般为2～4段。分选后的粗精矿经卧螺离心分级机，分出涂料级和填料级产品。涂料级产品，经漂白、磁选、压滤、干燥、包装后出厂；填料级产品，经压滤、包装后出厂。重要生产设备包括：捣浆机、螺旋分级机、水力旋流器、卧螺离心分级机、高梯度磁选机、压滤机、干燥机。我国目前造纸用高岭土产品质量如下：Al2O3：37.5%，SiO2：47%，Fe2O3：0.6%，烧失量：15%，2m含量：90%，45m筛余：0.02%，白度87%，分散沉降物：0.02%，磨耗值：3mg，粘浓度（500mPa.s固含量）：67%，PH值：4～7，水份2%。3.技术特点3.1水采或捣浆茂名高岭土为砂性土，矿石较疏松，加上南方雨季时间长，降雨量大，故采纳水采。矿石在水枪高压水冲击下，基本解离，只要掌控适当的浓度和分散条件，即直接进入选矿作业，这样就缩短了制浆等工艺环节，节省了投资和成本。而北海高岭土由于原矿块度大，硬度大，水力开采不易捣碎，影响分选效果，故采纳连续捣浆机进行制浆。3.2螺旋分级机除砂高岭土原矿中石英、长石粒度较粗，一般大于325目，而高岭土粒度较细，重要富集在—2m中。另外，从原矿粒度分析可知：+40m含量高，占80.01%；细粒级含量次之，—2m占12.97%；而中粒级范围宽，含量却很少，40～2m占7.02%。所以，我们藉助大处理量的分级设备（螺旋分级机）进行粗选，甩掉大量粗尾，而用水力旋流器进行最后粒级把关。而采纳螺旋分级机除砂，突破了原有高岭土生产工艺的模式，把我国高岭土选矿粗选规模从单机产量1～2万t，提高到单机20万t。3.3卧螺离心机精选工艺采纳了卧螺离心分级技术，使产品细度达到—2m90%以上，分级效率80%以上。特别是配置了变频调速，可依据不同的物料调整工艺参数（如分别因素），保持产品质量的稳定。目前，国内高岭土选厂也有采纳水力旋流器精选分级，在自控尚未实现的情况下，受流量、压力变化的影响，产品质量难于稳定在－2m90%以上，分级效率不如卧螺离心分级机。3.4漂白－除铁工艺依据铁、钛物相分析，高岭土中铁的赋存状态，为矿物铁和晶格铁两种，其中矿物铁占60%，有一为地表铁质淋滤污染，所以采纳化学漂白最经济、有效，也被广泛采纳。利用还原漂白剂（如亚硫酸钠）将Fe3+还原成可溶性的Fe2+，再通过洗涤作业将其除去。漂白工艺重要技术体现在：（1）依据不同矿点物料摸索不同药剂制度，使其更加合理有效；（2）漂白药剂除常规漂白剂外，还需添加络合物等其它药剂，以产生综合效果；（3）漂白产品须进行洗涤，适时脱除可溶性二价铁，以免产生“返黄”问题。个别高岭土选厂采纳磁选与化学漂白相结合的工艺，使产品白度进一步提高，且降低药剂消耗。通过磁选Fe2O3可从0.66%降低到0.52%，白度从70%提高到80%。3.5压滤工艺国内一般高岭土企业都采纳低压过滤。但在茂名和北海两地区，通过我院、企业、设备厂商三方技术攻关，采纳高压进浆，压力达到2～2.5MPa，提高了生产率，确保产品水份低于32～35%，节省了能耗，也改善了工作环境。3.6干燥工艺目前国内造纸用高岭土加工厂喷雾和闪蒸两种干燥方式均有采纳，各有特色。改进后的强力干燥，在生产流程上适应性强，在不同浓度、物料、给料量的情况下均可进行干燥。喷雾产品更适于造纸厂使用，过去由于国内离心盘雾化器的材料和加工均未过关，所以大型离心式喷雾干燥塔均为进口。目前，国内一些厂商已能加工喷雾塔，经使用效果较好。4.造纸用高岭土加工技术讨论进展方向虽然我国高岭土加工技术取得了较大成绩，但距造纸工业的要求还有肯定距离，特别是产品与巴西土相比差距较大，我院与各高岭土加工厂正在不断进行技术创新。4.1煤系高岭土煅烧技术煅烧高岭土是一种特别紧要的高岭土深加工产品，重要用于造纸、塑料、油漆、橡胶、石油化工业和新型技术材料等方面。它作为造纸涂布料可使纸张的光泽度、平滑度、不透亮度和原纸覆盖率比水洗高岭土大为改善，尤其是煅烧高岭土具有优良的光散射本领和特别的油墨汲取性，是它能够替代昂贵的钛白粉的基础和提高纸张涂层质量的原因。煤系高岭土煅烧技术是我国独有的加工技术，北方煤系高岭土通过几年的探究，现已形成一整套完整的加工工艺，包括湿法超细，煅烧增白、打散解聚。这批成果作为国家“九五“攻关，通过了成果鉴定，并广泛应用于一批煤系高岭土企业。4.2增白、降粘技术的进步近20年来，增白、降粘技术一直是我们高岭土行业讨论的课题之一，并取得了较大的进步，目前白度达到88%，粘浓度达到68%。但造纸工业进展迅猛，对高岭土提出了更高的要求，特别是美国高岭土、巴西高岭土进入中国市场，加剧了技术的竞争，促进了我国高岭土技术进步。近期将完成多项科技成果，取得多项专利技术。“十五”期间科技部立项的攻关课题完成后，高岭土产品将达到白度90%、粘浓度72%。已获专利批准。4.3低温超导技术的应用我国高岭土资源与美国、巴西等国比较，存在白度低，粘度高的缺陷，除了本身科技攻关外，还应积极学习、引进国外先进技术。低温超导技术是目前我国尚不具备的技术，活着界上也仅有极少数公司把握，通过我院与美国Carpco等公司的交流、谈判，终究在兖矿集团北海高岭土公司项目上引进该装备，该设备磁场强度5万Gs，装机容量37KW，Fe2O30.7%降至0.5%以下，TiO2、K2O含量也有较大幅度的降低。4.4改进高岭土的粘度随着我国国民经济的进展和人民生活水平的提高，我国造纸行业快速进展，纸张的质量和档次有了很大的提高，其中涂布纸、纸板及信息办公用纸已成为我国造纸行业的进展重点。这些纸张的进展离不开对优质涂布高岭土的利用，高岭土是生产上述纸张最通用的白色颜料之一。应用于涂布加工纸的高岭土，除了必需具备白度高、粒度细的优异性能外，还必需具备粘度低的特性。对高岭土的粘度国内外有不少人进行了讨论，概括起来，影响高岭土粘度的因素有以下几个方面：高岭土的成因类型、高岭土晶体结构的有序度、高岭石的形态、粘度与粒度分布、矿物构成、pH值、分散剂的种类和用量、加工过程中所使用的药剂等等。因此，影响高岭土粘度的因素是多方面的，有高岭土本身的特性，也有来自外部的因素。改进高岭土的粘度首先必需对样品进行深入细致的分析，针对高岭土的特点采纳相应的工艺方法，不能期望采纳单一的方法来降低粘度，也不可能更改全部的高岭土，使其粘度都达到68%以上。改进高岭土粘度的方法有很多，其中机械降粘是一种简单有效、成本较低的方法