（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/遠(yuǎn)志）根據(jù)高嶺土原礦性質(zhì)和產(chǎn)品用途和產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同，高嶺土的加工工藝也不盡相同，總體來說，目前的高嶺（巖）土加工技術(shù)包括選礦提純、超細(xì)粉碎、煅燒和表面改性。
（1）選礦提純
高嶺（巖）土原礦中程度不同地存在石英、長(zhǎng)石和云母以及鋁的氧化物和氫氧化物、鐵礦物（褐鐵礦、白鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦和菱鐵礦）、鐵的氧化物（鈦鐵礦、金紅石等）以及有機(jī)物（植物纖維、有機(jī)泥炭及煤）等雜質(zhì)。在要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域必須對(duì)其進(jìn)行選礦提純。
高嶺土的選礦方法依原礦中擬除去雜質(zhì)的種類、賦存狀態(tài)、嵌布粒度及所要求的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)而定。對(duì)于原礦雜質(zhì)含量較少、白度較高、含鐵雜質(zhì)少、主要雜質(zhì)為砂質(zhì)（石英、長(zhǎng)石等）的高嶺土，可采用簡(jiǎn)單的粉碎后風(fēng)選分級(jí)的方法除去（即干法選礦）；對(duì)與雜質(zhì)含量較多、白度較低、砂質(zhì)礦物及鐵質(zhì)礦物含量較高的高嶺土，一般要綜合采用重選（除砂）、強(qiáng)磁選或高梯度磁選（除鐵、鈦礦物）、化學(xué)漂白（除鐵質(zhì)礦物并將三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵）、浮選（與含鋁礦物，如明礬石分離或除去銳鈦礦）等方法；對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量較高的高嶺土，除了前述方法之外，還要采用打漿后篩分（除植物纖維）和煅燒（除機(jī)泥炭及煤）等方法。
高嶺土的選礦工藝依礦石類型而定。以下具體介紹軟質(zhì)高嶺土和砂質(zhì)高嶺土、硬質(zhì)高嶺土（高嶺石巖）這二種不同類型高嶺土礦的選礦方法。
①軟質(zhì)高嶺土和砂質(zhì)高嶺土
軟質(zhì)高嶺土和砂質(zhì)高嶺土一般采用濕法選礦工藝。其原則工藝流程如下：
原礦——堆存或混勻——制漿——除植物纖維——分級(jí)除砂——磁選
——漂白——壓濾脫水——干燥
原礦或堆存混勻后的原礦按設(shè)定好的濃度要求加入水和分散劑在攪拌機(jī)或搗漿機(jī)中制漿。制漿的目的是使高嶺土分散并與砂質(zhì)礦物、植物纖維分離以便為下續(xù)除雜和除砂作業(yè)準(zhǔn)備合適濃度的漿料。制備好的礦漿用振動(dòng)篩去除植物纖維及粗顆粒砂，再采用水力旋流器組、臥式螺旋卸料沉降式離心分級(jí)機(jī)去除細(xì)砂。
如果除砂后的產(chǎn)品能滿足某一領(lǐng)域的應(yīng)用要求，可以加入絮凝劑（如明礬）使其凝聚后進(jìn)行壓濾和干燥。如需得到優(yōu)質(zhì)或高品質(zhì)的高嶺土，絕大多數(shù)情況下還需要進(jìn)行強(qiáng)磁選或高梯度磁選、化學(xué)漂白、甚至于浮選和選擇性絮凝等。
目前工業(yè)上大多采用強(qiáng)磁選或高梯度磁選和化學(xué)漂白。高嶺土中的染色礦物雜質(zhì)如褐鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、銳鈦礦、金紅石等均具有弱磁性，因此，除砂后的高嶺土可進(jìn)一步用強(qiáng)磁選機(jī)或高梯度磁選機(jī)中進(jìn)行磁選。由于高嶺土中的含鐵、鈦礦物大多嵌布粒度較細(xì)，一般強(qiáng)磁選往往脫除率不高，因此目前工業(yè)上大多采用高梯度磁選機(jī)進(jìn)行高嶺土的磁選。此外，性能更好的超導(dǎo)磁選機(jī)也已用高嶺土的磁選除鐵，這種磁選機(jī)不僅磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)一步提高，可得到質(zhì)量更高的優(yōu)質(zhì)高嶺土，而且能耗減少。磁選后的高嶺土如果白度指標(biāo)仍達(dá)不到優(yōu)質(zhì)高嶺土的要求，一般再采用化學(xué)漂白。
②硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖
對(duì)于純度較高、白度較好的硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖，一般可直接將原礦破碎和根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品細(xì)度的要求進(jìn)行磨礦和分級(jí)即可；對(duì)含有少量砂質(zhì)的礦石可在粉碎至適當(dāng)細(xì)度后進(jìn)行干法和濕法分級(jí)；對(duì)于鐵雜質(zhì)含量較高的礦石可進(jìn)行磁選。如果含鐵礦物的嵌布粒度較粗，可在粗粉碎（小于200目）后進(jìn)行干式強(qiáng)磁選；但如果鐵的嵌布粒度較細(xì)，則要在細(xì)磨后進(jìn)行濕式強(qiáng)磁選或高梯度磁選。如果磁選后仍不能滿足優(yōu)質(zhì)高嶺土產(chǎn)品的要求，還可再采用化學(xué)漂白。化學(xué)漂白的工藝與前述軟質(zhì)高嶺土相似。
目前硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖常用的破碎篩分設(shè)備是顎式破碎機(jī)、對(duì)輥破碎機(jī)、振動(dòng)篩等，磨粉設(shè)備主要是懸輥磨（雷蒙磨）、壓輥磨、機(jī)械沖擊磨、球磨機(jī)等；干法分級(jí)除砂設(shè)備主要是空氣離心式分級(jí)（選）機(jī)，濕法分級(jí)設(shè)備主要是旋流器組和臥式螺旋卸料沉降式離心機(jī)；干式磁選設(shè)備主要是振動(dòng)式強(qiáng)磁選機(jī)（永磁或電磁），濕式磁選設(shè)備與前述軟質(zhì)高嶺土相同。
（2）超細(xì)粉碎
除了白度、純度等指標(biāo)外，為了滿足銅板紙、涂布紙及紙板以及高檔油漆涂料、塑料和橡膠制品等對(duì)高嶺土產(chǎn)品的技術(shù)要求，部分優(yōu)質(zhì)高嶺土，粒度及其分布是至關(guān)重要的指標(biāo)，部分優(yōu)質(zhì)高嶺土，尤其是硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖還要進(jìn)行超細(xì)粉碎加工。
高嶺土的超細(xì)粉碎加工有干法和濕法二種，干法大多用于硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖的超細(xì)粉碎，特別是用于直接將高嶺石加工成滿足用戶要求的超細(xì)粉，產(chǎn)品細(xì)度一般是d90£10mm，加工設(shè)備大多采用高速機(jī)械沖擊式的超細(xì)粉磨機(jī)、振動(dòng)磨、高速離心式自磨機(jī)等，為了控制產(chǎn)品粒度分布，尤其是最大顆粒的含量，常需要配置精細(xì)分級(jí)設(shè)備，目前一般配置渦輪式的空氣離心式分級(jí)機(jī)，如LHB型、ATP型、MS及MSS型干式離心分級(jí)機(jī)。濕法大多用于軟質(zhì)和砂質(zhì)高嶺土除砂和除雜后的超細(xì)粉碎，特別是用于加工d80£2mm或d90£2mm的涂料級(jí)高嶺土產(chǎn)品，也是工業(yè)上用硬質(zhì)高嶺土或高嶺石加工d80£2mm或d90£2mm的涂料級(jí)高嶺土產(chǎn)品所必須采用的超細(xì)粉碎方法。
由于高嶺石為片狀晶型，因此，高嶺土的濕式超細(xì)粉碎又稱為剝片（圖1），意即將較厚的疊層狀的高嶺土剝分成較薄的小薄片。剝片的方法有濕法研磨、擠壓和化學(xué)浸泡法。
圖1 疊層狀高嶺土磨剝成薄片狀高嶺土示意圖
研磨法是借助于研磨介質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)高嶺土顆粒產(chǎn)生剪切、沖擊和磨剝作用，使其沿層間剝離成薄片狀微細(xì)顆粒。常用的設(shè)備是研磨剝片機(jī)（如MBP300、500型）、攪拌球磨機(jī)、砂磨機(jī)等。研磨介質(zhì)常用玻璃珠、氧化鋁珠、剛玉珠、氧化鋯珠、天然石英砂等，粒徑0.8～3㎜。
擠壓法使用的設(shè)備為高壓均漿機(jī)。其工作原理是，通過活塞泵使均漿器料筒內(nèi)的高嶺土料漿加壓到20～60Mpa，高壓料漿從均漿器的噴嘴（表面經(jīng)過硬化處理的很窄的縫隙）以大于950m/s的線速度相互磨擠噴出。由于壓力突然急劇降低，從而使料漿內(nèi)高嶺土晶體疊層產(chǎn)生“松動(dòng)”，高速噴出的料漿射到常壓區(qū)的葉輪上，突然改變運(yùn)動(dòng)方向，產(chǎn)生很強(qiáng)的穴蝕效應(yīng)。松動(dòng)了的晶體疊層在穴蝕作用下達(dá)到沿層間剝離。
化學(xué)浸泡法是利用化學(xué)藥劑溶液對(duì)高嶺土進(jìn)行浸泡，當(dāng)藥劑浸入到晶體疊層以氫鍵結(jié)合的晶面間時(shí)，晶面間的結(jié)合力變?nèi)?，晶體疊層出現(xiàn)松解現(xiàn)象，此時(shí)再施以較小的外力，即可使疊層的晶片剝離。化學(xué)浸泡法使用的藥劑有尿素、聯(lián)苯胺、乙酰胺等。
（3）煅燒
煅燒是高嶺土的重要的加工工藝之一。通過煅燒加工高嶺土脫除了結(jié)構(gòu)或結(jié)晶水、碳質(zhì)及其它輝發(fā)性物質(zhì)，變成偏高嶺石，商品名稱為“煅燒高嶺土”。煅燒高嶺土具有白度高、容重小、比表面積和孔體積大、吸油性、遮蓋性和耐磨性好、絕緣性和熱穩(wěn)定性高等特性，廣泛應(yīng)用于油漆涂料、造紙、塑料、橡膠、化工、醫(yī)藥、環(huán)保、高級(jí)耐火材料等領(lǐng)域。因此煅燒加工已成為高嶺土（巖）加工的專門技術(shù)。高嶺土在不同煅燒溫度下的化學(xué)反應(yīng)如下：
450～750℃
Al2O3·2SiO2·2H2O —— Al2O3·2SiO2+2H2O
高嶺石 偏高嶺石
925℃～980℃
2（Al2O3·2SiO2）—— 2 Al2O3·3SiO2+ SiO2
偏高嶺石 硅鋁尖晶石
1050℃
2 Al2O3·3SiO2——2 Al2O3·SiO2+2 SiO2
硅鋁尖晶石 似莫來石
從450℃開始，高嶺土中的羥基以蒸氣狀態(tài)逸出，到750℃左右完成脫羥（不同類型的高嶺土完成脫羥的溫度略有不同），這時(shí)高嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石，即由水合硅酸鋁變成由三氧化鋁和二氧化硅組成的物質(zhì)；煅燒溫度925℃左右，偏高嶺石開始轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定型的硅鋁尖晶石，至980℃左右完成硅鋁尖晶石的轉(zhuǎn)變；一般在1050℃左右，硅鋁尖晶石向莫來石相轉(zhuǎn)化；當(dāng)煅燒溫度達(dá)到1100℃以后，煅燒產(chǎn)品的莫來石特征峰已明顯增強(qiáng)，其物理化學(xué)性能已發(fā)生變化；煅燒溫度升至1500后，偏高嶺石已經(jīng)莫來石化，是一種燒結(jié)的耐火熟料或耐火材料。
生產(chǎn)煅燒高嶺土的關(guān)鍵技術(shù)是煅燒工藝和煅燒設(shè)備。主要生產(chǎn)設(shè)備有隔焰式回轉(zhuǎn)窯（用柴油、煤氣或天然氣或電加熱）、成型后煅燒的立窯、隧道窯和梭式窯等。其中隔焰式回轉(zhuǎn)窯可以方便的調(diào)節(jié)氣氛，溫度可控性好，物料受熱均勻，產(chǎn)品白度高且質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便，已成為我國(guó)煤系高嶺土煅燒的主要設(shè)備。
目前，優(yōu)質(zhì)煤系煅燒高嶺土大多采用干、濕結(jié)合，先磨后燒的生產(chǎn)工藝。原則生產(chǎn)工藝流程如下：
煤系高嶺土——破碎——粉磨——調(diào)漿——超細(xì)研磨剝片——干燥——打散解聚——回轉(zhuǎn)煅燒—— 打散——分級(jí)——包裝
粉磨設(shè)備一般采用雷蒙磨、沖擊自磨機(jī)和振動(dòng)磨等；干燥一般采用離心或壓力噴霧干燥機(jī)或多功能強(qiáng)力干燥機(jī)；超細(xì)研磨一般采用研磨剝片機(jī)和攪拌珠磨機(jī)，研磨產(chǎn)品細(xì)度一般是d90£2mm；打散解聚一般采用高速渦旋磨；分級(jí)一般采用渦輪式空氣分級(jí)機(jī)。煅燒采用油、氣或電加熱隔焰式回轉(zhuǎn)窯，煅燒溫度900～980℃。
（4）表面改性
經(jīng)選礦提純和粉碎加工后的高嶺土粉體表面帶有羥基和含氧基團(tuán)，具有酸性；經(jīng)過煅燒加工后的高嶺土酸性更強(qiáng)，此外比表面積較大、表面能較高，與有機(jī)高聚物的相容性差。因此在用作高聚物基（如環(huán)氧樹脂或乙烯樹脂）材料的填料時(shí)要對(duì)其進(jìn)行表面改性處理。
高嶺土粉體經(jīng)過表面改性后，能達(dá)到疏水、降低表面能、改善其分散性和與高聚物基料的相容性，以達(dá)到提高塑料、橡膠等高聚物基復(fù)合材料綜合性能的目的。如在熱塑性塑料中,改性高嶺土對(duì)于提高塑料的玻璃化溫度、抗張強(qiáng)攻和模量特別有效；在熱固性塑料中，改性高嶺土具有增強(qiáng)塑料制品和預(yù)防模壓表面的“起霜”及纖維表露的作用。
高嶺土的表面改性一般采用表面化學(xué)包覆的方法。常用的表面改性劑主要有硅烷偶聯(lián)劑、有機(jī)硅（油）或硅樹脂、表面活性劑及有機(jī)酸等。用途不同，所選用的表面改性劑的品種和配方也有所不同。
硅烷偶聯(lián)劑是高嶺土填料最常用和最有效的表面改性劑。處理工藝比較簡(jiǎn)單，一般是將高嶺土粉和配置好的硅烷偶聯(lián)劑一起加入改性機(jī)中進(jìn)行表面包覆處理。工藝可以連續(xù)進(jìn)行，也可以批量進(jìn)行。
用于電線電纜絕緣材料的高嶺土填料除了硅烷偶聯(lián)劑之外，還常用硅油進(jìn)行表面改性。這種用硅油進(jìn)行表面改性的高嶺土大多是經(jīng)過超細(xì)粉碎和煅燒加工后的超細(xì)煅燒高嶺土。
陽(yáng)離子表面活性劑，如十八烷基胺等也可用于高嶺土粉體的表面改性。其極性基團(tuán)通過化學(xué)吸附和物理吸附與高嶺土顆粒表面作用。經(jīng)有機(jī)胺改性后的高嶺土表面疏水性增強(qiáng)。
無機(jī)表面改性劑二氧化鈦也可以用于煅燒高嶺土的表面改性。改性方法是在水溶液中的表面沉淀反應(yīng)，改性產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾和干燥后即得表面二氧化鈦包膜的煅燒高嶺土。
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