提高龙岩高岭土细粒级含量和可塑性的超细技术开发与应用

郭阿明

（龙岩高岭土有限公司，福建 龙岩 364000）

1 前言

粘土用适量水混和并捏练后获得的软泥，在外力的作用下，能任意改变形状而不产生裂纹，当外力消除后，又能保持改变了的形状。这种特性谓之粘土的可塑性。高岭土的可塑性取决于许多因素，如矿物组成、粒级大小、分散程度、颗粒形状及电解质的影响，分散相与分散介质的相互关系等。通常认为高岭土的可塑性在一定程度上，随着细度的增大而按比例增高[1]。龙岩东宫下高岭土矿储量5400多万t，具有天然铁、钛含量低，烧成白度高的优点，小于-2μm含量较少，可塑性较差的缺陷。通过超细加工龙岩325目高岭土，提高-2μm含量可提高可塑性，解决龙岩高岭土矿风化程度弱而导致-2μm细粒级颗粒含量较少、天然可塑性差的缺陷，更好地满足陶瓷厂家对可塑性技术指标要求，进而提升龙岩高岭土的品质和附加值。

2 提高龙岩高岭土-2μm细粒级含量超细技术研究

由于龙岩325目高岭土产品的主要缺陷是-2μm细粒级颗粒含量较少，可塑性偏低，因此，采用不同超细设备对325目高岭土进行超细加工，了解不同超细设备对提高-2μm细粒级颗粒含量情况，为选择适宜的超细生产工艺技术提供试验依据。

超细生产工艺技术开发与应用研究路线见图1。

所用原材料：LKC-325目高岭土(龙岩高岭土有限公司提供)。LKC-325目高岭土理化指标见表1。

2.1300 L剥片机高岭土超细技术研究

2.1.1 试验设备与材料

(1)试验设备。

图1 龙岩高岭土超细生产应用研究路线

表1 LKC-325目高岭土理化指标

300 L剥片机(研磨介质：高铝瓷球珠1.5 ～2.5mm)，检测仪器(-2μm)：BT-1500离心沉降式粒度分布仪(丹东市白特仪器有限公司)。

(2)试验材料。

分散剂：六偏磷酸钠，5t龙岩高岭土325目(简称LKC-325)，其-2μm粒度含量及化学成分见表1。

2.1.2 试验过程

将L K C-32 5 高岭土和水分别配制成浓度为30%、35%、40%、45%的矿浆，加入六偏磷酸钠为干重的1‰，按流量为0.8m3/h逐渐进行磨剥，剥片分为一段、二段、三段、四段，并对超细剥片后的高岭土进行-2μm粒度测定和理化指标分析。

2.1.3 试验结果与讨论

不同的进浆浓度下，超细剥片后的LKC-325高岭土-2μm粒度试验结果如表2所示，剥片后高岭土理化指标分析见表3。

表2 超细剥片后LKC-325的-2μm粒度含量变化(%)

表3 超细剥片前后LKC-325的理化指标变化(%)

从表2可以看出，LKC-325高岭土经过四段超细剥片后，-2μm粒度含量均提高到90%以上。但是在每段剥片中随着进浆浓度的提高，-2μm粒度含量逐渐降低。其中浓度在45%时，流动性较差，影响进浆流量，因此浓度为40%时，二段剥片粒度达到87%，剥片效果较好，达到了80级超级龙岩高岭土(I)的粒度要求，而且流动性较好，可提高生产效率。

从表3可知，采用300L剥片机对325目龙岩高岭土进行超细剥片后，达到了超级龙岩高岭土的粒度要求。由于剥片介质为高铝瓷球珠，剥片后产品的氧化铝含量略有所提高，但其他化学成分基本保持不变，不会改变剥片后高岭土的性质。

2.1.4 小结

(1)300L剥片机超细小试和中试解决了通常认为龙岩土矿物成分复杂不易超细至-2μm＞80%的技术问题。通过比较超级龙岩高岭土与新西兰超细高岭土相关技术指标，三段剥片后的LKC-325与新西兰Premium高岭土质量相当。

(2)试验用的剥片机腔体容量小，生产能力较低，产量仅0.5t/h。

(3)由于采用研磨介质为氧化铝球，对试验产品的Al2O3含量略有上升，其他化学成分基本保持不变。这对于高岭土的市场销售并不会产生影响。

2.23000 L大型超细磨高岭土超细技术研究

2.2.1 试验设备与材料

(1)试验设备。

SJM-3000型湿法搅拌磨(研磨介质：陶瓷介质(康达牌))，检测仪器(-2μm)：BT-1500离心沉降式粒度分布仪(丹东市白特仪器有限公司)。

(2)试验材料。

分散剂—六偏磷酸钠，LKC-325高岭土，其-2μm粒度含量为25%。

2.2.2 试验过程

试验采用不同浓度进行超细剥片试验。将LKC-325高岭土和水分别配制成浓度为35%、40%、45%和50%的矿浆，加入六偏磷酸钠为干重的2‰～3‰，按流量为10m3/h逐渐进行一次磨剥，并对剥片后的高岭土进行-2μm粒度测定。超细生产工艺流程如下：LKC-325→化浆→3000大型超细磨→超细矿浆→压滤→超细产品泥饼

2.2.3 试验结果与讨论

不同浓度LKC-325高岭土经过SJM-3000型湿法搅拌磨超细磨后，其-2μm粒度含量测定结果如表4所示，化学成分分析如表5所示。

表4 经3000L大型超细磨后-2μm粒度含量变化

表5 LKC-325高岭土经3000L大型超细磨前后化学成分(%)

表4说明了3000L大型超细磨的给浆浓度与出浆-2μm含量的关系。随着给浆浓度的升高，出浆的-2μm含量逐渐降低，浓度从35%增加到40%时，-2μm含量仍在80%以上。当进浆浓度为40%时，经过3000L大型超细磨后，高岭土中-2μm含量可以达到91%；当浓度从40%提高到45%时，-2μm含量从89%降低至79%。说明研磨矿浆浓度越高，超细磨的粒度会有所下降。在生产中要保持适度的浓度，才能保证出浆的粒度，因此3000L大型超细磨的进浆浓度应控制在40%左右。

从表5可以看出，LKC-325高岭土经过3000L大型超细磨前后化学成分基本没有变化。

2.2.4 小结

通过以上试验，在进浆浓度为40%左右时，3000L超细磨能够一段磨将LKC-325高岭土磨到-2μm含量由25%提高到89%。细度有大幅提升，这对陶瓷的成型性能和成瓷性能具有重大的意义，而且研磨的矿浆浓度越高，超细磨的粒度会有所下降。因此，在生产中要保持适度的浓度，才能保证出浆的粒度。LKC-325高岭土经过3000L大型超细磨后化学成分基本没有变化。

2.3 GJ5×2双槽高强度搅拌磨高岭土超细技术研究

2.3.1 试验设备与材料

(1)试验设备。

GJ5×2双槽高强度搅拌磨(研磨介质：氧化锆瓷球珠1.5～2.5mm)，检测仪器(-2μm)：BT-1500离心沉降式粒度分布仪(丹东市白特仪器有限公司)。

(2)试验材料。

分散剂—六偏磷酸钠，LKC-325高岭土，其-2μm粒度含量为28%。

2.3.2 试验过程

试验中通过调节浓度、流量、分散剂用量和剥片段数进行研磨试验。将LKC-325高岭土和水配制成浓度为32%～42%的矿浆，按流量为4～14m3/h分别进行剥片，加入适量的六偏磷酸钠，按一至四段进行双槽超细剥片，并对剥片后的高岭土进行-2μm粒度测定。超细生产工艺流程如下：LKC-325高岭土矿浆→GJ5×2双槽高强度搅拌磨→超细矿浆→压滤→烘干→超细产品

2.3.3 试验结果与讨论

(1)在超细剥片过程中，按流量10m3/h，分散剂用量2‰，调节不同的进浆浓度进行一段超细剥片，对出浆的-2μm粒度含量进行测定。测定结果见图1。

图1 出浆-2μm含量随进浆浓度的变化

从图1可以得到，随着进浆浓度的增加，出浆的-2μm含量逐渐降低。当进浆浓度为32%时，高岭土中的-2μm含量达到64%以上；当进浆浓度达到44%时，高岭土中的-2μm含量降低至60.5%。

(2)在超细剥片过程中，按进浆浓度为40%，分散剂用量为2‰，调节不同的进浆流量进行一段超细剥片，对出浆的-2μm粒度含量进行测定。其测定结果如图2所示。

图2 出浆-2μm含量随进浆流量的变化

从图2可以得到，随着进浆流量的增加，出浆的-2μm含量逐渐降低。当进浆流量为4m3/h时，高岭土中的-2μm含量达到64%以上；当进浆浓度达到14m3/h时，高岭土中的-2μm含量降低至60.9%。

(3)在超细剥片过程中，按进浆浓度为40%，进浆流量10m3/h，调节分散剂用量为0～2.4‰进行一段超细剥片，对出浆的-2μm粒度含量进行测定。其测定结果如图3所示。

图3 出浆-2μm含量随分散剂用量的变化

从图3可知，随着分散剂用量的增加，出浆的-2μm含量先升后趋于稳定。当分散剂用量为1.5‰时，高岭土中的-2μm含量达到64%以上；当进浆浓度达到2.5‰时，高岭土中的-2μm 含量还是处于64%以上，说明分散剂用量在1.5‰～2.5‰之间是最佳添加量。

(4)在超细剥片过程中，按进浆浓度为40%，进浆流量10m3/h，调节分散剂用量为1.5‰，分别进行一段、二段、三段、四段和五段超细剥片，对出浆的-2μm粒度含量进行测定。其测定结果见表6。

表6 不同剥片段数下磨剥后LKC-325高岭土中-2μm含量

从表6可以得到，随着超细剥片段数的增加，出浆的-2μm含量逐渐增加。当剥片段数达到五段时，高岭土中的-2μm含量达到84%。由于LKC-325高岭土矿中非高岭石矿物，如游离石英、云母等含量较高，影响磨矿效果，所以GJ5×2双槽搅拌磨需要经过四段剥片才能将LKC-325高岭土中-2μm含量提高到80%。

2.3.4 小结

(1)通过GJ5×2双槽高强度搅拌磨高岭土超细试验得到，在高岭土的剥片过程中，随着进浆浓度的增加，出浆的-2μm含量逐渐降低；随着进浆流量的增加，出浆的-2μm含量逐渐降低；随着分散剂用量的增加，出浆的-2μm含量先升后趋于稳定。

(2)通过该工艺一段超细磨矿，在进浆浓度为40%、进浆流量10m3/h、分散剂用量为1.5‰的最佳条件下，能够将325目高岭土-2μm含量从28%提高至64%以上。由于LKC-325高岭土矿中非高岭石矿物，如游离石英、云母等含量较高，影响磨矿效果，需要经过四段剥片才能将LKC-325的-2μm含量提高到80%。

(未完待续)