一种由伊利石黏土矿生产伊利石粉的方法

摘要

一种由伊利石黏土矿生产伊利石粉的方法，属于化学工程与工艺技术领域，包括步骤一、取伊利石黏土矿，置于伊利石黏土矿水力打浆机中，通过高压水冲击将伊利石黏土矿打碎，分离其中的大颗粒杂质，获得小颗粒的伊利石浆体；步骤二、将伊利石浆体置于板框过滤机中，获得含水量20％～30％的湿粉，湿粉经干燥机干燥获得干粉；或者将伊利石浆体置于多出口旋液分离器中，获得不同粒度的浆体，再经膜分离器、板框过滤机以及干燥设备获得粉末物料。本发明使用先进的设备，使工艺流程更合理，更紧凑，能耗更小，环境污染更低，可以更大效率的提高生产效益。

说明书

技术领域

本发明属于化学工程与工艺技术领域，特别是涉及到一种由伊利石黏土矿生产伊利石粉的工艺流程。

背景技术

伊利石具有光滑、明亮、松软、绝缘性好、耐热及遮盖率高等特点，广泛应用于造纸、塑料、橡胶、油漆、化妆品、线缆绝缘材料、陶瓷等工业领域。伊利石中还富含钾、铝等矿物质，对其进行化学加工能够生产钾肥、活性氧化铝以及活性硅粉等工业产品。又因伊利石粉末粒径小，比表面积大，具有特有的曾键结构，可作为低成本的吸附剂，应用于蓝藻、核污染、工业废水等环境领域。

伊利石主要以二种形式存在于自然界，一种是坚硬的矿石，主要分布在南方如浙江、河南、河北及西北地区陕西等省，并已形成比较成熟的生产工艺如图1所示。另一种是黏土矿,主要分布在江西、吉林、辽宁、内蒙古等地区。由于形成原因等，黏土矿形式的伊利石含量相对较少，开发较晚，加之技术等方面的原因，一般采用图1的生产工艺，也有厂家根据资金、技术及产品需求等实际情况采用图2或图3的生产工艺，最为简单的生产方式是图3的搅拌打浆制粉，也是最原始的生产工艺。

图1的工艺过程为：矿土从矿山运到制粉工厂，先对矿土进行破碎(也有在矿山直接破碎的)，装入球磨机中进行球磨破碎，球磨后的浆体进入剥片机中进一步粉碎，并达到一定粒度。剥片后再进行酸洗以除去其中的Fe²⁺、Fe³⁺，再进入离心机中离心分离，除去大部分水分，脱除部分水的浆体泵入板框过滤机中，经板框过滤后，伊利石浆体成为含水量25％～30％的滤饼，若作湿原料使用如造纸等，便可直接包装并成为产品。滤饼经过干燥器干燥，可获得伊利石干粉，再经包装成为含水率较低的伊利石干粉产品。

此工艺比较传统，技术比较成熟，在我国中小企业已运行多年。无论矿土原料含量如何，更不用考虑矿石还是矿土，经此工艺处理，最后都能得到矿粉。此生产过程缺点是设备磨损高，能耗高，更主要的是粉料组成会随矿石原料组成的变化而变化，因此实际粉料中除伊利石外，还有硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐等其他无机物，有的地方也有较低含量的有机物。因此，受组成影响，此伊利石粉只能做一些低端产品的原料，生产效益不高。

如图2所示的的工艺过程相对上述工艺简单一些，其过程为：黏土矿运到风化场地，先经初级破碎，一般是用挖掘机进行剥离，较大的黏土块被分离成小块，经制粉厂的日晒、风吹，其水分散失，特别是矿土块表面要达到干爽，再经破坏达到一定尺寸，然后此矿土装入干燥器内干燥。干燥后物料再送入粉碎机中粉碎，直接得到伊利石干粉。

此工艺过程相对球磨粉碎，使用的设备少，工艺显得更简单，可操作性强。但此工艺存在问题较多，一是不能得到纯度较高的伊利石粉。在机器进行粉碎时，所有进入到粉碎机的矿土都无法选择的被粉碎，导致生产出来的伊利石粉很难满足纯度要求较高的一些产品的需要。二是工艺中风化或风干场地会很大。伊利石黏土矿中水分极难散失，矿土块越大，风干时间越长，有时可能会达数月。为了加快黏土矿的风干速度，就得减小黏土矿块的尺寸，目前还没有太好的办法处理。另外，干燥设备干燥的是表面风干的粘土矿块，土块的大小影响干燥设备的尺寸及操作参数，矿土块很难弄得尺寸很均匀，一旦有内部未干透的黏土矿进入到粉碎机中，粉碎过程中会糊死粉碎机，使其不能正常运行，生产中一旦出现这种情况，解决的唯一办法就是拆开粉碎机，人工进行清理，使生产不可能连续运行。而且，干燥黏土矿块能耗很大，生产不连续，一定会造成生产效益低下，甚至亏损。

如图3所示的工艺中，黏土矿从矿山运到矿粉厂经初级破碎直接送到一级搅拌打浆槽中，大块矿土在搅拌桨作用下，经过水力冲刷变成小块，经过大孔滤网落入二级搅拌槽中，网上部分不时地被清理出去，落入二级搅拌槽中个头相对小一点的矿土块，在搅拌桨的作用下，经过水力冲刷，细小的伊利石颗粒随水通过滤网成为浆液，再经板框过滤机过滤、干燥，得到伊利石干粉。二级搅拌打浆网上物料也被定时清理，工艺中一、二级搅拌断断续续，完成打浆生产过程。

此工艺为原始的水洗打浆过程，只是手工操作换成机器搅拌。设备结构相对简单，可以制得一定量的伊利石粉。工艺中不足处较多。第一，一级搅拌之前物料也要进行初级破碎，不然过大块头的黏土矿装到搅拌打浆机中，机器带不起来，严重时烧坏电机或纽偏、折断搅拌桨，生产再无法进行。第二，黏土矿中有石块存在，搅拌桨桨叶磨损严重，有时不到一个月，原本很厚、很强的搅拌叶磨没了。第三过滤网上部的块状料，有时冲刷不干净，会有5—10％的伊利石洗不下来，造成制粉的原料浪费。第四、伊利石粉的粒度范围较大，杂质比较多，尤其颗粒细小的硅酸盐，产品纯度不高。

以上三种工艺过程生产中都有使用先例，各存在利与弊，最大弊病是产品纯度问题。针对现有技术不足，考虑现有矿土的特点，开发更合理工艺、设计高效生产设备，已成为利用伊利石的迫切需要。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种由伊利石黏土矿生产伊利石粉的方法，使用先进的设备，使工艺流程更合理，更紧凑，能耗更小，环境污染更低，可以更大效率的提高生产效益。

一种由伊利石黏土矿生产伊利石粉的方法，其特征是：包括以下步骤，

步骤一、取伊利石黏土矿，置于伊利石黏土矿水力打浆机中，通过高压水冲击将伊利石黏土矿打碎，分离其中粒径大于100目的杂质，获得粒径小于100目的伊利石浆体；

步骤二、将所述步骤一获得的伊利石浆体置于板框过滤机中，获得含水量20％～30％的湿粉，湿粉经干燥机干燥获得干粉；

将所述步骤一获得的伊利石浆体置于多出口旋液分离器中，进行粒度分级，分别获得浆体Ⅰ、浆体Ⅱ以及浆体Ⅲ；

浆体Ⅰ的粒度为600目以上，含95％～98％体积的伊利石；将浆体Ⅰ置于膜分离器中，去除浆体Ⅰ中30％～40％体积的水；将去水后的浆体Ⅰ经过板框过滤机过滤获得湿粉；湿粉经干燥机干燥获得伊利石粉末物料Ⅰ；

浆体Ⅱ的粒度为200目～600目，含90％～95％体积的伊利石；将浆体Ⅱ置于膜分离器中，去除浆体Ⅱ中30％～40％体积的水；将去水后的浆体Ⅱ经过板框过滤机过滤获得湿粉；湿粉经干燥机干燥获得伊利石粉末物料Ⅱ；

浆体Ⅲ的粒度为300目以上，含78％～82％体积的石英；将浆体Ⅲ置于膜分离器中，去除浆体Ⅲ中30％～40％体积的水；将去水后浆体Ⅲ经过板框过滤机过滤获得湿粉；湿粉经干燥机干燥获得伊利石粉末物料Ⅲ。

所述膜分离器选用外旋流限流道膜分离器。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种由伊利石黏土矿生产伊利石粉的方法，使用先进的设备，使工艺流程更合理，更紧凑，能耗更小，环境污染更低，可以更大效率的提高生产效益。采用的打浆设备为伊利石黏土矿水力打浆机、分级设备及脱水的外旋流限流道膜分离设备都是新开发设备，在工艺中起重要作用；设备投资少，操作灵活性大，工艺过程连续性强，无废弃物产生，节能降耗。通过本工艺方法获得的产品类别多，纯度高，能更好满足市场需求，扩大销售量，提高企业生产收益。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明一种由伊利石黏土矿生产伊利石粉的方法现有技术的一种流程示意图。

图2为本发明一种由伊利石黏土矿生产伊利石粉的方法现有技术的另一种流程示意图。

图3为本发明一种由伊利石黏土矿生产伊利石粉的方法现有技术的第三种流程示意图。

图4为本发明一种由伊利石黏土矿生产伊利石粉的方法流程示意图。

具体实施方式

伊利石开发利用的首步就是从伊利石黏土矿中将伊利石提取出来。如图4所示，经过测试，黏土矿中伊利石含量在40％～45％，其余为石块、硅酸盐等杂质。矿土刚采出时水含量较大，黏度较大,因其中含有石块,硬度也比较大。本发明的工艺流程为伊利石黏土矿从矿山用挖掘机挖出后运送到制粉工厂，再由铲车装到水力打浆机中，在高压水作用下黏土矿被打碎，大颗粒的石英、碳酸盐等杂质被打浆机隔离出来，小颗粒伊利石及石英等进入水中成为伊利石浆体。浆体由泵送出，根据粉体用途和需要，浆体可以直接进入板框过滤机，制出含水量20％～30％的湿粉，也可将湿粉干燥，得到干粉产品；

或者经过多出口旋液分离器进行粒度分级，分别得到600目以上粒度、伊利石体积含量95％～98％的浆体，200目以上至600目之间粒度、伊利石体积含量90％～95％的浆体，以及粒度300目以上粒度、石英含量80％左右的浆体。

三种浆体再分别经过膜分离器脱去其中30％～40％体积的水，然后经过板框过滤器过滤，不经干燥得到湿粉，或经过干燥得到粉末物料。也可制出粒度与纯度较宽泛的粉体，即打浆后的浆体直接用泵送入板框过滤机脱水，再经干燥，得到伊利石粉。浆体行进路线可通过阀门控制，粉体产品粒度可通过过滤器过滤网孔径、旋液分离器操作参数调整。

本发明所用伊利石黏土矿水力打浆机也称为伊利石矿土旋转打浆机，其原理为利用水力冲击力作用在矿土上，将伊利石黏土打碎，小粒径的伊利石进入水中形成浆体，大颗粒的石英、石块等被过滤出去，物料推进靠打浆筒自身结构完成。

多出口旋液分离器将浆体中粒度差距较大、密度不同的颗粒进行分级分离，是得到不同粒度范围的伊利石粉及一定粒度的石英粉的关键设备，其原理为依据浆体中颗粒粒度、密度不同，在浆体旋流流动时，产生的曳力、受到的阻力以及重力的不同，使浆体在旋流器内形成粒度、密度不同的区域，再将不同区域的浆体从不同出口放出，经过滤、干燥，得到不同粒度、不同密度(主要指伊利石与石英)的粉体。

外旋流限流道膜分离器基于乳液破乳研究的启示，在外旋流膜分离器的流道中加入一个限制流体流动轨迹的螺旋板(限流道)，强制流体按进入分离器的初始状态运动，加强流体对膜件表面的冲刷与清理，使膜件细孔不会短时间被堵死，增加其使用时限，使设备能更长时间的连续运行。由于伊利石浆体中伊利石颗粒粒度较细，用板框过滤机过滤时阻力很大，当需要滤饼达到一定厚度时，时间较长，压降很大，是制粉过程中效率相对较低的操作单元。因此，减小过滤负荷，一定程度上就是在提高生产效率。

外旋流限流道膜分离器主要利用不锈钢烧结网作为分离元件，将部分水与颗粒分开。其目的是减小板框过滤的负荷，缩短过滤时间，提高运行效率。经过不同浓度的伊利石浆体脱水测试，其脱水能力可达浆液中水总质量的30％～40％，大大减轻后续板框过滤的压力，提高过滤效率。已经经过实验证实，加入限流道的分离器比没加限流道的分离器运行时间提高10倍以上。

板框过滤机就是根据产能选择定型产品，根据伊利石粉粒度要求安装相应型号的滤布。过滤操作中，可将滤出的水循环到打浆用水池中，继续循环打浆使用，不需向外排放，排除污水处理压力。

干燥设备是工艺中能耗大户，也是影响经济效益的重要因素。根据干粉的粒度要求等选用一定型号的旋转闪蒸干燥设备，将粉料的干燥、粉碎在同一台设备中进行，国内目前有多家企业生产这类设备。

现代化工技术的关键问题之一就是设计制造更有效单元操作设备，并根据需要使其得到单元操作设备的有机结合，使工艺过程更合理，更紧凑，能耗更小，环境污染更低，最大效率的提高生产效益。本发明的流程使黏土矿中提取伊利石生产过程达到新的技术高度，极具开发与应用潜力，对伊利石的开发利用会有更大促进作用。