煤系高岭土煅烧与脱碳试验研究

摘要

我国优质高岭土资源日渐短缺，“好的不多，多的不好”现象普遍存在。针对不同类型品质较差的高岭土原矿进行不同应用领域探索，从而合理开发利用势在必行，因此对宜昌兴山地区某高铁、钛含量且高COD值的煤系高岭土进行不同领域开发应用试验研究具有现实意义。
　　通过XRF、XRD、IR、SEM和TG-DSC等测试手段分别从矿物的化学成分组成、物相组成、晶体结构和热重效应等方面对兴山地区某煤系高岭土进行了工艺矿物学研究。分析结果表明，虽然该矿石物相中高岭石占95％左右，质地较纯，但铁、钛总量近2％，白度受到较大影响，直接应用时品质不高。
　　进行了煅烧增白试验，研究了煅烧温度、时间、气氛、增白助剂等对高岭土白度的影响，并以实验室结果指导工业试验。结果表明：煅烧高岭土的生产不宜高于1000℃，实验室试验在弱氧化气氛下添加3％的NaCl后950℃时煅烧2h，可得到83.92％的最佳白度，成分为偏高岭石。连续7天的工业试验产品得到质量稳定、平均白度为82.3％的煅烧产品。产品质量符合高岭土国家标准的煅烧二级高岭土粉要求（XT-(D)2），可在橡胶、电缆、塑料等领域作为白色或浅色半补强填料使用。
　　进行了煅烧脱碳试验研究，对其产品采用COD、XRD、IR等手段进行表征和分析，结果表明：产品COD值与温度呈S型变化规律，不同温度煅烧均存在COD值下限，温度越高，下限越低，达到反应平衡时间越短，温度低于375℃时得不到合格产品。脱碳试验结果以425℃煅烧0.5h最佳，COD值由10056μg/g降至2523μg/g，满足玻璃纤维用高岭土要求，说明该高岭土通过此方法生产玻纤用煤系高岭土可行。
　　添加NaCl、NH4Cl、CaCl2等氯化物在950℃时是通过生成Cl2氯化除铁增白高岭土。
　　通过研究确定了高岭土煅烧最佳条件，并通过工业试验生产出合格产品，同时确定煤系高岭土可以通过煅烧脱碳方法生产玻璃纤维用高岭土，为兴山地区及全国大量高铁、钛和高COD值的煤系高岭土的高效、经济、合理开发利用提供理论依据和技术参考。

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第1章 绪论

1.1 高岭土概述

1.2 高岭土发展与现状

1.3 高岭土提纯应用工艺

1.4 研究目的、意义及内容

第2章 试验仪器、试剂及研究方法

2.1 试验主要仪器

2.2 试验试剂

2.3 研究方法

第3章 工艺矿物学研究

3.1 原矿性质

3.2 原矿工艺矿物学小结

第4章 高岭土煅烧增白试验研究

4.1 升温制度对高岭土白度的影响

4.2 降温制度对高岭土白度的影响

4.3 煅烧温度对高岭土白度的影响

4.4 保温时间对高岭土白度的影响

4.5 煅烧气氛对高岭土白度的影响

4.6 煅烧助剂对高岭土白度的影响

4.7 工业试验

4.8 煅烧试验小结

第5章 脱碳试验

5.1 脱碳温度试验

5.2 脱碳时间试验

5.3 脱碳温度时间合格曲线

5.4 合格产品晶型结构分析

5.5 脱碳试验总结

第6章 结论

参考文献

致谢

附录