一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺

摘要

本发明公开了一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺，包括以下步骤破碎、跳汰、研磨、选粒、氧化、磁选、过滤、脱水、烘干、锻烧，即得高白度高岭土，由于采用了上述技术方案，由于采用了上述技术方案，本发明的最大优势在于，摆脱了传统的生产工艺中投资大，产品质量差，波动大，生产成本高，操作不便等不利因素，实现了投资小、成本低、质量稳定、操作便利、绿色环保的生产工艺；通过本发明所述制备工艺可实现煤矸石的高效利用；脱铁脱钛效果好，产品合格；因为电解液循环使用不排放，所以没有任何环境污染问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备工艺领域，具体地说，涉及一种利用煤矸石制备高白 度高岭土的工艺。

背景技术

在冀中和冀南地区密集的分布着许多大型的国营煤矿，这些煤矿在生产优 质煤炭的同时，又每天产出数以万吨计的煤矸石，这些煤矸石堆集成山，占用 大量的耕地，而且矸石中的硫会自燃，产生大量的有害气体，另外还可以通过 氧化污染地下水资源。

现在有人用煤矸石来生产内燃砖，但其附加值很低。通过对煤矸石进行化 学分析，发现其中绝大部分以高岭土为主，化学上称之为煤系高岭石，可占到 煤矸石的重量的70％，甚至更高，高岭土是陶瓷、橡胶、塑料、造纸、油漆、催 化剂载体，耐火材料等等的优质原料，其价格都在千元甚至更高。

目前陶瓷厂对其需求量很大,伴随着房地产的开发和人们生活水平的不断 提高，其需求量和使用范围日益扩大，开发煤系高岭土资源，有相当可观的经 济效益和环境效益，但由于煤系高岭石在形成和开采过程当中混入少量的铁钛 等矿物，造成煅烧白度不高，极大的影响了其在工业上的应用，所以必须对其 进行净化处理。

关于高岭土的脱铁钛问题有好多学者做过研究，也有许多相关文献见诸报 道。如高梯度磁选，浮选，选择性絮凝，连二亚硫酸钠化学漂白等等，但这些 方法都达不到理想效果，而且成本高，还会造成环境污染，从而影响了实际应 用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种经济实用，操作方便， 效果能满足市场要求，又绿色环保的利用煤矸石制备高白度高岭土的工艺。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺，其特征在于，所述制备工 艺包括以下步骤：

A、破碎，将原矿煤矸石破碎，破碎的粒度为0.1mm～2mm；

B、跳汰，将步骤A中破碎的煤矸石进行跳汰作业，分离出粗粒黄铁矿；

C、研磨，再将步骤B中剩余矿粒研磨至0.047mm～0.1mm；

D、选粒，将步骤C中的矿粒进行重选，分离出其中的细粒黄铁矿；

E、氧化，将步骤D中重选后的矿粒进行电化学氧化处理，形成高岭土浆液；

F、磁选，将高岭土浆液进行强磁磁选；

G、过滤；

H、脱水；

I、烘干；

J、锻烧，即得高白度高岭土。

作为一种改进：

所述步骤E中，电解液为3％-5％的NaOH溶液。

所述步骤E中，电压4.0-5.2V、电流0.8-1.5A/Kg高岭土、阳极和阴极面 积比为5～3:1、电极材料阴阳极均为20Cr18Ni9Ti、高岭土粒度为325目、温 度为室温、时间为10min-30min、耗电量为3kwh/T。

作为进一步的改进：

所述步骤F中，选用磁场强度为5000ks强磁磁选机。

作为再进一步的改进：

所述步骤J中，采用链条式连续高温微波炉。

所述步骤J中，掺入20％-30％的强吸波材料；

所述强吸波材料为掺杂金属的立方碳化硅。

作为另一种优化方案：

所述步骤J中，掺入20％-30％的同质异象的经550℃煅烧的偏高岭土。

作为再进一步的改进：

所述煅烧温度为800℃，时间为15min-20min。

由于采用了上述技术方案，本发明的最大优势在于：

(1)摆脱了传统的生产工艺中投资大,产品质量差,波动大,生产成本 高,操作不便等不利因素，实现了成本低、操作方便、投资小的 目的；

(2)通过本发明所述制备工艺可实现煤矸石的高效利用；

(3)脱铁脱钛效果好,产品合格；

(4)因为电解液循环使用不排放，所以没有任何环境污染问题。

具体实施方式

实施例1：

首先多次对原料煤矸石矿进行了组分和XRD物相分析结果如下：

针对以上的物相分析，确定了以下的高白度高岭土的制备工艺：

一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺，包括以下步骤：

A、破碎，将原矿煤矸石破碎，破碎的粒度为0.1mm～2mm；

B、跳汰，将步骤A中破碎的煤矸石采用非对称正弦波跳汰机进行跳汰作 业，分离出粗粒黄铁矿，脱铁率为63％；。两次重选后其中的绝大部分黄铁矿已 被脱除.

C、研磨，再将步骤B中剩余矿粒研磨至0.047mm～0.1mm；

D、选粒，将步骤C中的矿粒泵入螺旋溜槽进行重选，分离出其中的细粒黄 铁矿；

E、氧化，具体操作方法：将步骤D中重选后的矿粒进行电化学氧化处理， 螺旋溜槽中流出的矿物注入电解池中，先在电解池中配制3％-5％的NaOH电解液， 电解池的阳极,阴极,分别连接直流电源的正极和负极,将重选后的高岭石以 20％-30％固含量加入到电解液中，通入直流电在搅拌的情况下进行电化学反应， 形成高岭土浆液，其中，操作参数为：电压4.0-5.2V,电流0.8-1.5A/Kg高岭土， 阳极和阴极面积比为5～3:1，电极材料阴阳极均为20Cr18Ni9Ti，高岭土粒度 为325目，温度为室温，时间为10min-30min。完毕后电解液少量补碱后可反复 使用，耗电量为3kwh/T。首先高岭石中的铁矿物在NaOH作用下生成Fe(OH)₂， 此反应在阴极进行:

阴极反应:(Fe₂₊)+2NaOH＝Fe(OH)₂+2(Na₊)；

8OH_-+2FeS+7O₂＝2Fe(OH)₂+4(S04)₂-+2H₂O；

阳极反应:2Fe(OH)₂+O₂＝2Fe(OH)₃；

阴极产生的Fe(OH)₂和阳极产生的Fe(OH)₃反应会生成强磁性的Fe₃O₄，即： Fe(OH)₂+2Fe(OH)₃＝Fe₃O₄+H₂O；

F、磁选，将高岭土浆液进行强磁磁选，即将经过电化学处理的高岭土浆液 泵入强磁选机中进行磁选，煤矸石经过电化学处理后,其中的弱磁性铁矿物被氧 化成强磁性的Fe₃O₄,其磁性增加4-9倍，用普通的强磁就能得到较好的选矿指 标,所以选用磁场强度为5000ks强磁磁选机，磁选后高岭土原料中的93％以上的 铁钛杂质已被脱除，达到了陶瓷级和造纸涂布级对原料的要求；

G、过滤；

H、脱水；

I、烘干；

J、锻烧，生产中采用链条式连续高温微波炉(青岛科朗特科技股份有限公 司制造),高岭土属于弱吸波材料,为了提高加热效率,在其中掺入20％-30％的强 吸波材料，此强吸波材料为经过掺杂金属的立方碳化硅，焙烧完成后与产品分 离，再循环使用，或者用同质异象的经550℃煅烧的偏高岭土，煅烧后一起作为 产品使用，其中在此步骤中煅烧温度为800℃，时间为15min-20min，锻烧后其 白度可达到90以上即得高白度高岭土可以满足陶瓷，造纸，橡胶和塑料填料的 要求。