高嶺土磨粉機(jī)深加工的高嶺土剝片技術(shù)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展
高嶺土磨粉機(jī)深加工的高嶺土剝片技術(shù)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展.高嶺土的深加技術(shù)主要包含選礦提純、超細(xì)粉碎及表面改性等，而剝片屬超細(xì)粉碎使其納米化的一種技術(shù)，同屬生產(chǎn)納米高嶺一的超細(xì)粉碎范疇，但較之超細(xì)粉碎又有不同的要求。
剝片的定義是通過機(jī)械或化學(xué)的方法，使疊層狀或冊(cè)狀的高嶺土剝離成單片，使其粒度減小并達(dá)到納米級(jí)，高嶺石單元層與單元層之間是以較弱的氫鍵結(jié)合，氫鍵一破裂，高嶺有即沿層與層之間的軸方向破裂，形成單一的薄片品體。剝片與超細(xì)粉碎的差別在于通過選擇合適的作用力及不同力的組合，以保證剝片過程中高嶺土單品片不受破壞，但是兩者使用的設(shè)備和工藝是相同的。
高壓擠出法
高壓擠出法的原理是利用活塞泵給容器中的漿料一定的壓力，使高壓漿料在勻漿器的噴口表面通過經(jīng)過處理的很狹窄的縫隙，以一定的速度磨擠噴出，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，則產(chǎn)生很強(qiáng)的穴蝕效應(yīng)。高壓料漿由噴嘴噴出時(shí)，由于壓力急劇降低，從而使料漿中的高嶺石堆積體沿層與層間破裂，形成較薄的高嶺石片層。
化學(xué)浸泡法
化學(xué)浸泡法是將高嶺土浸泡于化學(xué)試劑中，通過化學(xué)試劑與高嶺土的化學(xué)作用，浸泡劑插入到高嶺石的層間，使得高嶺石的層間距增大。高嶺石層間距擴(kuò)大后，層間存在的氫鍵結(jié)合力變?nèi)酰沟酶邘X石的片層剝開。
磨剝法
利用磨剝法超細(xì)化高嶺土的原理是借助研磨介質(zhì)在水中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相互間產(chǎn)生剪切、擠壓、沖擊與磨剝等作用，使得大顆粒高嶺土的疊層剝開，并趨向于片層單個(gè)分離。磨剝法主要使用的設(shè)備有介質(zhì)攪拌磨、球磨機(jī)和砂磨機(jī)。
磨剝法是目前國內(nèi)、外普遍使用的高嶺土剝片方法，其使用的主要設(shè)備包括介質(zhì)攪拌磨機(jī)、球磨機(jī)和砂磨機(jī)。將磨剝?cè)O(shè)備與計(jì)算機(jī)連接后，使磨剝?cè)O(shè)備的作用得到了充分的發(fā)揮，同時(shí)還降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了機(jī)械信息自動(dòng)化程度此外，還提高了生產(chǎn)的安全性，保證了產(chǎn)品加工產(chǎn)量和質(zhì)量的穩(wěn)定性。
梁宗剛等仍將BMP-500型磨剝機(jī)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于煤系高嶺土的超細(xì)粉碎中，其結(jié)構(gòu)簡單，需要的配套設(shè)備較少，耗能低，產(chǎn)量大，粒度分布合理，可以大規(guī)模生產(chǎn)。
目前為止，磨剝機(jī)的類型較多，生產(chǎn)能力范圍較單一，但是一般需要磨礦時(shí)間較長，磨剝運(yùn)轉(zhuǎn)能耗高的缺點(diǎn)。同時(shí)其磨剝時(shí)需要大量的特制磨剝介質(zhì)，而且磨剝過程中會(huì)給高嶺土帶來一些雜質(zhì)，所以這種方法的生產(chǎn)成本較高，最終產(chǎn)品的質(zhì)量不是很高。
高嶺土的磨剝?cè)O(shè)備最典型的有球磨機(jī)和介質(zhì)式攪拌磨機(jī)，這兩種設(shè)備的原理相同，都是利用高嶺土的結(jié)構(gòu)特性，通過剪切力使高嶺石片層剝離，從而使高嶺土的粒度減小，達(dá)到超細(xì)化的目的。近年來，磨剝?cè)O(shè)備沒有較大的發(fā)展，除了粉碎機(jī)械外，開發(fā)商和生產(chǎn)者更多關(guān)注的是分級(jí)、過濾、干燥和造粒等方面的設(shè)備的研發(fā)，以使高嶺土進(jìn)一步納米化。
邵亞平等介紹了拉桿式磨粉機(jī)在高嶺土細(xì)化方面的應(yīng)用，首先將高嶺土在GDL粒化鍛燒爐中進(jìn)行鍛燒，再利用該設(shè)備對(duì)其進(jìn)行打散，可以得到1250目以上的超細(xì)高嶺土。這種高嶺土生產(chǎn)加一過程簡單、高效、可靠。
李三華等“對(duì)煤系高嶺土利用立式攪拌磨進(jìn)行濕法超細(xì)研磨，在研磨過程中利用六偏磷酸鈉作為研磨助劑，一次性制得粒徑小于2μm的超細(xì)高嶺土粉體。利用分級(jí)技術(shù)也可以得到超細(xì)化的高嶺土，李啟成等利用離心分級(jí)機(jī)對(duì)高嶺土進(jìn)行了超細(xì)化實(shí)驗(yàn)，分析了漿料濃度以及分離因數(shù)的影響，通過優(yōu)化得到了粒度2μm級(jí)含量在85%左右的超細(xì)化高嶺土產(chǎn)品。
化學(xué)浸泡一磨剝法
化學(xué)浸泡一磨剝法是將上述兩種技術(shù)聯(lián)合后對(duì)高嶺土進(jìn)行超細(xì)化的一種技術(shù)，即是用化學(xué)藥劑對(duì)高嶺土進(jìn)行浸泡，使這些浸泡劑浸入到高嶺土疊層中，使得高嶺土層間距變大，隨之層間氫鍵的結(jié)合力變?nèi)酰瑢娱g的結(jié)合力也就變?nèi)酰瑥亩垢邘X土疊層分開。
插層一超聲法
高嶺土中土要礦一物成分為高嶺石呈六角形鱗片狀、單晶呈六方板狀，其集合體常呈書冊(cè)狀結(jié)構(gòu)，因此高嶺石易于沿與層面平行的方向裂開。將高嶺石堆垛的晶體沿層間解離，便實(shí)現(xiàn)其在納米尺度上應(yīng)用，將會(huì)使現(xiàn)有的用途產(chǎn)生質(zhì)的改善，使高嶺土原礦的價(jià)值倍增。
在當(dāng)前高嶺石的開發(fā)利用中，用作紙張的填料和涂布料、陶瓷原料、橡膠填充劑、油漆和涂料的添加劑等，粒度一般為2μm左右。眾所周知，0.1μm是日前機(jī)械超細(xì)粉碎技術(shù)所能達(dá)到的底線。 高嶺石一些特征參數(shù)包括比表面積、白度、粒度和形狀直接決定其在技術(shù)上的應(yīng)用性。若能在較短時(shí)間內(nèi)，成功使高嶺石剝片從而達(dá)到納米級(jí)別，將會(huì)帶來工業(yè)上的革新,產(chǎn)生良好的效益。
由于插層作用可使高嶺石層間作用力減弱，有利于剝片的進(jìn)行而超聲技術(shù)有助于插層反應(yīng)的進(jìn)行。因此，采用超聲處理和化學(xué)插層相結(jié)合的方法，不僅有望在短時(shí)間內(nèi)取得較好的剝片效果，而且可在限度上保持高嶺石的晶體結(jié)構(gòu)。
閻琳琳等將插層法和超聲法相結(jié)合對(duì)高嶺土進(jìn)行剝片。選用三種不同的插層劑尿素、醋酸鉀和二甲基亞礬對(duì)高嶺土首先進(jìn)行插層。分別采用飽和溶液浸泡法、吸潮法和微波插層法，首先制備出高嶺土的插層復(fù)合物，再對(duì)其進(jìn)行超聲處理。運(yùn)用超聲法嘗試將高嶺石插層復(fù)合物剝片，研究其插層及剝片效果，探討超聲剝片的可行性。經(jīng)其試驗(yàn)研究，采用醋酸鉀作插層劑時(shí)，效果顯著，有望用于業(yè)生產(chǎn)，并對(duì)該方法的可行性進(jìn)行了分析。
Valaskova等首先用尿素對(duì)高嶺石進(jìn)行插層，然后利用機(jī)械設(shè)備分時(shí)間段進(jìn)行碾磨，并利用XRD、FT-IR等手段對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明經(jīng)過插層一超聲聯(lián)合的方法處理后的高嶺土其比表面積和中位徑都增大了約一倍左右。
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