一种玻纤用高岭土及其制备方法
【专利摘要】一种玻纤用高岭土，其主要成分为SiO2或改性的SiO2，以及Al2O3，SiO2和Al2O3的摩尔比为1.85~2.15，COD值为600±200ppm；所述的改性的SiO2为N-SiO2或C-SiO2。所述的玻纤用高岭土还含有占总质量1.2-5.8%的CoO或3.5-8.5%的CoNO3、占总质量2.6-7.4%的尿素或2.8-5.5%的四羟甲基硫酸铵、占总质量2-8%的硼砂。采用本发明的技术方案得到的高岭土，有机物反应彻底，并保持高岭土原有的结构（高岭土脱结晶水但不脱羟基），COD值稳定。
【专利说明】一种玻纤用高岭土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种玻纤用高岭土及其制备方法，属于新型材料制备领域。
【背景技术】
[0002] 国外有关资料报道，欧美国家和台湾地区的玻璃纤维企业，采用精选或质地好的 高岭土而不是叶蜡石作玻纤原料，生产高强度和电子级玻璃纤维，产品质量较好。我国叶蜡 石资源丰富，传统玻纤配方中总有叶蜡石，其理论化学式A1 203 ? 4Si02 ? H20。但近年来叶蜡 石（地开石）开采过量，逐渐贫化，杂质多，质量不稳定，国内还没有上规模的叶蜡石选矿加 工企业，而其中含有的石英型水铝石，在窑炉中不易熔化，拉丝时易产生断丝。因此，很多玻 纤企业开始增加原料中高岭土的用量。我国高岭土资源十分丰富，有成熟的选矿工艺，产品 质量稳定，其主要成分为高岭石，其化学式为：A1 203 ? 2Si02 ? 2H20。
[0003] 许多优质的高岭土原矿粉磨后可直接用于玻纤行业，玻璃纤维是非常好的金属材 料替代材料，随着市场经济的迅速发展，玻璃纤维成为建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、 环境保护、国防等行业必不可少的原材料。由于在多个领域得到广泛应用，因此，玻璃纤维 日益受到人们的重视，中国玻璃纤维行业近几年发展迅速。科技的发展需要材料的支撑，随 着电子技术的发展对无机非金属材料的要求越来越高。玻璃纤维随其直径变小而强度增 高，玻纤行业也逐步由粗纱向细纱发展。目前国内大多玻纤用高岭土由于其成矿时期混入 了较多的有机质致使其化学需氧量（C0D)都在1500ppm以上，而如此高的化学需氧量会在 玻璃纤维拉丝生产流程中对其燃烧气氛产生影响而波动的气氛会直接导致拉丝不均匀断 裂等严重后果，造成资源的浪费和经济的损失，因此高岭土中尤其是煤系高岭土中的有机 质极大程度上限制了其在玻纤原料行业的发展。美国高岭土具有天然富集，高纯度且较低 的有机质等巨大优势，能够在玻纤生产过程中有效地稳定拉丝气氛，使拉丝过程更加稳定， 拉丝更均匀。生产出来的玻纤品质更高，能适用于更尖端的领域，因而几乎垄断了整个中国 的高端玻纤市场。
[0004] 高岭土在玻璃纤维生产中主要是提供Si02和A120 3，在应用中影响玻纤池窑拉丝 的首要因素是高岭石均化微粉的质量及稳定性，矿石中若含有石英型水铝石，在池窑内不 易融化，拉丝时容易产生断丝，所以无碱玻璃纤维对高岭石微粉有苛刻的质量要求。由于高 岭土产地和成因不同，高岭土中A1含量略有偏差，但均要求产品批次内均匀度> 97%，批 次间均匀度> 95%。高岭土中K、Na、Ca、Mg-般含量都较少，无明显异常时可不作特别要 求。Fe203含量是玻纤用高岭土质量控制的一个重要指标，它不仅影响玻璃纤维的着色问题， 对池窑中玻璃液的传热性能也有重要影响。一般要求高岭土中Fe 203含量< 0. 5%，但由于 高岭土需求量巨大，资源开采过度，目前低铁含量的高岭土已非常稀缺，因而实际应用中高 岭土 Fe203含量通常限制在< 0. 65%。S含量和C0D值直接影响着池窑玻璃液气氛和澄清 状态，一般要求 S03 < 0. 3 %，C0D 值< 1000 X 10_6 (煤系高岭土要求 C0D 值< 2700 X 10_6)。 国外对玻璃纤维用高岭土要求为：Al203:37% ±0. 4%，Si02:47% ±0. 8%，Fe203:彡0. 5%， Ti02:彡0? 5%，水分：< 0? 2%，烧失：13% ±0. 5%。高端玻纤用高岭土生产过程中COD 的波动严重影响到产品质量。这就要求在原料进入生产线前进过配矿处理，减少原矿波动。 我公司原矿在开采过程中进行人工初步选矿，将白矿、灰矿、黑矿区分开。进入原矿堆场后 分开堆放并记录时间。经大量实际操作的经验发现原矿露天堆放三个月后各项指标趋于稳 定。从堆放三个月以上的原矿堆中取样化验，做铝硅比、COD、pH值、含铁量、重金属等检测。 对检测数据进行汇总，不同品质原矿经配比计算，使综合矿的硅比、COD、pH值等达到实验室 条件优化的最佳值。最后由皮带机按不同配比输送都破碎机，破碎混匀。
[0005] 在高岭土中，由于氧化铝含量较高，Si02/Al20 3大约为2,所以融化温度较叶腊石高 一些。另外一方面，高岭土中的结晶水在700°C左右大量放出，活化了高岭土的硅铝结构，使 之容易与其他矿物进行硅酸盐反应，研究表明：含高岭土的配合料比含叶腊石的配合料生 粉料消失时间短。分布在我国东南及中南各省的高岭土可塑性好，属于多水高岭土，这类高 岭土容易吸潮，对于自动化程度高的池窑拉丝生产线，由于储存时间长，容易形成结块，不 宜气力输送；另外含K 20、Na20高的伊利石型高岭土也不适合无碱玻璃纤维的生产；比较适 合玻璃纤维生产用的高岭土主要分布在我国北方的东北、西北的石炭?二叠纪煤系中，以 煤层中夹矸、顶底板或单独矿层沉积的硬质高岭土，也叫煤系高岭土。优质沉积型高岭土的 最大产地是山西大同一带，还有山东、陕西、河北、内蒙等一些地区。这些高岭土属于硬质高 岭土，无可塑性，不会吸潮，而且含铝量稳定，但需要煅烧降低有机质含量。因此，此类高岭 土在使用时除需要控制铁含量外，还应控制有机质即化学需氧量。
[0006] 目前，国内外玻璃纤维行业发展迅猛，需要越来越多的质优价廉的原材料，而我国 有着丰富的高岭土资源，因此，尽快探讨和开发高岭土在玻璃纤维行业的应用就显得甚为 重要。研究显示玻璃纤维生产中添加高岭土，可降低熔制温度约l〇°C，进而降低总成本。添 加高岭土的玻璃纤维配方中可不加氧化铝，可降低高岭土的价格较叶蜡石价格贵而增加的 成本。总之，高岭土应用于玻璃纤维，是跨入了一个新的行业，前景广阔。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种玻纤用高岭土，其主要成分为Si02或改性的Si0 2，以 及 A1203, Si02 和 A1203 的摩尔比为 1. 85 ?2. 15, C0D 值为 600±200ppm。
[0008] 进一步优选为改性的Si02为N-Si02或C-Si0 2。
[0009] 所述的玻纤用高岭土还含有占总质量1. 2-5. 8%的C〇0、占总质量2. 6-7. 4%的尿 素、占总质量2-8%的硼砂。
[0010] 所述的玻纤用高岭土还含有占总质量3. 5-8. 5%的C〇N03、占总质量2. 8-5. 5%的 四羟甲基硫酸铵或占总质量2-8%的硼砂。
[0011] 将Si02*改性的Si02, A1203,尿素或四羟甲基硫酸铵，C〇0或c〇no3，硼砂粉磨 至300-350目，送入直焰式回转窖，将窖内温度控制在350-525 °C，在空气气氛下，煅烧 15-60min，得到玻纤用高岭土。
[0012] 将Si02或改性的Si02, A1203，尿素或四羟甲基硫酸铵，c〇o或c〇no3，硼砂粉磨至 325目，送入直焰式回转窖，将窖内温度控制在425°C，在空气气氛下，煅烧40min，得到玻纤 用商岭土。
[0013] 本发明的另一目的在于提供一种玻纤用高岭土的制备方法，具体步骤是将Si02 或改性的Si02, A1203，尿素或四羟甲基硫酸铵，CoO或c〇no3，硼砂粉依次加入质量浓度为 5-15%的乙二胺溶液中溶解，静置12-24h后烘干，磨至300-350目，送入直焰式回转窖，将 窖内温度控制在350-525°C，在空气气氛下，煅烧15-60min，得到玻纤用高岭土。
[0014] 进一步优化为：将Si02*改性的Si02，Al20 3，尿素或四羟甲基硫酸铵，C〇0或C〇N03， 硼砂粉依次加入质量浓度为5-15 %的乙二胺溶液中溶解，静置20h后烘干，磨至360目， 送入直焰式回转窖，将窖内温度控制在485°C，在空气气氛下，煅烧55min，得到玻纤用高岭 土。
[0015] 采用本发明的技术方案得到的高岭土，有机物反应彻底，并保持高岭土原有的结 构（高岭土脱结晶水但不脱羟基），C0D值稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为实施例1中高岭土热重差热取向。
[0017] 图2为实施例1中高岭土 XRD图谱。
[0018] 图3为实施例1中高岭土红外图谱。
【具体实施方式】
[0019] 实施例1
[0020] -种玻纤用高岭土，将 150kg N_Si02,105kgAl203, 9kg 尿素，llkgCoN03,10kg 硼砂 粉磨至325目，送入直焰式回转窖，将窖内温度控制在425°C，在空气气氛下，煅烧40min，得 到玻纤用高岭土。
[0021] 高岭土的化学成分见表1。
[0022] 表1高岭土的化学成分（％ )
【权利要求】
1. 一种玻纤用高岭土，其特征在于：其主要成分为Si02或改性的Si02，以及Al20 3，Si02 和 A1203 的摩尔比为 1. 85?2. 15, COD 值为 600±200ppm。
2. -种玻纤用高岭土，其特征在于：所述的改性的Si02为N-Si02或C-Si0 2。
3. 根据权利要求1或2所述的玻纤用高岭土，其特征在于：所述的玻纤用高岭土还含 有占总质量1. 2-5. 8%的C〇0、占总质量2. 6-7. 4%的尿素、占总质量2-8%的硼砂。
4. 根据权利要求1或2所述的玻纤用高岭土，其特征在于：所述的玻纤用高岭土还含 有占总质量3. 5-8. 5%的C〇N03、占总质量2. 8-5. 5%的四羟甲基硫酸铵或占总质量2-8%的 硼砂。
5. -种玻纤用高岭土的制备方法，其特征在于：将Si02或改性的Si02，Al 203，尿素或四 羟甲基硫酸铵，CoO或C〇N03，硼砂粉磨至300-350目，送入直焰式回转窖，将窖内温度控制 在350-525°C，在空气气氛下，煅烧15-60min，得到玻纤用高岭土。
6. 根据权利要求5所述的玻纤用高岭土的制备方法，其特征在于：将Si02或改性的 Si02, A1203，尿素或四羟甲基硫酸铵，CoO或C〇N03，硼砂粉磨至325目，送入直焰式回转窖， 将窖内温度控制在425°C，在空气气氛下，煅烧40min，得到玻纤用高岭土。
7. -种玻纤用高岭土的制备方法，其特征在于：将Si02或改性的Si02，Al 203，尿素或四 羟甲基硫酸铵，CoO或C〇N03，硼砂粉依次加入质量浓度为5-15%的乙二胺溶液中溶解，静置 12-24h后烘干，磨至300-350目，送入直焰式回转窖，将窖内温度控制在350-525°C，在空气 气氛下，煅烧15_60min，得到玻纤用高岭土。
8. 根据权利要求7所述的玻纤用高岭土的制备方法，其特征在于：将Si02或改性的 Si02, A1203，尿素或四羟甲基硫酸铵，CoO或C〇N03，硼砂粉依次加入质量浓度为5-15%的乙二 胺溶液中溶解，静置20h后烘干，磨至360目，送入直焰式回转窖，将窖内温度控制在485°C， 在空气气氛下，煅烧55min，得到玻纤用高岭土。
【文档编号】C03C1/00GK104291679SQ201410502318
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】郝万众, 张朝武, 杨宏峰, 黎晓松, 李金波, 曹刚 申请人:兴山亮特精粉有限公司