专利名称：一种利用表面包覆法增白高岭土的方法
技术领域：
本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及一种利用表面包覆法增白高岭土的方法。
背景技术：
高岭土，是多种矿物组成的含水铝硅酸盐的集合体，主要成分为高岭石，一般认为其化学式为Al2O3 SiO2 2H20(结晶水以羟基的形式存在)，由一个层状硅氧四面体和一个铝氧八面体通过共同的氧离子键联接而成的I:I型层状硅酸盐矿物组成。纯净的高岭土呈白色，通常高岭土矿中常含有蒙脱石、伊利石、黄铁矿、褐铁矿、炭质及石英等微量矿物，这些伴生物质将高岭土染成各种不同颜色，严重影响高岭土的白度和应用价值，一般必须采用物理和化学方法除去高岭土中的杂质，提高其白度和应用价值。因此高岭土的白度是·决定其用途和经济价值的重要指标，因此从技术和经济的综合平衡考虑来提高高岭土的白度也成为本技术领域的重点、难点。目前常用的高岭土增白方法主要有I.超细化粉碎超细粉碎过程中，物料受外界机械力的作用，宏观上表现为物料颗粒细化、微细化和比表面积的增大，而微观上由于部分能量积聚在颗粒体系内部，从而导致颗粒晶格畸变，晶格缺陷，无定形化，生成游离基，表面自由能增大。对高岭土而言，其颗粒细化的过程也是其真密度和紧实密度降低的过程。因为密度降低增加了其光散射空隙，使其光散射系数增大，同时空气一粒子界面的光散射增加了不透明度，界面上的光反射增加了其白度。(林海等，超细煤系缎烧高岭土颗粒的性质及其表面改性[J].北京科技大学学报，1999，21 (6)516-518)。2.煅烧增白高岭土中固定碳含量一般为2%左右(煤系高岭土含碳量更高)，存在于高岭石结晶体间隙中，使高岭土呈现灰黑色或灰白色(邹正光等，高岭土的精细处理及其在新材料中的应用[J].桂林工学院学报，2004，24(4) :205-210)。这种高岭土常采用高温煅烧法除碳来提高其白度，煅烧温度通常在800-900°C。在加热过程中，各种形态的碳质最终以CO2的形式排出。高岭土锻烧除碳过程即为增加白度的过程，特别对于煤系高岭土，煅烧增白效果十分明显。3.化学除铁增白化学除铁方法有多种，传统的采用保险粉还原法，即用强还原剂连二亚硫酸钠与高岭土的氧化铁作用，把不溶于水的三价铁还原为溶于水的二价铁离子，经过滤即可除去。这种方法所能达到的白度值不高，且因相关影响的因素太多，反应过程较难控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用表面包覆法增白高岭土的方法。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是一种利用表面包覆法增白高岭土的方法，包括如下步骤(I)将高岭土原料和分散剂加水配成重量百分比浓度为40-60%的浆料；(2)将上步制得的浆料pH值调节到7-8后，高速球磨60-120min，获得重量百分比浓度为10%以下的稀浆料；(3)将硫酸铝或硝酸铝加入到上步制得的稀浆 料中，经充分搅拌混合后，缓慢加入氨水，继续搅拌反应后，经静置、过滤、干燥，获得增白后的高岭土产品。所述分散剂为无水碳酸钠或六偏磷酸钠，其添加量为高岭土原料干重的0. 1-0. 2%。所述高岭土稀浆料的浓度优选为5^-10 ^所述硫酸铝或硝酸铝的添加量与高岭土的重量百分比为0.1-0. 3 I。所述氨水按NH3 Al2 (SO4)3摩尔比为3-5 I或NH3 Al (NO3) 3摩尔比为2-4 I进行添加。所述干燥为温度为105°C，干燥时间为10小时。上述高岭土产品白度可被提高的范围为4-10度。本发明在传统选矿技术生产的高岭土产品的基础上，采用高速球磨的方式对高岭土进行研磨，一方面实现颗粒的粉碎，另一方面使高岭土颗粒表面出现较多的晶格缺陷和-0H，这是实现沉积包覆的重要条件；采用硫酸铝或硝酸铝溶液和氨水反应生成的Al (OH)3微粒包裹高岭土颗粒，其原理为高岭土由于其晶体结构的特点导致在酸性介质中，高岭土晶体底面带负电而端面带正电荷，在碱性介质中，整个高岭土表面均带负电。故在高速球磨前先调节高岭土浆料PH = 7-8，是为了使球磨后的高岭土颗粒表面带负电。随后加入硫酸铝溶液和氨水，发生如下反应Al3++0r — Al (OH) 3 I由于在pH = 7-8时上述反应生成的Al (OH)3沉淀颗粒表面带正电，所以Al(OH)3在静电吸附作用下被吸附到高岭土颗粒表面，形成白色包覆层，对高岭土中染色物质起到遮蔽作用，使产品白度明显提高。本发明提供了一种利用表面包覆法增白高岭土的方法，首先对高岭土进行一定时间的高速球磨活化，再采用铝盐和氨水进行液相沉积，即完成了对高岭土表面包覆增白的生产工艺，该方法可广泛用于处理染色杂质嵌布粒度极细，化学除铁增白效果不明显的砂质高岭土，经过包覆增白的高岭土产品白度可增加4-10度，可作为造纸的涂料和塑料、橡胶等领域的优质填料使用，该技术工艺简单、使用设备较少、生产耗能较低，并能够大大增加低品质高岭土的附加值，扩大低品质高岭土的应用范围，提高了矿产资源的利用效率，符合国家节能减排的要求，因此具有广阔的市场空间。
图I是本发明实施例I高岭土原样品的SEM图片(X 10000)；图2是本发明实施例I表面包覆增白处理后的高岭土样品SEM图片(X 10000)。
具体实施例方式实施例I :未经过包覆增白处理的高岭土，蓝光白度为80. 5。
将50g高岭土、0. 05g无水碳酸钠、70ml蒸懼水混合均勻,调节pH = 7,球磨400r/m，球磨60min。称取2. 5g硫酸铝溶解于20ml蒸馏水，将溶液加入高岭土泥浆(稀释为浓度10% )中，继续搅拌15min。取浓度20%的氨水2ml，逐滴加入高岭土泥浆中，用时lOmin。反应结束后，静置30min。过滤，105°C恒温干燥10小时。测得产品蓝光白度85. 5。包覆增白技术提闻广品白度5度。实施例2 :未经过包覆增白处理的高岭土，蓝光白度为79. 9。将50g高岭土、0. 05g六偏磷酸钠、50ml蒸懼水混合均勻,调节pH = 8,球磨400r/m,球磨90min。称取5g硝酸铝溶解于20ml蒸馏水，将溶液加入高岭土泥浆(稀释为浓度8% )中，继续搅拌15min。取浓度20%的氨水5ml,逐滴加入高岭土泥衆中，用时lOmin。反应结束后，静置40min。过滤，105°C恒温干燥10小时，测得产品白度85. 2。包覆增白技术提高产品白度5. 3度。实施例3 :未经过包覆增白处理的高岭土，蓝光白度为77. 7。·将50g高岭土、0. Ig无水碳酸钠、35ml蒸懼水混合均勻,调节pH = 8,球磨400r/m,球磨120min。称取7. 5g硫酸铝溶解于20ml蒸馏水，将溶液加入高岭土泥浆(稀释为浓度5% )中，继续搅拌15min。取浓度20%的氨水7. 5ml，逐滴加入高岭土泥浆中，用时15min。反应结束后，静置30min。过滤，105°C恒温干燥10小时，打粉，测得产品白度86. 6，包覆增白技术提闻广品白度8. 9度。从附图I中可以看出本发明实施例I高岭土原样品的片层结构清晰，颗粒表面光滑平整；从附图2中可以看出本发明实施例I经表面包覆增白处理后的高岭土样品的片层结构不明显，颗粒表面被一层沉积物包裹着，表面粗糙凹凸不平。
权利要求
1.一种利用表面包覆法增白高岭土的方法，包括如下步骤 (1)将高岭土原料和分散剂加水配成重量百分比浓度为40-60%的浆料； (2)将上步制得的浆料pH值调节到7-8后，高速球磨60-120min，获得重量百分比浓度为10%以下的稀浆料； (3)将硫酸铝或硝酸铝加入到上步制得的稀浆料中，经充分搅拌混合后，缓慢加入氨水，继续搅拌反应后，经静置、过滤、干燥，获得增白后的高岭土产品。
2.根据权利要求I所述的利用表面包覆法增白高岭土的方法，其特征在于所述分散剂为无水碳酸钠或六偏磷酸钠，其添加量为高岭土原料干重的0. 1-0. 2%。
3.根据权利要求I所述的利用表面包覆法增白高岭土的方法，其特征在于所述高岭土稀浆料的浓度优选为5% -10%。
4.根据权利要求I所述的利用表面包覆法增白高岭土的方法，其特征在于所述硫酸铝或硝酸铝的添加量与高岭土的重量百分比为0.1-0. 3 I。
5.根据权利要求I所述的利用表面包覆法增白高岭土的方法，其特征在于所述氨水按NH3 Al2 (SO4)3摩尔比为3-5 I或NH3 Al (NO3) 3摩尔比为2_4 I进行添加。
6.根据权利要求I所述的利用表面包覆法增白高岭土的方法，其特征在于所述干燥为温度为105°C,干燥时间为10小时。
7.根据权利要求1-6任一所述的利用表面包覆法增白高岭土的方法，其特征在于所述闻岭土广品白度可被提闻的范围为4_10度。
全文摘要
本发明涉及一种表面包覆法增白高岭土的方法，将高岭土原料加水和分散剂配成浓度40-60％的浆料，调节pH＝7-8，高速球磨60-120min，使高岭土颗粒表面充分活化，然后将硫酸铝或硝酸铝溶液加入高岭土浆料中，经充分搅拌混合后，缓慢加入氨水，继续搅拌反应后，静置、过滤、干燥获得高白高岭土产品。经检测高岭土产品表面包覆了一层Al(OH)3沉积层，其对高岭土中染色物质起到遮蔽作用，使产品白度明显提高。经过包覆增白的高岭土产品可作为造纸涂料，更是塑料、橡胶等领域的优质填料，该技术的实施能够大大增加低品质高岭土的附加值，扩大低品质高岭土的应用范围，提高了矿产资源的利用效率。
文档编号C09C3/06GK102786818SQ20121023241
公开日2012年11月21日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者赵曰浩 申请人:赵曰浩