水洗高岭土精确分级技术研究
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
150℃ 200℃ ω 0.24 μ 0.54 ω 0.30 μ 0.51 250℃ ω 0.37 μ 0.44 300℃ ω 0.43
我国南方地区(如茂名、湛江、北海、福建等) 风化型高岭土的代表性产品，是刮刀级高岭土、气 刀级高岭土和陶瓷土。其中，价格最高的是刮刀级 产品，一般要求 - 2 μ m 含量大于 92% 。但气刀级和 陶瓷级高岭土产品中 - 2 μ m 含量，分别已达 70% 和 40% ，如能利用精确分级把其中的 - 2 μ m 颗粒分选 出来，就可提高刮刀级高岭土产率和经济效益。 黏浓度是决定刮刀级高岭土产品质量和价格 的重要因素之一，而产品中超细颗粒 ( 如 -0.5μm 粒级 ) 的存在，又是影响黏浓度的主要因素之一， 如能利用精确分级把刮刀级产品中 -0.5μm 粒级的 颗粒分选出来，就可提高刮刀级高岭土的黏浓度。 而 -0.5μm 粒级组成的高岭土可进一步开发成更优 良的填料、 纳米高岭土和抛光粉等更高档次的产品， 从而使水洗高岭土的总体效益明显提高。 1 精确分级的分散条件研究 分散是分级的基础，只有使不同大小的颗粒充 分分散，才能实现各自的自由沉降和有效分离，因 此，我们首先考虑矿浆浓度、pH 值、六偏磷酸钠 和 DC 用量四个因素， 以茂名刮刀级高岭土为原料， 设计一个四因素三水平的正交试验 ( 表 1)。 按上述条件配备矿浆，让其自由沉降一段时间 以后，弃去粗粒级部分；再让矿浆进行二次沉降， 弃去细粒级部分，把中粒级高岭土作为样品进行测 试。利用粒度分布表和粒度分布曲线，求出每个样
为0.375cm/天，2.4μm的为0.833cm/天，2.8μm的为1.225cm/天。高岭土的精确分级，可提高刮刀级高岭土产率，并能在一定程度上改善高 岭土的黏度，也为更高性能高岭土产品的开发提供了依据。
关键词
高岭土
精确分级
黏度
沉降速度
Study on the Precision Classification Technique of Bath Kaolin
100℃ 铜丝 1股 锦纶 7股 μ 0.49 ω
*
玻纤、 著性系数有意义。 ② x1~x4 依次代表改性树脂、 铜丝和锦纶。y 代表加权后的得分。③ 在对上式求 最优解的过程中，各因素的约束条件均不能超出表 2 各水平的最大值和最小值。在求解时可把各因素 取在最大值和最小值之间，最后对改性树脂取一位 小数，对其它因素则进行圆整。 对所得回归方程的多变量约束函数，运用 Matlab进行最优求解(计算从略)，得最优配方(圆整 后的结果)及对最优配方进行实验的结果(表4)。 将上述配方的试验结果参与评分，所得结果 为270，而理论得分为296.849。这并不矛盾，这是 因为打分标准和权数的确定具有一定的随机性和模 糊性，因此其摩擦磨损的评分结果存在一定的模糊 性[6]。但从试验结果和实际应用情况来看，此配方
粒径 /μm 0.1 0.5 1.0 2.0 最大粒径
2
#
3
#
4
#
5
#
6
#
7
#
8
#
9
#
0.46 0.51 1.21 0.58 0.63 0.65 1.65 0.65 0.64 0.85 0.94 1.92 1.15 1.19 1.2 2.8 1.16 1.14
D60-D40 0.39 0.43 0.71 0.57 0.56 0.55 1.15 0.51 0.50
- 48 -
第 30 卷第 2 期
Leabharlann Baidu
非金属矿
2007 年 3 月
度0.1%、pH值中性、固含量5%和六偏磷酸钠浓度 0.2%。 表2 各样品的D60、D40值和D60-D40数值(μm)
样号 D40 D60 1
#
0.3cm/ 天， 2.0 μ m 高岭土颗粒沉降速度约为 0.4cm/ 天，3.0μm高岭土颗粒沉降速度约为1.4cm/天。 3 精确分级的放大试验 自由沉降速度太慢，在工业上需要利用相应 的机械设备。为更好地与生产实际相结合，我们选 用辽宁阳光机械厂生产的G-45N型超高速分离机(实 验室使用的管式离心机 ) 进行分级试验。先以电压 132V(对应的转速为18000r/min)对高岭土矿浆进行 处理，取出管内沉淀物，作为粗粒样品；对溢流的 矿浆，再在电压175V(对应的转速为24000r/min)的 条件下进行分级处理，取出管内沉淀物作为中粒样 品；溢流作为细粒样品。粗、中、细粒三个样品的 粒度分布特征，见表5。 表5
依据表2，按正交试验表要求的方法进行数据 处理，计算出了各个因素、三个水平的 D 60 - D 40 平均值以及它们的极差 R ( 表 1) ，进而得出如下结 论：在选定的试验条件范围内，对分散作用影响程 度由大到小的因素，依次是DC浓度、pH值、固含 量和六偏磷酸钠浓度；最佳试验条件分别是 DC 浓
第 30 卷第 2 期 2007年3月
非金属矿
Non-Metallic Mines
Vol.30 No.2 Mar,2007
水洗高岭土精确分级技术研究
汤红伟 徐亚富 李凯琦
（河南理工大学 ，河南焦作 454000）
摘
要
确定了风化型高岭土精确分级的最佳分散条件和高岭土颗粒粒径与实际沉降速度的关系。高岭土颗粒的沉降速度：1.6μm的
第 30 卷第 2 期
非金属矿
2007 年 3 月
为待确定系数，xi(i=1~4)依次表示为：改性树脂、 玻纤、铜丝及锦纶。 将表 2 中的变量和表 3 中的综合加权得分分别 作为独立变量和相关变量，输入大型数据处理软件 SPSS 中，选择逐步回归法，对数据进行运行后得 回归模型为： y=634.948-504.819x1-28.568x2-139.802x3-28.808x4 +109.697 x 1 x 4 +19.591 x 2 x 3 - 8.758 x 2 x 4 +10.485 x 3 x 4 (2) 式 (2) 中：① x1x2 x1x3 为空缺，是因为在 SPSS 上 用的是逐步筛选法，其显著性很差，已删除。常数 项和变量及交互作用的变量的 T 检验结果按式⑵的 顺序依次分别为：1.618，-1.213，-0.711，-2.249， -0.485，1.352，2.502，-1.410，1.245， 可 认 为 显
2 粒度与沉降速度的相关性研究 按前述最佳试验条件，将茂名刮刀级高岭土 配制成矿浆，搅拌后沉淀12天，在容器的不同高度 分别取出上中下三个矿浆样品，样品编号分别为 10 样、11 样和12 样，粒度测量结果见表3。
# # #
表3 上、中、下三个样品的粒度分布表
粒径 /μm 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 粒度累计含量/% 10#样 18.48 35.58 50.15 62.1 71.56 78.75 84.09 88.1 91.23 93.69 11#样 11.62 23.00 33.88 43.84 52.46 59.47 65.25 70.33 75.14 79.63 12#样 9.98 20.07 30.22 39.9 48.42 55.32 61.01 66.13 70.16 75.01 粒径 /μm 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 粒度累计含量/% 10#样 86.7 99.63 100 11#样 87.11 92.38 95.9 98.09 99.32 99.92 100 12#样 82.33 86.41 90.41 95.4 96.4 97.4 99.03 99.82 100
Tang Hongwei Xu Yafu Li Kaiqi 454000) (Henan Polytechnic University, Jiaozuo, Henan
Abstract The best disperse conditions and the relation of the kaolin’s grain and the sedimentation rate for the weathering type of kaolin was confirmed: the sedimentation rate of kaolin grain is following, 0.375cm/day for 1.6μm, 0.833cm/day for 2.4μm, 1.225cm/day for 2.8μm.This technique can improve not only the efficiency of scraper coating kaolin and change kaolin’s viscidity to a certain extent, but also give a theory for development of new kaolin product. Key words kaolin precision classification viscidity sedimentation rate
品的 D60 值和 D40 值以及它们的差值。 如果差值小， 就说明粒度分布集中，对应试验条件的分散和分级 效果好，反之不好。各样品的 D60 值和 D40 值以 及它们的差值，见表 2。 表1 确定最佳配比的正交试验表
样 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ⅰ Ⅱ Ⅲ R A 固含量/% 5 5 5 10 10 10 15 15 15 1.53 1.68 2.16 0.63 B C 六偏浓度/% DC浓度/% 0.1 0.2 0.3 0.1 0.2 0.3 0.1 0.2 0.3 0.211 0.15 0.176 0.061 0.1 0.2 0.3 0.2 0.3 0.1 0.3 0.1 0.2 0.145 0.15 0.242 0.097 D pH值 6.5 7.5 8.5 8.5 6.5 7.5 7.5 8.5 6.5 1.45 2.13 1.79 0.68 最佳条件 A1B2C1D1 D60-D40 /μm 0.39 0.43 0.71 0.57 0.56 0.55 1.15 0.51 0.50
G-45N型超高速分离机分级试验结果
粒度累计含量/% 粗粒样 4.61 22.7 38.2 62.7 7.0 中粒样 9.48 42.6 65.7 90.5 4.0 细粒样 21.3 67.2 91.6 98.4 2.3
从表 5 可看出，高岭土矿浆经充分的分散处理 和超高速分离机分级，可使不同粒级的颗粒明显集 中。但由于精确分级的原理属于重力分级，不同大 小的颗粒按各自的特点，在重力场中自由运动，所 以，分离程度不仅与颗粒的大小有关，还与颗粒所 处的位置有关。例如，在沉降法分级时，一个位于 沉降槽底部附近的细小颗粒， 即便是沉降速度很慢， 也会较早地沉降到底部并混入粗粒沉淀物中；又如， 在利用管式离心机进行分级处理时，位于管子边缘 附近的细小颗粒也很容易运动到管子的边缘沉淀下 来，并混入粗粒沉淀物中。所以，要得到粒度分布 很窄的高岭土样品 ( 如要求得到以 1~2μm 粒级为 主的产品或 -2μm 含量大于 90%、1~2μm 含量大于 80% 的样品 )，就必须在上述最佳试验条件下进行 多次分级处理，即把中粒级样品再配制成矿浆，进 行二次或三次精确分级处理，使样品中的粗颗粒和 超细颗粒越来越少，最终达到所需的窄粒级样品。 4 结论 1. 茂名水洗高岭土在固含量为 5% 、六偏浓度 0.2%、DC浓度为0.1%、pH值为中性条件下，具有 较好的分散性，可较好地实现不同大小颗粒的自由 沉降和分离。 2 . 高 岭 土 颗 粒 的 沉 降 速 度 ( 下转第 64 页 )
- 49 -
最佳试验条件的确定及验证，给测定不同粒 度的沉降速度提供了便利。只需准确测量矿浆三部 分的高度便可计算沉降速度(表4)。由图1可知，沉 降速度随着粒径的增大而增大，并可求出特定粒度 沉降所需时间。1.5μm高岭土颗粒的沉降速度约为 表4 不同粒径沉降速度的确定
颗粒粒径 /μm 1.6 2.4 2.8 沉降时间 /天 12 12 12 下沉距离 /cm 4.5 10 14.7 沉降速度 /(cm/d) 0.375 0.833 1.225
我国南方地区(如茂名、湛江、北海、福建等) 风化型高岭土的代表性产品，是刮刀级高岭土、气 刀级高岭土和陶瓷土。其中，价格最高的是刮刀级 产品，一般要求 - 2 μ m 含量大于 92% 。但气刀级和 陶瓷级高岭土产品中 - 2 μ m 含量，分别已达 70% 和 40% ，如能利用精确分级把其中的 - 2 μ m 颗粒分选 出来，就可提高刮刀级高岭土产率和经济效益。 黏浓度是决定刮刀级高岭土产品质量和价格 的重要因素之一，而产品中超细颗粒 ( 如 -0.5μm 粒级 ) 的存在，又是影响黏浓度的主要因素之一， 如能利用精确分级把刮刀级产品中 -0.5μm 粒级的 颗粒分选出来，就可提高刮刀级高岭土的黏浓度。 而 -0.5μm 粒级组成的高岭土可进一步开发成更优 良的填料、 纳米高岭土和抛光粉等更高档次的产品， 从而使水洗高岭土的总体效益明显提高。 1 精确分级的分散条件研究 分散是分级的基础，只有使不同大小的颗粒充 分分散，才能实现各自的自由沉降和有效分离，因 此，我们首先考虑矿浆浓度、pH 值、六偏磷酸钠 和 DC 用量四个因素， 以茂名刮刀级高岭土为原料， 设计一个四因素三水平的正交试验 ( 表 1)。 按上述条件配备矿浆，让其自由沉降一段时间 以后，弃去粗粒级部分；再让矿浆进行二次沉降， 弃去细粒级部分，把中粒级高岭土作为样品进行测 试。利用粒度分布表和粒度分布曲线，求出每个样
为0.375cm/天，2.4μm的为0.833cm/天，2.8μm的为1.225cm/天。高岭土的精确分级，可提高刮刀级高岭土产率，并能在一定程度上改善高 岭土的黏度，也为更高性能高岭土产品的开发提供了依据。
关键词
高岭土
精确分级
黏度
沉降速度
Study on the Precision Classification Technique of Bath Kaolin
100℃ 铜丝 1股 锦纶 7股 μ 0.49 ω
*
玻纤、 著性系数有意义。 ② x1~x4 依次代表改性树脂、 铜丝和锦纶。y 代表加权后的得分。③ 在对上式求 最优解的过程中，各因素的约束条件均不能超出表 2 各水平的最大值和最小值。在求解时可把各因素 取在最大值和最小值之间，最后对改性树脂取一位 小数，对其它因素则进行圆整。 对所得回归方程的多变量约束函数，运用 Matlab进行最优求解(计算从略)，得最优配方(圆整 后的结果)及对最优配方进行实验的结果(表4)。 将上述配方的试验结果参与评分，所得结果 为270，而理论得分为296.849。这并不矛盾，这是 因为打分标准和权数的确定具有一定的随机性和模 糊性，因此其摩擦磨损的评分结果存在一定的模糊 性[6]。但从试验结果和实际应用情况来看，此配方
粒径 /μm 0.1 0.5 1.0 2.0 最大粒径
2
#
3
#
4
#
5
#
6
#
7
#
8
#
9
#
0.46 0.51 1.21 0.58 0.63 0.65 1.65 0.65 0.64 0.85 0.94 1.92 1.15 1.19 1.2 2.8 1.16 1.14
D60-D40 0.39 0.43 0.71 0.57 0.56 0.55 1.15 0.51 0.50
- 48 -
第 30 卷第 2 期
Leabharlann Baidu
非金属矿
2007 年 3 月
度0.1%、pH值中性、固含量5%和六偏磷酸钠浓度 0.2%。 表2 各样品的D60、D40值和D60-D40数值(μm)
样号 D40 D60 1
#
0.3cm/ 天， 2.0 μ m 高岭土颗粒沉降速度约为 0.4cm/ 天，3.0μm高岭土颗粒沉降速度约为1.4cm/天。 3 精确分级的放大试验 自由沉降速度太慢，在工业上需要利用相应 的机械设备。为更好地与生产实际相结合，我们选 用辽宁阳光机械厂生产的G-45N型超高速分离机(实 验室使用的管式离心机 ) 进行分级试验。先以电压 132V(对应的转速为18000r/min)对高岭土矿浆进行 处理，取出管内沉淀物，作为粗粒样品；对溢流的 矿浆，再在电压175V(对应的转速为24000r/min)的 条件下进行分级处理，取出管内沉淀物作为中粒样 品；溢流作为细粒样品。粗、中、细粒三个样品的 粒度分布特征，见表5。 表5
依据表2，按正交试验表要求的方法进行数据 处理，计算出了各个因素、三个水平的 D 60 - D 40 平均值以及它们的极差 R ( 表 1) ，进而得出如下结 论：在选定的试验条件范围内，对分散作用影响程 度由大到小的因素，依次是DC浓度、pH值、固含 量和六偏磷酸钠浓度；最佳试验条件分别是 DC 浓
第 30 卷第 2 期 2007年3月
非金属矿
Non-Metallic Mines
Vol.30 No.2 Mar,2007
水洗高岭土精确分级技术研究
汤红伟 徐亚富 李凯琦
（河南理工大学 ，河南焦作 454000）
摘
要
确定了风化型高岭土精确分级的最佳分散条件和高岭土颗粒粒径与实际沉降速度的关系。高岭土颗粒的沉降速度：1.6μm的
第 30 卷第 2 期
非金属矿
2007 年 3 月
为待确定系数，xi(i=1~4)依次表示为：改性树脂、 玻纤、铜丝及锦纶。 将表 2 中的变量和表 3 中的综合加权得分分别 作为独立变量和相关变量，输入大型数据处理软件 SPSS 中，选择逐步回归法，对数据进行运行后得 回归模型为： y=634.948-504.819x1-28.568x2-139.802x3-28.808x4 +109.697 x 1 x 4 +19.591 x 2 x 3 - 8.758 x 2 x 4 +10.485 x 3 x 4 (2) 式 (2) 中：① x1x2 x1x3 为空缺，是因为在 SPSS 上 用的是逐步筛选法，其显著性很差，已删除。常数 项和变量及交互作用的变量的 T 检验结果按式⑵的 顺序依次分别为：1.618，-1.213，-0.711，-2.249， -0.485，1.352，2.502，-1.410，1.245， 可 认 为 显
2 粒度与沉降速度的相关性研究 按前述最佳试验条件，将茂名刮刀级高岭土 配制成矿浆，搅拌后沉淀12天，在容器的不同高度 分别取出上中下三个矿浆样品，样品编号分别为 10 样、11 样和12 样，粒度测量结果见表3。
# # #
表3 上、中、下三个样品的粒度分布表
粒径 /μm 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 粒度累计含量/% 10#样 18.48 35.58 50.15 62.1 71.56 78.75 84.09 88.1 91.23 93.69 11#样 11.62 23.00 33.88 43.84 52.46 59.47 65.25 70.33 75.14 79.63 12#样 9.98 20.07 30.22 39.9 48.42 55.32 61.01 66.13 70.16 75.01 粒径 /μm 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 粒度累计含量/% 10#样 86.7 99.63 100 11#样 87.11 92.38 95.9 98.09 99.32 99.92 100 12#样 82.33 86.41 90.41 95.4 96.4 97.4 99.03 99.82 100
Tang Hongwei Xu Yafu Li Kaiqi 454000) (Henan Polytechnic University, Jiaozuo, Henan
Abstract The best disperse conditions and the relation of the kaolin’s grain and the sedimentation rate for the weathering type of kaolin was confirmed: the sedimentation rate of kaolin grain is following, 0.375cm/day for 1.6μm, 0.833cm/day for 2.4μm, 1.225cm/day for 2.8μm.This technique can improve not only the efficiency of scraper coating kaolin and change kaolin’s viscidity to a certain extent, but also give a theory for development of new kaolin product. Key words kaolin precision classification viscidity sedimentation rate
品的 D60 值和 D40 值以及它们的差值。 如果差值小， 就说明粒度分布集中，对应试验条件的分散和分级 效果好，反之不好。各样品的 D60 值和 D40 值以 及它们的差值，见表 2。 表1 确定最佳配比的正交试验表
样 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ⅰ Ⅱ Ⅲ R A 固含量/% 5 5 5 10 10 10 15 15 15 1.53 1.68 2.16 0.63 B C 六偏浓度/% DC浓度/% 0.1 0.2 0.3 0.1 0.2 0.3 0.1 0.2 0.3 0.211 0.15 0.176 0.061 0.1 0.2 0.3 0.2 0.3 0.1 0.3 0.1 0.2 0.145 0.15 0.242 0.097 D pH值 6.5 7.5 8.5 8.5 6.5 7.5 7.5 8.5 6.5 1.45 2.13 1.79 0.68 最佳条件 A1B2C1D1 D60-D40 /μm 0.39 0.43 0.71 0.57 0.56 0.55 1.15 0.51 0.50
G-45N型超高速分离机分级试验结果
粒度累计含量/% 粗粒样 4.61 22.7 38.2 62.7 7.0 中粒样 9.48 42.6 65.7 90.5 4.0 细粒样 21.3 67.2 91.6 98.4 2.3
从表 5 可看出，高岭土矿浆经充分的分散处理 和超高速分离机分级，可使不同粒级的颗粒明显集 中。但由于精确分级的原理属于重力分级，不同大 小的颗粒按各自的特点，在重力场中自由运动，所 以，分离程度不仅与颗粒的大小有关，还与颗粒所 处的位置有关。例如，在沉降法分级时，一个位于 沉降槽底部附近的细小颗粒， 即便是沉降速度很慢， 也会较早地沉降到底部并混入粗粒沉淀物中；又如， 在利用管式离心机进行分级处理时，位于管子边缘 附近的细小颗粒也很容易运动到管子的边缘沉淀下 来，并混入粗粒沉淀物中。所以，要得到粒度分布 很窄的高岭土样品 ( 如要求得到以 1~2μm 粒级为 主的产品或 -2μm 含量大于 90%、1~2μm 含量大于 80% 的样品 )，就必须在上述最佳试验条件下进行 多次分级处理，即把中粒级样品再配制成矿浆，进 行二次或三次精确分级处理，使样品中的粗颗粒和 超细颗粒越来越少，最终达到所需的窄粒级样品。 4 结论 1. 茂名水洗高岭土在固含量为 5% 、六偏浓度 0.2%、DC浓度为0.1%、pH值为中性条件下，具有 较好的分散性，可较好地实现不同大小颗粒的自由 沉降和分离。 2 . 高 岭 土 颗 粒 的 沉 降 速 度 ( 下转第 64 页 )
- 49 -
最佳试验条件的确定及验证，给测定不同粒 度的沉降速度提供了便利。只需准确测量矿浆三部 分的高度便可计算沉降速度(表4)。由图1可知，沉 降速度随着粒径的增大而增大，并可求出特定粒度 沉降所需时间。1.5μm高岭土颗粒的沉降速度约为 表4 不同粒径沉降速度的确定
颗粒粒径 /μm 1.6 2.4 2.8 沉降时间 /天 12 12 12 下沉距离 /cm 4.5 10 14.7 沉降速度 /(cm/d) 0.375 0.833 1.225