葉力佳

（北京礦冶研究總院礦物加工科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，北京 102600）

硬質(zhì)高嶺土主要屬于沉積型高嶺土礦，主要賦存于煤層的頂、底板和夾層中，或單獨形成礦層，一般含有一定量的碳質(zhì)及少量的Fe2O3、TiO2、有機質(zhì)等有色雜質(zhì)，使其自然白度降低，限制了它的使用范圍。煅燒是提高硬質(zhì)高嶺土的有效方法。同時，煅燒高嶺土與普通高嶺土相比，具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性和油吸收性，并且耐火度提高，比表面積增大，密度減小。因此，煅燒高嶺土在造紙、油漆、涂料、陶瓷、塑料制品等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

本研究以湖北某地硬質(zhì)高嶺土為研究對象，研究了其在煅燒過程中白度的變化規(guī)律，探索了提高煅燒高嶺土白度的有效添加劑，獲得了白度大于90%的煅燒高嶺土，為該地高嶺土的開發(fā)利用提供了技術(shù)支持。

1 試樣及試驗方法

1.1 試樣

試樣取自湖北某地的硬質(zhì)高嶺土。主要礦物成分為高嶺石，含量大于93%，游離石英含量約3%，其他主要雜質(zhì)礦物為金紅石碎片及其同質(zhì)多相變體銳鈦礦、白鈦石、碳質(zhì)等，其主要化學(xué)成分為(%)：SiO244.63、Al2O337.51、Na2O 0.044、MgO 0.088、K2O 0.088、CaO 0.15、Fe2O30.47、TiO21.38、C 0.35、S 0.21、LOI 15.08。

1.2 試驗方法

(1)試樣處理。

試驗樣經(jīng)破碎、粗磨、超細粉磨至-2μm占92%作為煅燒試驗樣。

(2)煅燒試驗。

稱取一定量的超細高嶺土、木炭等裝入剛玉坩堝內(nèi)，自然堆積；然后放入升溫速度為3～6℃/min的馬弗爐中；在預(yù)定溫度恒溫一定時間；自然降溫至室溫，取出測定其白度。

(3)添加劑增白試驗。

稱取一定量的添加劑與適量高嶺土試樣充分混合，裝入剛玉坩堝內(nèi)，自然堆積；然后放入升溫速度為3～6℃/min的馬弗爐中；在預(yù)定溫度恒溫一定時間；自然降溫至室溫，取出測定其白度。

2 試驗條件對白度的影響

2.1 煅燒氣氛

高嶺土的煅燒氣氛是指高嶺土在煅燒過程中是氧化氣氛還是還原氣氛。通常，高嶺土只有在合適的煅燒氣氛下才能獲得較好的白度效果。本試驗通過坩堝加蓋與不加蓋及木炭添加量來控制不同的煅燒氣氛。

試驗條件：煅燒溫度1000℃、恒溫時間2h。試驗結(jié)果見表1。

表1 煅燒氣氛試驗結(jié)果

由以上試驗結(jié)果可知：在坩堝不加蓋的條件下，無論添加或不添加木炭，煅燒高嶺土的白度都不到80%，而且產(chǎn)品泛紅。而在坩堝加蓋、添加木炭控制合適的煅燒氣氛條件下，煅燒產(chǎn)品的白度較高，可達88.29%。試驗表明該煅燒高嶺土的白度受煅燒氣氛影響較大。

2.2 煅燒溫度

試驗條件：高嶺土中木炭添加量為3%，恒溫時間2h，坩堝加蓋，煅燒溫度不同。試驗結(jié)果見表2。

表2 煅燒溫度試驗結(jié)果

由以上試驗結(jié)果可知：在750～1000℃范圍內(nèi)，煅燒溫度越高，產(chǎn)品白度越高，在煅燒溫度達到1000℃時白度為88.33%，而煅燒溫度高于1000℃時，產(chǎn)品白度不再進一步提高。因此，煅燒溫度以1000℃為宜。

2.3 煅燒時間

試驗條件：高嶺土中木炭添加量為3%，恒溫時間2h，坩堝加蓋，煅燒溫度1000℃，煅燒時間變化。試驗結(jié)果見表3。

表3 恒溫時間試驗結(jié)果

由以上試驗結(jié)果可知：當(dāng)恒溫時間為2 h時，產(chǎn)品白度為88.34%，再延長時間，白度變化不大。因此，煅燒時間以2h為宜。

2.4 木炭添加量

試驗條件：煅燒溫度1000℃，恒溫時間2h，坩堝加蓋，高嶺土中木炭添加量變化。試驗結(jié)果見表4。

表4 木炭用量試驗結(jié)果

由以上試驗結(jié)果可知：在木炭添加量在0～3%范圍內(nèi)，隨木炭添加量的增加，產(chǎn)品白度也在增加；當(dāng)木炭添加量大于3%時，白度變化不明顯。因此，木炭添加量以3%為宜。

2.5 增白劑種類

試驗條件：煅燒溫度1000℃，恒溫時間2h，坩堝加蓋，高嶺土中木炭添加量為3%，增白劑用量為5%，增白劑種類變化。試驗結(jié)果見表5。

表5 增白劑種類試驗結(jié)果

由以上試驗結(jié)果可知：加入5%的CaCO3，煅燒高嶺土的白度可以達到90.67% ，而其他增白劑效果不明顯。

2.6 CaCO3用量試驗

試驗條件：煅燒溫度1000℃，恒溫時間2h，坩堝加蓋，高嶺土中木炭添加量為3%，以CaCO3為增白劑，其用量變化。試驗結(jié)果見表6。

表6 CaCO3用量試驗結(jié)果

從試驗結(jié)果來看，不添加增白劑(CaCO3)時，白度為88.34%；增白劑加入量為5%時，白度達到最大值90.67%，白度僅提高2.32%。白度增加并不明顯，但可以使白度達到90%以上。

3 結(jié)論

(1)試驗表明：在合適的煅燒制度(氣氛，溫度、時間)下，該硬質(zhì)高嶺土煅燒白度可達88.34%，適量添加增白劑(CaCO3)白度可達90%以上。

(2)湖北某地硬質(zhì)高嶺土為優(yōu)質(zhì)高嶺土，具備加工成雙90型造紙涂料的條件。