造纸高岭土增白工艺研究
利用煤系高岭石生产煅烧高岭土的技术
利用煤系高岭石生产煅烧高岭土的技术高岭土,特别是超细煅烧高岭土,作为一种非常重要的无机非金属材料,凭借其优异的物理性能在造纸工业中一直占有非常重要的地位。
造纸工业使用的煅烧高岭土是一种多孔的高白度结构性功能材料,这种材料主要是用于替代价格昂贵的钛白粉等高级颜料。
造纸工业对煅烧高岭土的质量要求主要表现为对煅烧高岭土的粒度、白度及遮盖力、吸油率、粘浓度、pH值、磨耗值等指标的要求。
近年来,英、美等国已相继开发并批量生产出一些具有高白度、高细度并且具有高遮盖力的名牌产品,其产品白度(F457)与细度(以-2微米颗粒含量计)均已超过90%(即通常所称的“双90”指标),在普通水洗高岭土市场受重质碳酸钙冲击而连年萎缩的情况下,市场销售一派繁荣,令许多厂家竞相追随。
自八十年代以来,煤系高岭土的大量发现(据称远景储量超过100亿吨),并且由于煤系高岭土的品质高,有害杂质极少,使它成为生产造纸涂布级煅烧高岭土的理想原料。
近年来,我国许多部门以“双90”为目标,就利用煤矸石生产造纸涂料级高岭土的工艺开发做了一些尝试并已经取得一定进展。
然1而,目前只有极少数的企业能够生产出合格产品,大部分企业由于原料、工艺以及设备等方面的原因,产品质量以及产品成本一直不尽人意。
本文拟对现有的一些工艺过程做一分析比较,以期从中获得一些启示。
一工艺原理利用煤矸石生产造纸涂布级高岭土的工艺主要包括两个部分:粉碎超细过程与煅烧增白过程。
1 粉碎超细过程粉碎超细过程是决定高岭土质量的一个重要环节。
煤系高岭土的粉碎超细属硬质高岭土粉碎(由5~20mm至40~80μm)超细(由40~80μm至-10μm或-2μm)。
尽管各种设备的功能、破碎范围、能耗等不尽相同,但按其破碎粉碎原理可以概括为以下几种:1)挤压法:由于压力P作用在两块工作面之间的物料粉碎;2)冲击法:由于冲击力作用使物料粉碎。
冲击力的产生是由于:运动的工作体对物料的冲击;高速运动的物料向固定的工作面冲击;高速运动的物料互相冲击;高速运动的工作体向悬空的物料冲击;3)磨剥法:靠运动的工作面对物料摩擦时所施的剪切力,或者靠物料彼此之间摩擦时的剪切作用而使物料粉碎;4)劈裂法:物料因楔形工作体的作用而粉碎。
高岭土生产工艺
高岭土生产工艺高岭土生产工艺流程目前，工业上高岭土常见的选矿工艺有干法和湿法两种。
干法工艺一般包括破碎、干燥(通常在旋转干燥器中进行)、细磨和空气浮选等几道工序。
该工艺可将大部分砂石除去，适用于加工那些原矿白度高、砂石含量低、粒度分布适宜的矿石。
干法加工生产成本低，一般适用于干燥地区，产品通常用于橡胶、塑料及造纸等工业的低价填料。
国内外高岭土选矿工艺多半选择湿法，湿法工艺包括浆料的分散、分级、杂质分选和产品处理等几个阶段。
一般流程为：原矿→破碎→捣浆→除砂→旋流器分级→剥片→离心机分级→磁选(或漂白)→浓缩→压滤→干燥→包装。
煤系(硬质)高岭土是我国特有的高岭土资源，目前生产上基本采用先超细后煅烧或先煅烧后超细加工工艺。
先超细后煅烧工艺流程一般为：原矿→破碎→粉碎→捣浆→湿式超细研磨或剥片→干燥→煅烧→解聚→分级→包装。
先煅烧后超细工艺流程一般为：原矿→破碎→粉碎→煅烧→湿式超细→干燥→包装。
以中国高岭土公司为例，高岭土生产工艺分采矿、选矿两部分。
采矿工艺流程：回采工作面凿岩→爆破→装卸运输→提升→地面运输→手选→高岭石原矿。
选矿工艺流程：高岭土原矿→破碎→制浆→旋流分级→浓缩→压滤→自然干燥→块状高岭土，若要生产含水量低、高品位的粉末状高岭土则要经过磨粉、烘干工艺流程。
每吨块状高岭土成品综合能耗约0.064t标煤/吨产品，耗电量约65.64度/吨产品，耗水量约7.5t/吨产品，坑木消耗量约0.8M3/百吨产品，排放废水和选矿废渣约0.56t/吨产品。
高岭土的加工工艺随着原矿性质、产品用途及产品质量要求的不同而不同。
总体来说，高岭土的加工技术包括：提纯增白、超细加工、改性等。
高岭土1、提纯高岭土的主要矿物是高岭石和多水高岭石，除高岭石族矿物外，亦常伴生有蒙脱石、伊利石、叶腊石等黏土矿物，石英、长石、铁矿物、钛矿物等非黏土矿物及有机质。
为生产出能满足各工业领域需求的高岭产品，常采用物理法、化学法及高温煅烧法对高岭土进行提纯除杂。
高岭土的脱色工艺研究
混合， 加入 草 酸 及 蒸 馏 水搅 拌
静置 ， 去上层 清液 ， 加入蒸馏水 ， 离心静置， 重复此步骤 ， 直至上
取 适 量 样 品 过 滤 干燥 ， 量 白 测
图 １ 高 岭 土增 白工 艺 流 程 图
Ｆｉ 。 Ｋ ｏ ｉ ｉ ｎ ｎ ｒ ｃ ｓ ｇ １ ａ ｌ ｗｈｔ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｎ ｅ
料、 医药和国防等几十个行业必需的矿物原料 。 特别是最近几 年 ，现代科学技术飞速发展 ，使得高岭土 的应用领域更加广
同时 ， 凶为 保险粉不稳定 ， 容易在空气 中氧化而失去还原 性 ，使还原 的 Ｆ ２在空气 中又很快氧化成 Ｆ ，出现返黄现 ｅ ． ｅ 象， 可以在漂 白过程 中适量加 入草酸做稳定剂 ， 它能与 Ｆ 形 ｅ 成稳定的络合物 ，形成无色含 水的双草酸络铁螯合离子从而
中国 陶瓷 工 业 ２１ ０ ０年 １ ２月 第 １ ７卷 第 ６期
ＣＨｆ ＮＡ ＣＥＲＡＭＩ ｌ Ｃ ＮＤＵ ＳＴＲ Ｙ
Ｄｅ ． ０ ０ ｃ ２ １ Ｖｏ． ７ Ｎｏ ６ １１ 。 ．
文章 编 号 ：０６ ２ ７ （０ ０ ０— ０ ６ （ １０ — ８４ ２ １ ）６ ０ ０一） ４
理 。 同 时探 讨 了提 高高岭 土 白度 的 影 响 因素 ， 方 面确 定 对 该 高岭 土进 行 漂 白的 最佳 条件 ， 一 方 面为 其他 种 类 的 高岭 一 另
土增白提供 参考数据。结果表 明， 使该 高岭土的白度提 高 ５ ％的工艺条件为 ： ０ 草酸调 节酸度值 ｐ Ｈ为 ２ 液 固比 ３： ， ， １增
０ 一 一
ｏ Ｈ
２ ｏ 一。 ０ 一岳
２２ 实 验 过程 ．
本 次实验用到的高岭土来 自于湖南某造纸厂 ，色泽为橙
高岭土在造纸行业中的应用和作用
高岭土在造纸行业中的应用和作用高岭土是一种常见的粘土矿物，主要成分为高岭石。
它在造纸行业中起着重要的作用。
本文将探讨高岭土在造纸行业中的应用和作用。
一、高岭土的性质和种类高岭土是一种软黏土，主要成分为高岭石。
它的化学式为Al2Si2O5(OH)4，具有优良的物理性能和化学性质。
高岭土可分为三种：天然高岭土、人工高岭土和改性高岭土。
天然高岭土主要产于美国、法国、英国、日本、葡萄牙和中国等国家和地区。
人工高岭土通常使用铝酸盐水解制备。
改性高岭土是对高岭土进行表面改性的产物，以增强其性能。
二、高岭土在造纸行业中的应用1.造纸工艺中的悬浮液制备造纸工艺中，高岭土常用来制备悬浮液。
它可以帮助纤维颗粒保持悬浮状态并能增强其可测性。
高岭土作为混浆粘着剂，可以帮助纤维颗粒在浆料中分散均匀，从而提高造纸生产效率。
2.纸张物理性能的改善高岭土在造纸过程中的应用可以提高纸张的物理性能。
纸张强度和抗张强度是纸张物理性能的关键指标。
通过调节高岭土的进料量，可以使纸张的强度和抗张强度提高。
同时，高岭土也可以调节纸张的透明度、光泽度和平滑度，使之更加符合市场需求，并提高产品的附加值。
3.环保作用高岭土在造纸加工过程中，常常被用作脱墨剂和填充剂，以降低被纸张浆液中残留的有毒有害物质的含量。
高岭土可以有效地去除纸张中的油墨和木质素等杂质，并且不会对环境造成不良影响。
三、高岭土在造纸行业中的作用1.提高纸张生产效率高岭土作为混浆粘着剂可以帮助纤维颗粒在浆料中分散均匀，减少纸张生产过程中的浪费。
2.节约纸浆成本高岭土作为纸浆添加剂，在纸张制造过程中占有一定的比例，而高岭土的价格相对来说是比喷雾干燥机、热风循环干燥机等设备的价格要便宜的多，所以高岭土的应用可以有效地降低造纸行业成本。
3.提高纸张的质量高岭土可以改变纸张的物理性质，如强度、抗张度和光泽度等，从而使制造的纸张更加符合市场需求。
4.环保作用高岭土具有较高的吸附能力，能够吸附并分离掉水中的污染物质，从而净化水环境，也就是让纸张制造过程中的废水经过处理，达到排放标准。
淮北煤系高岭土增白实验研究
ｃ ｌｉａｉｇｔｃ ｎ ｌｇ ．ｔ ｅ ｃ ｅ ｈ ｉ ｎ ｓ ｔｎ ａｄｏ ｌｔｐ—ｒｄ ａｃｎ ｄｉｄ ｓｒａ ａ ｌ ａｃｎ ｔ ｈ ｏｏ ｙ Ｉ ａ ｈ ｄｔｅｗｈｔ ｅｓｓａ ｄ ｒ ｆａｌ ｏ ｇ ａ ｅｃ ｌｉ ｅ ｕ ｔ ｌ ｏｉ ｎ ｅ ｒ ｅ ｎ ｉ ｋ ｎ．
Ｇｕ ｎＪ ｎ ａ Ｙａ ｉ ｕ Ｇａ ｉ ｎ Ｚｈ ｎ ｎ ｙ ｎ ａ ｕ ｆｎｇ ｎｇＨｕ ｑ ｎ ｏ Ｈｕ ｍｉ ａ ｇ Ｌｉ ｇ ａ
（ｃｏ ｌ ｆ ｓｕｃ Ｅ ｖｒｎ ｎａ Ｅ ｇｎｅ ｎ， ｈ ｎＵ ｉｅｓｙｏ Ｔ ｃｎ ｌｇ ， ｈｎ ４ ０ ７ ） Ｓ ｈ ｏ Ｒｅｏ ｒｅ＆ ｎ ｉ ｍｅｔｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｗｕ ａ ｎｖ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏｙ Ｗｕ ａ ３ ０ ０ ｏ ｏ ｉ ｔ
第３ 卷第２ ３ 期 ２ １年 ３ ０ ０ 月
非金 属 矿
Ｎｏｎ Ｍ ｅ ａ ｌ Ｃ Ｍ ｉ Ｓ — ｔ １ｉ ｎｅ
Ｖ３ ．３ Ｎｏ ２ １ ． ３
Ｍ ａ ｈ，２０１ ｒｃ ０Leabharlann 淮北煤系高岭土增 白实验研究
管俊 芳 杨慧群 高惠民 张凌燕
４ ０７ ） ３０ ０ （ 武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北 武汉
Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ａ ｅ ｅ ａ ｌ ｍａ ｅ ｉ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ｃ ｅ ｃ ｌ ｅ ｃ ｉ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ｏ １ ｒ ｓｋ ｏ ｉ ｓｉ ｎ ｎ ｇ ｔ ｓ ｐ ｒ ｔ ｈ ｍｉ ａ ａ ｈ ｎ ｃ ｏ ｂｌ
高岭土是一种具有广泛用途的非金属矿物原料，
其应 用领域涉 及造纸 、 陶瓷、 石油化工 、 涂料 、 塑料、 橡
ｂｌａ ｈｎ ｅｈｎ ｌｇ ． ｅｒｓ ｌｓｓ ｗｅ ａ ｅｗｈｔｎ ｓ ｆ ｏｉ ａ ｌ ｎ ｒａ ｅ ｒ ｍ ９４ ％ ｔ ２． ％ ， ｎ ｏ ｔｎ ｆＩ ２ ｅ ｒａ ｅ ｅ ｃ ｉｇｔｃ ｏｏ ｙ Ｔｈ ｅ ｕｔ ｈｏ ｄｔ ｔｈ ｉ ｅｓｏ ｌ ｓｍｐ ｅｉｃ ｅ ｓｄ ｆｏ ６ ．０ ｈ ｔ ｅ ｋａ ｎ ｏ９ ６１ ａ ｄｔ ｃ ｎｅ ｔｏ ＂Ｆｅ０３ ｃｅ ｓｄ ｈｅ ｄ
高岭土在纸张制品中的应用和作用
高岭土在纸张制品中的应用和作用高岭土是一种天然岩石，以其出色的吸附性和保水性, 在很多领域得到了广泛应用。
纸张制品是其中的一个重要领域。
在这篇文章中，我们将探讨高岭土在纸张制品中的应用和作用。
高岭土的基本特性在探讨高岭土在纸张制品中的应用之前，我们需要了解高岭土的基本特性。
高岭土主要由硅酸盐、氧化铝和水合物组成。
由于其特殊的结构和成分，高岭土拥有吸附性、保水性、黏附性、分散性等性质，使其成为一种非常优秀的功能材料。
高岭土的表面积很大，其微观孔道结构可以使其吸附各种气体和液体分子。
此外，其颗粒大小和形状均匀，也使其能够具有良好的分散能力。
高岭土在纸张制品中的应用高岭土在纸张制品中的应用广泛且重要。
在纸张制品中，高岭土可以作为填充剂、涂料和稳定剂，以提高纸张的质量和性能。
具体包括以下三个应用方向：1. 高岭土作为填充剂纸张制品中一部分的主要成分是木浆纤维。
然而，单独使用木浆纤维不足以满足各种需要，需要添加合适的填充剂来改善和调节纸张的质量和性能。
高岭土作为一种常用的填充剂，可以有效地提高纸张的光泽度和光滑度，并降低产生纸张翘曲的可能性。
此外，高岭土的高吸附性也可以起到很好的吸收作用，从而提供了良好的纸张内部结构和纸张表面财光性，以便于印刷和涂层处理等。
2. 高岭土作为涂料高岭土在纸张制品中作为涂料，能够起到很好的白度提升和增强纸张表面光泽度的作用。
在目前的涂料生产中，高岭土被广泛应用于印刷纸、文化纸、彩色印刷纸和铜版纸等领域。
高岭土的高度可分散性和分散度是其能够在涂料中添加的主要原因。
添加高岭土可以提高纸张涂层的附着和耐久性，同时还可以降低涂层的成本，以便于满足市场需求。
3. 高岭土作为稳定剂高岭土在制造纸浆时始终存在着。
在纸张制造流程的处理过程中，高岭土可以成为添加一种稳定剂的优秀选择。
它可以防止沉积和不均匀分布，提高纸张制品的性能和可操作性。
此外，高岭土还可以作为浆料与涂料之间的粘合剂，在此过程中，起到了提高纸张起皱性和强度的作用。
河源高岭土增白技术的研究
河源高岭土增白技术的研究摘要: 本文研究了提纯剂(柠檬酸钠和NaOH 按一定比例配置)､还原剂(Na2S2O4)和稳定剂(草酸)用量对高岭土增白效果的影响｡实验结果表明:当提纯剂用量为0.5%､提纯时间25min､还原剂用量0.5%､稳定剂用量0.3%时试样的白度最高,由原来的74.75°增加到了86.50°｡关键字: 除铁增白,高岭土,白度,氧化还原1前言高岭土是以高岭石为主要成分的粘土｡高岭石属于层状硅酸盐矿物,其结构式为:Al4[Si4O10](OH)8,因其本身具有结晶好､粒度细､白度高等特点,广泛应用于陶瓷､造纸､橡胶等领域中｡在陶瓷工业中,高岭土既可用作陶瓷坯料,又可用作釉料｡但因高岭土中含有着色矿物铁,致使产品白度低,应用有限,附加值低,而科技含量较高的应用领域对产品的白度有严格的要求｡传统的除铁增白方法主要有物理法(手选法､水洗法､磁选法､浮选法等)和化学法(酸浸法､还原法､氧化法､氧化还原法､煅烧增白等)｡目前国内外还有利用微生物和有机酸除铁增白的方法[1]:前者利用微生物氧化亚铁硫杆菌氧化黄铁矿及其它硫化矿;后者是利用发酵生成的有机酸(草酸､柠檬酸)溶出高岭土中的难溶氧化铁｡此方法污染小,但周期长､占地面积大,且受天气影响｡本文以河源市某矿含三价铁及氧化物的粉红色高岭土为实验对象,以保险粉(Na2S2O4)为还原剂进行除铁增白,并对其工艺条件进行了探讨｡1实验部分1.1试剂和仪器1.1.1试剂柠檬酸钠､氢氧化钠､碳酸钠､保险粉､草酸(以上均为分析纯)｡1.1.2仪器恒温磁力搅拌机､白度计､电子天平､烘箱､pH计､成形压机和电炉｡1.2 原料特征矿样经水洗,化学分析结果如表1所示｡图1为矿样的扫描电镜图｡从图1可看出:高岭土为层状结构,层间结合力较弱,易于裂开及滑移｡影响其白度的Fe3+大部分以铁的氧化物形式存在;也有部分被高岭土包裹在里面,这种形式的铁很难除掉,但其对产品的白度影响不大;也有附着在矿物外表的,若要除去,必须球磨到一定的细度,使铁与高岭土完全分离｡(a) 1000× (b)5000×图1高岭土矿样的SEM形貌1.3 漂白原理保险粉增白的原理,是在碱性条件下,连二亚硫酸钠(Na2S2O4)把Fe3+还原成Fe2+除去｡同时,Na2S2O4在反应过程中产生的SO2在水中按式(3)､(4)反应,使氧气不再氧化中间产物FeSO4,防止了有色Fe3+的生成,从而达到脱色漂白的目的｡反应方程式如下:1.4 实验方法及流程1.4.1 试样制备将原料放在桶里淘洗,过250目筛后,加水调节成浓度为10%的浆料,备用｡1.4.2 提纯剂对白度的影响实验提纯剂[2]由柠檬酸钠和NaOH组成,其配比为柠檬酸钠:NaOH(wt%)=2:1｡在制备好的浆料中分别加入0.2wt%､0.4wt%､0.6wt%､0.8wt%､1.0wt%的提纯剂,搅拌20min后静止10min,取上浮液榨泥,烧结,测白度｡结果如表2所示｡1.4.3 保险粉用量实验根据提纯剂实验所得的优化数据,制定保险粉用量实验的正交试验表｡如表3所示｡实验步骤如下:向浆料中加入提纯剂,搅拌20min,沉淀去渣｡用稀硫酸调pH值至3.5,搅拌均匀后沉淀,去上层清液后再调浓度为10%;用碳酸钠调pH值至9.2,然后加入保险粉慢速搅拌60min｡反应完后立即加入草酸作稳定剂,搅拌均匀,最后加五倍于溶液的水稀释,榨泥,压饼,1200℃煅烧后测试白度｡流程如图2所示｡2结果与讨论2.1 提纯剂[2]对白度的影响表2为提纯剂加入量对试样白度的影响｡由表2可以看出:加入提纯剂可明显提高试样的白度｡当提纯剂加入量(干基含量)为0.6%时效果最好,白度提高了5.5°｡其原因是高岭土颗粒细,有一定的悬浮性,提纯剂中柠檬酸钠对浆料有一定的分散作用,它能增大高岭土的悬浮性,加速高岭土与泥质沉积物的分离,从而除去试样中与高岭石伴生的石英､长石､云母等矿物｡2.2 pH值对除铁增白效果的影响pH值对除铁增白效果的影响,实际上是pH值对保险粉还原能力的影响｡保险粉在空气中易被氧化,以二水化合物形式存在,是一种强还原剂｡干燥时较稳定,潮湿时则易分解出SO2气体,它在酸､碱性条件下的电极反应式分别如式(5)､(6)所示｡根据有关理论,当给定不同的pH值时,Na2S2O4在酸､碱性条件下的电极电位(pH,电位θ)如表4所示｡从表4可见,电极电位随pH值变动而变化:pH8时,电极电位随pH值的增大而逐渐增大,说明还原能力减弱｡因此,pH=8~9时还原能力最强,同时又说明在碱性条件下的还原能力比酸性条件下强,除铁增白效果更好｡2.3 保险粉用量对白度的影响保险粉用量对试样白度的影响如表5所示｡由表5可看出:经处理后的高岭土白度有明显的提高｡当提纯剂用量为0.5%､提纯时间25min､保险粉0.5%､稳定剂0.3%(质量百分含量都以干基计算)时试样的白度最高,达到86.50°｡其中保险粉用量为主要影响因素,极差为2.47;其次是提纯剂的用量,极差为1.95;最小的影响因素为提纯时间,极差为0.55｡这说明溶液中的Fe3+离子大部分被还原成Fe2+离子,在漂洗阶段被除去了｡保险粉用量对试样的白度影响较大:加入量太少时不能将Fe3+ 充分还原;由于保险粉在空气中易被氧化,加入量太大时在反应过程中会相互反应,这样不但没有起到还原Fe3+离子的作用,还增加了药剂的成本;当加入0.5%的保险粉时,对试样的增白效果最好｡另外,由于保险粉不稳定,容易在空气中氧化而失去还原性,使还原的Fe2+在空气中又很快氧化成Fe3+,出现返黄现象,而在漂白过程中加入适量的草酸作稳定剂,它能与Fe2+形成稳定的络合物, 形成无色含水的双草酸络铁熬合离子(式7),从而阻止了Fe2+在空气中氧化｡3小结(1) 本实验以河源某高岭土矿为研究对象,原矿白度为74.75°,Fe2O3含量为1.30%;(2) 通过试验,得出最佳试验条件:矿浆浓度为10%;提纯剂用量0.5%､提纯时间25min､保险粉用量0.5%､稳定剂用量0.3%｡除铁后试样白度增至86.50°,达到了生产的要求;(3) 本试验是小试验,如需进行大试验还需作进一步调整｡参考文献1 袁欣等.非金属矿物的微生物加工技术研究[J],2000,21~242 侯太鹏.高岭土除铁､增白试验研究[J].非金属矿,2001,32~36Whiteness Improvement of Heyuan KaoliniteWu Xigui Liu Weidong Fu Peng（Materials Science and EngineerigSouth China University of TechnologyGuangzhou510640）Abstract: The effects of quantities of purification agent(sodium citrate and sodiumhydroxide),reducer(Na2S2O4 )and stabilization agent(oxalic acid) on whiteness of Heyuan kaolinite were studied in this paper.The results showed that the whiteness of kaolinite was greatly improved from 74.75°to 86.50°at the followingconditions:purification agent 0.5%,reducer0.5%,stabilization agent 0.3%,purification time25min.Keywords:ironremoving,kaolinite,whiteness,oxidation deoxidize。
开滦煤系煅烧高岭土增白工艺研究
・
试验研究・
文章 编 号 ：０ ８—７ ２ （０ ２ ０ —０ １ １０ ５ ４ ２０ ｝ ８ ０ ６—０ ３
ｌ ＆Ｐ化 Ｉ 矿物 与加 Ｉ Ｍ
２０ ０ ２年第 ８期
开 滦 煤 系煅 烧 高岭 土 增 白工 艺研 究
李 海英， 运 刚 李
胀 、 松散 。经 矿 相 分 析 原 矿 中高 岭 石 呈 片 状 集 不
煅 烧 温度 控 制 为 １０ ０ 保 温 时 间 ５ 。 不 同温 ０＂ Ｃ， ｈ
度 及质 量分 数 的煅 烧 白度 如 图 １ 图 ２所示 ： 、
合体 ， 有 少量 的蒙 脱 石和 伊 利 石， 铁 矿物 有 赤 含 含
铁矿 、 铁 矿 、 铁 矿 及 石 榴 石 、 帘 石 、 闪 石 、 褐 钛 绿 角
黑云 母 等 ， 矿 物 与高 岭石 共 生 密切 ， 于单 体 解 铁 难 离 ， 常 的选 矿 方 法极 难 去 除 ， 通 因此 ， 用 酸 浸 除 采
品， 国每 年 排放 量 约 为 １ ３亿 ｔ占用 大量 耕地 ， 我 ． ，
污染 河 水 ， 重 破 坏 生 态 环境 … 。 加 强 煤 矸 石 的 严 综 合 利 用 ， 节 能 和 环 保 的双 重 要 求 。 开 滦 矿 务 是 局 下 属 的 十 几 家 煤 矿 ， 产 煤 量 约 为 １ ８ ０～ 年 ０ ２０ ０ ｔ年 产矸 石 ３ ０ ０ ０ 万 ， ０ ～４ ０万 ｔ加上 历年 堆 存 ， 的煤 矸 石 ， 量相 当 可 观。 我 国 从 ２ 储 ０世 纪 ８ ０年
钱 营 矿 ４ ． ９ １ ．１ ５ ９ ０ ３ ．２ ２ ８ ．９ ７９ ６ ３ ．１ ．５ ２ ３ ．５ ２ ０ ０．０ ３ 赵各庄矿 ５ ． ２ ｌ ．７ ．０ ．７ ９ ０ ８ ５ ４ ８ ３ ６ ９ １ ０ ．３ ３．６
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总体上居国内前列。 在自 完全由高岭石族矿物组成的单矿岩 然界，
年， 造纸业面临“ 我国 人关” 后的市场竞争， 随着进口 涂布纸和涂布纸板设备的增加及产量提高， 造纸高
岭土质量指标要求逐步向国外标准靠拢。高白度是 优良 造纸高岭土必须具备的特征之一。 几十年来， 国 外的纸张涂布主要使用美国、 英国产高岭土， 通常对 白 度的最低标准是 ８％ －％， ２ ＾５ 而现在国际趋势则要 ８ 求白度 ＞０ １ 其中对缎烧高岭土标准则为 ９％ ９％２ １ ， ２ －４ １ 在国内造纸业， ９％ １ ＇ ； 高级别的 “ＴＯ ＇级和 Ｚ －Ａ， ＂ＴＯ ”级所要求的白度，则分别为〕 ０ Ｚ －Ｂ ９％和）
第 ２ 卷第 ２ ９ 期 ２０ 年 ３ ０６ 月
非金属矿
Ｎｏ － ｅａｌ Ｍｉｅ ｎＭ ｔｌｃ ｎ ｓ ｉ
Ｖｏ．９ ｏ ｌ Ｎ ． ２ ２
Ｍａ ２ ６ ， ０ ｒ０
造纸高岭１ 曾 工艺 ｆ白
甘学锋 ‘郑建华‘ 王晓波２ 韩利雄２
（ １中国地质大学 材料科学与化学工程学院， 武汉 ４０７； ３０４２中国地质大学 纳米科技中心， 武汉 ４０７） ３０４
（ ｏｅｅ ａｒｌ ｎｅ Ｃ ｅ ｉ ｌ ｉ ｅｎ ， ａ ｖｒｔｏＧ ｏ ｉ ｃ ． ｈｎ ０４ ｌ ｌｇ ｏＭ ｔｉ Ｓｉ ｃ ａｄ ｍｃ Ｅ ｇ ｅ ｉ Ｃ ｉ Ｕ ｉ ｓｙ ｅｓｅ ｅ Ｗｕａ ４０７； Ｃ ｌ ｆ ｅａ ｃ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｎ ｒｇ ｈ ｎ ｅ ｉ ｆ ｃ ｎ ｓ ｎ ３ ２
表 ， 研磨对茂名高岭土白度的影响
项目
本研 究结果 研磨前 研磨后
６ ．５ ７５ ６ ．１ １８ ７ ．１ ９８
文献［ 】 １ 报道的 ０
自 然白度
９ ０ ＞０ ８
杜度（ ２ ｍ／ 一 Ｎ ％ ）
白度 ／ ％
８ ．２ ５７
与研磨前的原样相比， 研磨后高岭土的粒度变 细、 白度相应也明显增加， 说明研磨可在一定程度上 提高茂名高岭土白 度； 研磨后的粒度虽然比 文献报 道的大， 度值相近。 但白 ３ 直接燃烧 在高岭土中添加不同量的Ｎ Ｃ再 ． ２ ａｌ 媛烧，以考察其增白效果。实验方法：每份称取
８９
８
８９
６
８９
４
ＮＣ在Ｓ２ ｉ ， ａｌ ０， Ｏ等组分的 Ｓ２Ｚ Ｏ 作用下， 分解释放出
Ｃ２ １在高岭土中固定碳的参与下， 钦的氧化物被 ， 铁、
０ １ ２ ３ ４
Ｎ Ｃｌ 加 量Ｉ ｔ ａ 添 ｗ％
图２ ａ ｌ Ｎ Ｃ 添加量对白度的影响
２－０ 研磨后的土， ０３ｇ 添加一定比 相对于高岭土 例（
质量） ａｌ 的Ｎ Ｃ 充分混合后， 置瓷柑竭内， 放人马弗 炉中锻烧。缎烧升温的控制程序 ： ０ 常温） ２ Ｃ（ ５ 、
２０ 保温 １ ｍｎ－４０ 保温 １ ｍ ０１ Ｃ（ ０ ） ００ ｉ Ｘ Ｃ（ ０ Ｃ ０ ６ ， － ） ｎ ｉ
８ ％１ ７ ４ １ ０
高岭土极少， 绝大多数都含有其它矿物杂质， 如蒙脱 石、 伊利石、 金红石、 锐钦矿、 黄铁矿等， 并且高岭土 矿物主要成分一一高岭石， 其颗粒常吸附一些色素 离子， 如红色的氧化铁和黑色的有机碳， 然界存 而自
在的二氧化钦以金红石或锐铁矿的形式出现， 是红 色或黄红色的晶体， 这些因素导致天然高岭土多呈 灰、 褐、 蓝、 黄、 红、 绿等杂色， 限制了 其应用范围。 目 前， 在国际上缎烧高岭土已经成为一种标准 化造纸生产原料， 被用作造纸涂料和功能填料。 它能 够在略微降低甚至不降低纸张白 度和光学性能的情
（ ６ ｍｎ－８０ 保温 １ｍｎ－９０ （ 保温 ０ ）＋０＊（ ｉ － Ｃ ０ ）－００ 保温 ｉ ＋ Ｃ ６ ｍｎ一自 ０ ） 然冷却至室温。 ｉ ＮＣ添加量对高岭土白 ａｌ 度的 影响曲线， 见图２ ． 表明： ①缎烧能有效提高白度， 不添加 Ｎ Ｃ 缎烧就 ａｌ 能增至 ８． ％； ９ ６ ②当Ｎ Ｃ 的添加量至３ 范围内， ４ ａｌ ％ Ｎ Ｃ 添加量越多， ａｌ 缎烧土的白度提高越大； ＮＣ ＠ ｌ ａ 的添加量在 ３ 时， 度达最大值 ９． ％， ％ 白 ０ ７ 继续增加 ３ 添加量白度反而下降。
Ｋ ｙ ｒｓ ａｅｍａｉ ｋｏｎ ｓ ｇ ｇ ｎ ｓ ｃｓ ｆ ｅ ｄｒ ｐｐｒ ｋ ｇ ｌ ｒｉｎ ｂｉ ｔ ｓ ｐｏｅｓ ｎ ｐｗ ｅ ｅｗ ｄ ｏ － ｎ ａ ｉ ａｉ ｒｈ ｅ ｒ ｉ ｏ
我国高岭土产品由于种类少、 档次低， 高质量级 别的高岭土每年仍需进口。估计２０ 年， ０５ 我国造纸 高岭土需求量约为 ２ 万 ｔ占国内总需求量的９ ％ ２ ， ． ０ ｍ其中 ， 优质缎烧高岭土需求量约为 １万 ｔ 今后几 ０ 。
化 成Ｆ０２ 变 ｅ３ １［ ］ －
媛烧法： ００一１ Ｃ ６０ ００媛烧的高岭土， 经 Ｃ １ ０ 白度 提高， 是因为生成了 熔融聚合体， 这同样增加了其光 散射空隙［且在 １５℃以下缎烧成的高岭土产品， １ ９ ， ００ 可获得较好的吸油值和大的比表面积。高岭土中固 定碳含量一般为 ２ 左右，存在于高岭石结晶体间 ％ 隙中， 使高岭土呈现灰黑或灰白色。 这种高岭土常采 用高温氧化焙烧法除碳来提高其白 度， 但高岭土的
况下， 取代现有工艺中 应用的５％ ６％ ｉ ， ０ －０ 的Ｔ ２ Ｏ从
而显著降低造纸填料和涂布方面的成本囚 文献【 。 习 报 道的在涂料中添加缎烧高岭土， 与未经锻烧的高岭 土及碳酸钙混用，既提高了涂布白纸板的油墨吸收 性， 也提高了其白 度和紧度。 常见的增白除杂方法包括： 连二亚硫酸盐法、 酸 溶氢气还原法、 浮选法、 酸处理和锻烧等问 。本研究 分步采用研磨、连二亚硫酸盐法、酸处理和锻烧等 法， 考察各法对提高茂名水洗高岭土白 度的效果， 探 讨其影响规律和最佳反应条件。 ， 增白机理探讨
， 省佛山市 广东 科技发展基金资助项目 项目 （ 编号： ００６） ０ ４１ ４ ３
第２ 卷第２ ９ 期
非金属矿
２０ 年 ３ ０６ 月
研磨： 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， 增加了其光散射空 隙， 使其光散射系数增大， 同时空气 一 粒子截面的光 散射增加了不透明度， 引起界面上的光散射增强而 提高了其白 ７ 度［ ｌ ０ 增白 食盐（ａｌ 添加剂： Ｎ Ｃ， 熔点为 ８１ ） ０＇ 。在高 Ｃ 温（０｀ 缎烧时， ９０ Ｃ） 被蒸发的Ｎ Ｃ 离子化合物沉积 ａｌ 笼罩在高岭土表面，甚至沿着有机碳燃烧分解出的 ｃ， ｏ 气氛， 扩散渗人到高岭土晶体中， 使得晶粒间距 被振动拉长、 拉宽， 形成开通的多孔结晶体， 同样也 增加了其光散射空隙， 从而产生增白 效果［ ［ １ ８ ０ 漂白剂： 连二亚硫酸钠（ 保险粉，ａ ２ａ 高岭 Ｎ ２Ｏ） Ｓ 。 土中存在的Ｆ２３ ｅ 既不溶于水， ０ 也难溶于稀酸。 在酸 性条件下， 连二亚硫酸钠作为一种强还原剂将氧化 铁中的三价铁还原为可溶的二价铁， 工艺上要立即 过滤洗涤除去二价铁，以防止其在空气中被重新氧
摘 要 造纸高 要求具备高白 高纯 岭土 度、 度及低钻度等良 好特性， 然而目 前我国高 岭土淆白 研究多 的 针对谋系 硬质高 岭土， 较少 而 针 对软质高 岭土。作者选取蛛合质Ｉ较好但白 度仍待提高的茂名软质高 岭土进行增白 研究， 通过研磨、 连二亚硫酸盐法、 酸处理和嫩烧等方法， 可
９０
４
含铁矿物， 如黄铁矿伊 Ｓ 菱铁矿（ Ｃ ） ｅ） ， Ｆ 仇 及褐铁矿 ｅ （ ２３ ０， 温焙烧时均会转变成Ｆ２３ Ｆ Ｏ． ） ｅ ３２ 在高 Ｈ ｅ ， ０ 造成
岁 侧 扭
９０
２
９０
０
原料发黄或呈砖红色，因此在焙烧过程中需进一步 除铁和钦。 ５０７０ 在 ５ ０℃高温焙烧高岭土时， 添加的
转化为低熔点、 高挥发性的ＦＣ （ ３５ ） ｅ１ 沸点 １０ 及 ３ Ｃ Ｔ ｌ沸点 １ － ， ｉ， Ｃ（ ３Ｃ 而碳则转化为Ｃ ６） Ｏ和Ｃ ２ ０， 从而
使碳、 钦与高岭土分离ｍ 铁、 ０
２ 增白工艺流程
研究认为， 这可能是因为高温锻烧至 ９０ ０℃的 ＮＣ 晶型也遭破坏， ａｌ 其熔融体不规则地包裹在尖晶 石晶 体的表面， 从而减少了光反射面积， 使产物白 度 降低。因此 ，锻烧试验 Ｎ Ｃ 的添加量不宜超 ａｌ
得到白度＞９％的高岭土精粉。 ２
关键词 造纸高 岭土 增白 工艺 精粉
Ｐ ｏ ｅ ｓ ｓ ａ ｃ ｏ Ｒ ｉｎ Ｂｉ ｔ ｓｆ Ｐｐｒ ｋ ｇ ｏ ｎ ｒ ｃ ｓ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｆ ｓ ｇ ｇ ｎ ｓ ａｅ ｍａｉ Ｋ ｌ ａ ｉ ｒｈ ｅ ｏ ｒ － ｎ ａ ｉ
Ｇ ｎ ｅ ｎ ２ｅｇ ｈａ ｎ Ｊｎｕ ’Ｗａｇ ｏｏ Ｈ ｎ ｉ ｇ ａＸ ｆ ｇ ｌ ｉ ｕｅ ｉ ａ ｎ Ｘａ ＝ ａ Ｌ ｏ ＝ ｉｂ ｉｎ ｘ
过３ ％０
斗 中即 高 石 铝 尖 石 化 团 量 程 ，偏 岭 向 硅 晶 转 时， 的 过
本增白 研究的具体工艺流程， ｔ 见图 ｏ
目 国内能够提供造纸高岭土产品的地区， 前， 主 要集中在广东的茂名、 湛江， 江苏的苏州， 河北的武 安、 沙河等地冈 。茂名高岭土类型为长英碎屑沉积风 化型沙质高岭土和混合岩风化残积型沙质高岭土， 已探明工业储量为２ 亿 ｔ ． ， ８ 其高岭石呈假六边型单 片状结构， 风化程度较高， 结晶好， 从造纸行业对涂 布料的质量要求看，白 度、 戮浓度、１ ３ Ａ２ 含量、 ２ ０ 一 ｐｍ粒级含量及高岭石的结晶形态等主要指标， 在
Ｃｎ ｒＣ ｉ Ｕ ｉ ｒｔ ｅｔ， ａ ｖ ｓｙ ｅ ｈ ｎ ｅｉ ｎ
ｏＧｏ ｉ ｃ ， ａ ４０７ ） ｆ ｓｅ ｅ Ｗ ｈｎ ０４ ｅ ｃｎ ｓ ｕ ３ Ａ ｓａ ａｅｍ ｋ ｇ ｌ ｒ ｅｓ ｌｎｃ ｒ ｔｉｉ， ａｈ ｈ ｈ ｅ ， ｐｒ ｎ ｌ ｉｏｔ Ｈ ｗｖ ， ｈ ｅ Ｐｐ －ａｉ ｋｏｎ ｕｓ ｅ ｅｅｔ ａｅｓ ｓｓ ｈ ｉ ｂｇｔ ｓ ｈ ｈ ｉ ａｄ ｖｃｓ ． ｅ ｒ ｏ ｔ ｒ ｂｒｔ ｒ ｎ ａ ｉ ｅ ｔ ｘ ｌ ｈ ｃｒｔ ｕ ｓ ｒ ｎ ｓ ｉ ｕｔ ｔｃ ｑ ｃ ａ ｃ ｃ ｇ ｉ ｇ ｙ ｏ ｓ ｉ ｏ ｅ ｎｗ － ｗ ｙ ｅ ｓ ｒ ｏｒｓｇ ｈ ｅ ｆ ｋｏｎ ｏｎ ｍ ｃ ａｏｔ －ｅ ｕ ｈｒｋ ｌ ｂｔ ａｏｔ ｋｏｎＴ ｉ ａｅｄｃｓ ｓ ｓ ｐ ｖ ｅ ｃ ｆ ｎ ｂｇｔ ｓ ｏ ａｌ ｉｆ ｄ ｈ ｕｃａｍ ａ ｒ ａ ａ 城 ｕｌｌ ｂｕｓ ｌ． ｐ ｒ ｕ ｅｗｙｔｉ ｒ ｅ ａ ｈ ａｉ ｒ ｎ ｓ ｉ ｓ ｉ ｉ ｒ ｕ ｕ ｂ ｏｌ ｓ ｅ ｏ ｄ ｉｅ ｏ ａ ｉ ｈ ｐ ｉ ｓ ａ ｏ ｏ ｔ ｔ ｔ ｆ ｓ ｓ ｍ ｔ ｂｇｔｓｏｓ ｋｏｎ Ｍ ｏ ｉ ｗ ｉ ｈ ｇｏ ｑａｔｉｇ ｅ ｌ ｕｎ ｓ ｉｅ ｉｂｇｔ ｓ Ｂ ｔ ｗｙ ｕｂ ｇｈｐｓｐｉ ｄｏ－ ｈ ｒｈ ｅ ｆ ｌ ｆｍ ｍｎ ｈ ｈ ｏｄ ｌ ｎ ｒ， ｏ ｃｎ ｎ ｈ ｅ ． ｈ ａｏｒ ｉ ， ｕ ｈｅ ｅ ｎ ｓ ｆ ａ ｉｒ ｉ ｏ ｔ ｏ ａ ｇ ｃ ａ ｓ ｕ ｉ ｅ ａ ｂｔ ｕ ｉ ｔ ｉ ｎ ｓ ｙ ｙ ｎ ｆ ｒ ｅ ｆ ｎ ｙｏ ｌ ｔ ｅ ｂ ｘ ｉ ｚ ｉ ， ｉｍ ｒｏ， ｉ ｔｎａｄ ｎｉ ａ ｇｔ ｐｗ ｅｗｔｅｃ ｓ ２ ｉｂ ｇｔ ｓ ｄ ａｏ ａ ｄ ｅ ｉ ｃｌｎ ｉ ｓ ｓ ｏ， ｎ ｆｅ ｄｒ ｘｅ ｏ９％ ｒｈ ｅ ． ｅ ｔｎ ｃ ｍ ｓ ｎ ａ ａｏ ｎ ｏ ｔ ｅ ｉ ｏ ｉ ｃ ｃ ｎ ｉ ｈ ｓ ｆ ｎ ｎ ｓ ｉ