硬质高岭土煅烧增白工艺研究

叶力佳

（北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京 102600）

硬质高岭土主要属于沉积型高岭土矿，主要赋存于煤层的顶、底板和夹层中，或单独形成矿层，一般含有一定量的碳质及少量的Fe2O3、TiO2、有机质等有色杂质，使其自然白度降低，限制了它的使用范围。煅烧是提高硬质高岭土的有效方法。同时，煅烧高岭土与普通高岭土相比，具有更好的化学稳定性、电绝缘性和油吸收性，并且耐火度提高，比表面积增大，密度减小。因此，煅烧高岭土在造纸、油漆、涂料、陶瓷、塑料制品等领域得到广泛的应用。

本研究以湖北某地硬质高岭土为研究对象，研究了其在煅烧过程中白度的变化规律，探索了提高煅烧高岭土白度的有效添加剂，获得了白度大于90%的煅烧高岭土，为该地高岭土的开发利用提供了技术支持。

1 试样及试验方法

1.1 试样

试样取自湖北某地的硬质高岭土。主要矿物成分为高岭石，含量大于93%，游离石英含量约3%，其他主要杂质矿物为金红石碎片及其同质多相变体锐钛矿、白钛石、碳质等，其主要化学成分为(%)：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 试验方法

(1)试样处理。

试验样经破碎、粗磨、超细粉磨至-2μm占92%作为煅烧试验样。

(2)煅烧试验。

称取一定量的超细高岭土、木炭等装入刚玉坩埚内，自然堆积；然后放入升温速度为3～6℃/min的马弗炉中；在预定温度恒温一定时间；自然降温至室温，取出测定其白度。

(3)添加剂增白试验。

称取一定量的添加剂与适量高岭土试样充分混合，装入刚玉坩埚内，自然堆积；然后放入升温速度为3～6℃/min的马弗炉中；在预定温度恒温一定时间；自然降温至室温，取出测定其白度。

2 试验条件对白度的影响

2.1 煅烧气氛

高岭土的煅烧气氛是指高岭土在煅烧过程中是氧化气氛还是还原气氛。通常，高岭土只有在合适的煅烧气氛下才能获得较好的白度效果。本试验通过坩埚加盖与不加盖及木炭添加量来控制不同的煅烧气氛。

试验条件：煅烧温度1000℃、恒温时间2h。试验结果见表1。

表1 煅烧气氛试验结果

由以上试验结果可知：在坩埚不加盖的条件下，无论添加或不添加木炭，煅烧高岭土的白度都不到80%，而且产品泛红。而在坩埚加盖、添加木炭控制合适的煅烧气氛条件下，煅烧产品的白度较高，可达88.29%。试验表明该煅烧高岭土的白度受煅烧气氛影响较大。

2.2 煅烧温度

试验条件：高岭土中木炭添加量为3%，恒温时间2h，坩埚加盖，煅烧温度不同。试验结果见表2。

表2 煅烧温度试验结果

由以上试验结果可知：在750～1000℃范围内，煅烧温度越高，产品白度越高，在煅烧温度达到1000℃时白度为88.33%，而煅烧温度高于1000℃时，产品白度不再进一步提高。因此，煅烧温度以1000℃为宜。

2.3 煅烧时间

试验条件：高岭土中木炭添加量为3%，恒温时间2h，坩埚加盖，煅烧温度1000℃，煅烧时间变化。试验结果见表3。

表3 恒温时间试验结果

由以上试验结果可知：当恒温时间为2 h时，产品白度为88.34%，再延长时间，白度变化不大。因此，煅烧时间以2h为宜。

2.4 木炭添加量

试验条件：煅烧温度1000℃，恒温时间2h，坩埚加盖，高岭土中木炭添加量变化。试验结果见表4。

表4 木炭用量试验结果

由以上试验结果可知：在木炭添加量在0～3%范围内，随木炭添加量的增加，产品白度也在增加；当木炭添加量大于3%时，白度变化不明显。因此，木炭添加量以3%为宜。

2.5 增白剂种类

试验条件：煅烧温度1000℃，恒温时间2h，坩埚加盖，高岭土中木炭添加量为3%，增白剂用量为5%，增白剂种类变化。试验结果见表5。

表5 增白剂种类试验结果

由以上试验结果可知：加入5%的CaCO3，煅烧高岭土的白度可以达到90.67% ，而其他增白剂效果不明显。

2.6 CaCO3用量试验

试验条件：煅烧温度1000℃，恒温时间2h，坩埚加盖，高岭土中木炭添加量为3%，以CaCO3为增白剂，其用量变化。试验结果见表6。

表6 CaCO3用量试验结果

从试验结果来看，不添加增白剂(CaCO3)时，白度为88.34%；增白剂加入量为5%时，白度达到最大值90.67%，白度仅提高2.32%。白度增加并不明显，但可以使白度达到90%以上。

3 结论

(1)试验表明：在合适的煅烧制度(气氛，温度、时间)下，该硬质高岭土煅烧白度可达88.34%，适量添加增白剂(CaCO3)白度可达90%以上。

(2)湖北某地硬质高岭土为优质高岭土，具备加工成双90型造纸涂料的条件。