[发明专利]一种利用煤矸石制备纳米级煅烧高岭土粉体的方法

说明书

本发明提供利用煤矸石制备纳米级煅烧高岭土粉体的方法，包括如下步骤：1)煤矸石为原料，利用破碎设备和粉碎设备对原料进行破粉碎处理并得到破粉碎料，之后对所述破粉碎料进行筛分；然后利用磁选设备对物料进行第一次物理除杂；2)对除杂后的物料进行粉磨；3)步骤2)得到的物料采用湿式磁选设备进行第二次物理除杂；之后对得到的料浆进行干燥；将干燥后的物料与增白剂混合，煅烧；4)将步骤3)得到的物料进行干磨，并对干磨后的物料进行超细粉磨；5)步骤4)所得物料采用湿式磁选设备进行第三次物理除杂，之后进行过滤、干燥、干磨和打散。本发明提供的方法可以制得纳米级煅烧高岭土。

技术领域

本发明涉及利用煤矸石制备纳米级超细煅烧高岭土粉体的方法，属于煤矸石资源化利用领域。

背景技术

高岭土的用途多种多样，随着经济的发展各行各业对高岭土的需求量急速增加，对高岭土的质量要求越来越高，天然高岭土资源也日渐枯竭，煅烧高岭土是对天然高岭土的一个很好替代。市售的煅烧高岭土产品最小的粒度都是在2μm左右，其细度已不能满足某些应用领域的要求。纳米级煅烧高岭土(细度≤500nm)具备独特的优异特性，可替代优质的天然高岭土，广泛应用于电子陶瓷、造纸、环保涂料、塑料、橡胶等行业。由于其颗粒尺寸小，将其用于橡胶、塑料中，可使橡胶、塑料的力学强度、耐磨性、耐腐蚀性以及材料本身的加工性能得到极大的改善；将其作添加剂加入涂料中，有助于提高涂料吸附性、稳定性、耐脏性、耐褪色性和抗腐蚀性等性能；纳米级煅烧高岭土作为原料用以制备陶瓷，可以使陶瓷具有更高的硬度、极大的韧性和良好的延展性；同时纳米级煅烧高岭土作为一种新型混凝土矿物掺合料添加到混凝土中，具有改善混凝土的工作性和耐久性、减少水泥的自收缩等方面的作用。

制备煅烧高岭土的原料为煤系高岭土，其在我国储量丰富，是我国特有的宝贵资源，它以煤矸石的形式与煤层伴生在一起，但其长期作为煤矿的固体废弃物被堆放和填埋，不但污染矿区环境，同时也是对这种潜在资源的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种利用煤矸石制备纳米级煅烧高岭土粉体的方法，通过该方法可以制得纳米级煅烧高岭土，得到符合粒度和白度要求的纳米级煅烧高岭土粉体。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：

一种利用煤矸石制备纳米级煅烧高岭土粉体的方法，包括如下步骤：

1)以Al₂O₃含量为30.0-48.0ωt％、SiO₂含量为26.0-50.0ωt％的煤矸石为原料，利用破碎设备和粉碎设备依次对原料进行破碎和粉碎处理并得到破粉碎料，之后利用筛分设备对所述破粉碎料进行筛分，得到最大粒径≤1.0mm的物料；

然后利用磁选设备对物料进行第一次物理除杂，通过第一次物理除杂除去破粉碎设备带入的铁屑和原料中富集的大粒磁性染色杂质颗粒；

在一些具体实施方式中，在准备原料时，对原料进行水洗和拣选，得到满足要求的原料，之后再进行上述的破碎和粉碎处理。

2)对除杂后的物料进行粉磨，粉磨后物料的出料粒度(d₅₀)控制为4.0-20.0μm之间；

3)步骤2)得到的物料采用湿式磁选设备(例如微细粉湿式磁选机)进行第二次物理除杂，进一步除去破粉碎设备带入的微粒铁屑和原料中富集的细粉状磁性染色杂质；之后对得到的料浆进行干燥；将干燥后的物料与增白剂混合，在强氧化气氛下(例如在气氛炉中持续通入氧气)煅烧至900-1200℃，并在该温度下保温5.0-10.0小时，通过该煅烧过程完成对物料的化学除杂和增白过程；

4)将步骤3)得到的物料进行干磨，并对干磨后的物料进行超细粉磨，在进行所述超细粉磨时以聚丙烯酸铵和/或三聚磷酸钠为助磨剂；