戴金河，褚 強(qiáng)

（1.南京中船綠洲機(jī)器有限公司，江蘇 南京 210039；2.蘇州中材非金屬礦工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004）

高嶺土精制濃縮工藝及設(shè)備

戴金河1，褚 強(qiáng)2

（1.南京中船綠洲機(jī)器有限公司，江蘇 南京 210039；2.蘇州中材非金屬礦工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004）

旋流器、蝶式分離機(jī)和臥式離心機(jī)在高嶺土濃縮精制工藝中有其各自特點。本文介紹了碟式分離機(jī)的特點、參數(shù)、結(jié)構(gòu)及其在高嶺土精制濃縮中的應(yīng)用。

高嶺土；精制；分離機(jī)；濃縮設(shè)備

1 前言

我國高嶺土精制產(chǎn)品的收集采用壓濾干燥和噴霧干燥兩種工藝來完成。前者主要用在砂質(zhì)水洗土，高嶺土礦漿濃度要求20%～30%，后者主要用在煤系煅燒高嶺土，礦漿濃度要求40%～50%。高嶺土在精制過程和最終產(chǎn)品中，往往以分散狀態(tài)存在，精制過程中只有讓高嶺石顆粒充分地分散，一般濃度在20%以下，才能進(jìn)行有效的分離加工，這不僅影響選礦加工工藝，還影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

分散與濃縮是高嶺土評價和精制加工過程中的重要環(huán)節(jié)，在高嶺土應(yīng)用中有著十分重要的作用，在某些應(yīng)用如造紙涂料、橡膠補強(qiáng)劑和陶塑復(fù)合材料方面, 是一個不可忽視的因素。從文獻(xiàn)報道上看[1]，以往對高嶺土的分散研究積累較多，對濃縮工藝涉及很少。由于選礦要求及礦山實際情況，分散和精制不可能在高濃度(>40%)下完成，尤其是高質(zhì)量高嶺土產(chǎn)品往往是處在細(xì)粒級和懸浮狀。另外，高嶺土的尾礦回收利用時，機(jī)選出的高嶺土礦漿濃度都比較低，達(dá)到5%。為了提高加工效率，選擇合適的濃縮設(shè)備非常重要。

茂名水洗高嶺土是我國砂性高嶺土加工利用的典型工藝，本文將重點加以介紹。由于風(fēng)化土礦石較疏松，加上南方雨季時間長，降雨量大，故采用水采。礦石在水槍高壓水沖擊下，基本解離，只要控制適當(dāng)?shù)臐舛群头稚l件，即可直接進(jìn)入選礦作業(yè)，縮短了制漿等工藝環(huán)節(jié)，節(jié)省了投資和成本。茂名水洗土采取的這種簡單加工流程，不用細(xì)磨，直接通過分散分離然后濃縮獲得造紙涂料級產(chǎn)品，該方法是目前最廉價的生產(chǎn)工藝。

2 高嶺土濃縮設(shè)備和使用特點

高嶺土濃縮是利用原漿物質(zhì)不同區(qū)域間的密度差，按自然沉降或機(jī)械離心分級兩種工藝將高密度漿料進(jìn)行分離。由于微細(xì)顆粒在重力場的條件下沉降速度很慢,微米級顆粒所需沉降時間可能長達(dá)數(shù)十小時，顯然生產(chǎn)效率太低，因此選擇適合的濃縮設(shè)備非常重要。

各種設(shè)備及使用特點如下：

旋流器是一種簡單、高效的濃縮設(shè)備，結(jié)構(gòu)如圖1所示，廣泛用于細(xì)顆粒的分離，其分離粒度一般不小于10μm，一般旋流器分離顆粒的粒徑為3～25μm。由圖1可知水力旋流器是由圓桶和圓錐組成的容器，無回轉(zhuǎn)部件，依靠切向加料產(chǎn)生旋流，由此產(chǎn)生的剪切作用，將破壞產(chǎn)生的團(tuán)塊，更有利于原漿的分散分離。

圖1 旋流器結(jié)構(gòu)示意

圖2 碟式離心機(jī)結(jié)構(gòu)示意

碟式離心機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示，這種分級機(jī)內(nèi)裝有一組錐型碟片，物料從中心引入，沉降在每個碟片通道內(nèi)兩碟片中上碟片的下表面上，顆粒的沉降運動是分級過程的第一階段，往往是決定性的階段，第二階段是顆粒在碟片表面上向下、向外滑向碟片周圍，緊接著沉降在轉(zhuǎn)鼓上，較細(xì)顆粒隨液流帶出，從而達(dá)到分離的目的。碟式離心機(jī)的轉(zhuǎn)速高，分離因素大(即離心加速度/重力加速度的值)一般在3 000～15 000g之間。當(dāng)量沉降面積大，可以達(dá)到(30～300)×103m2，甚至更高。因此碟式離心機(jī)具有體積小，生產(chǎn)能力大，分離效果好等特點。設(shè)備優(yōu)點在于分離粒度接近1μm，適用于液相分離或超細(xì)低濃度礦漿濃縮。

WL型臥式離心分級機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖3所示。它主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋推料器、差速器、機(jī)殼、機(jī)座等部分組成，轉(zhuǎn)鼓和螺旋推料器安裝在差速器里，同向旋轉(zhuǎn)只有微小的差速，待分離物料由進(jìn)料管進(jìn)入料倉，與轉(zhuǎn)鼓幾乎同步旋轉(zhuǎn)，顆粒進(jìn)入離心力場，迅速分層，低密度料由溢流環(huán)溢出，高密度料被拋出周邊，在推料器的作用下向前運動由排渣口排出。該類型的離心機(jī)，分離因素可達(dá)2 400g，可用于1～10μm物料的分離，固體含量可高達(dá)50%。

圖3 WL型臥式離心機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

根據(jù)茂名高嶺土原漿濃度和顆粒度在實際應(yīng)用中采用碟式離心機(jī)取得的效果較好。離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有一組碟片，通常情況下為60～200片，相應(yīng)地把轉(zhuǎn)鼓空間分成等同于碟片數(shù)量的分離空間，從而縮短沉降距離，大幅度增大了沉降面積，達(dá)到改善和提高分離效果及大處理量的目的。

3 碟片式離心機(jī)的應(yīng)用

廣東省茂名高嶺土以其高有序度的假六邊形片狀結(jié)晶、天然粒度細(xì)、白度高、粘度低、儲量大而聞名于世, 已成為我國紙張涂布高嶺土的重要生產(chǎn)基地。高嶺土濕法加工工藝包括泥料的分散、分級、雜質(zhì)分選和產(chǎn)品處理等幾個階段。一般原則流程為：原礦→水采→分散→除砂→旋流器分級→離心機(jī)分級→磁選(或漂白)→濃縮→壓濾→干燥→填料級或造紙涂料級產(chǎn)品。

高嶺土礦石在水槍的高壓沖擊下碎散, 砂漿用泵送入螺旋分級機(jī)除砂, 再用水力旋流器分選。分選后的粗精礦經(jīng)離心分級機(jī), 分出涂料級和填料級產(chǎn)品，臥螺離心分級機(jī)進(jìn)料礦漿濃度為17%，分離出的溢流漿料濃度為8%。溢流經(jīng)漂白、磁選、壓濾、干燥、包裝后出廠為涂料級產(chǎn)品; 底流排出經(jīng)壓濾、包裝后出廠，為填料級產(chǎn)品。主要生產(chǎn)設(shè)備包括: 水槍、螺旋分級機(jī)、水力旋流器、臥螺離心分級機(jī)、高梯度磁選機(jī)、壓濾機(jī)、干燥機(jī)。

單片狀結(jié)構(gòu)高嶺石經(jīng)簡單工藝處理即可直接應(yīng)用于造紙涂料。主要產(chǎn)品有三類，分別是氣刀土、刮刀土和干粉，前兩類附加值相對較低。因此生產(chǎn)附加值較高的高質(zhì)量干粉成為眾多廠家的追求。碟式離心機(jī)應(yīng)用于臥式離心機(jī)分離后的輕相經(jīng)漂白后的水洗、濃縮工序，除去高嶺土水溶液中的Fe2+離子，以提高高嶺土成品的質(zhì)量。分離機(jī)進(jìn)料的高嶺土漿料參數(shù)為：粒度-2μm≥90%、濃度8%～11%。

高嶺土碟式離心機(jī)有原型和新型兩種機(jī)型，本次生產(chǎn)驗證試驗根據(jù)高壓壓濾機(jī)進(jìn)漿濃度要求選擇了新型機(jī)。新型機(jī)在材料和結(jié)構(gòu)上做了改進(jìn)，主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)見表1。

表1 碟式離心機(jī)主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)

經(jīng)幾個月的運行試驗，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠、振動小、噪音低，振動速度2mm/s，噪聲為83dB(A)，分離性能有較大提高，完全達(dá)到了工藝設(shè)計的要求，超過了國外進(jìn)口機(jī)水平。試驗結(jié)果見表2。

4 結(jié)語

根據(jù)生產(chǎn)實際條件選擇適合的加工設(shè)備是非常必要的。從市場看，高級紙張、高檔油漆涂料、陶瓷釉料、高檔橡膠和塑料制品對精制高嶺土的需求越來越大，而且精制高檔的高嶺土經(jīng)濟(jì)價值遠(yuǎn)超低檔產(chǎn)品。據(jù)介紹，全世界年產(chǎn)的4 000萬t高嶺土中，純度高、白度高、光澤好、粒度均勻分布在0.2～2μm之間的優(yōu)質(zhì)高嶺土占三分之一，其銷售額卻占了70%，因此精制高嶺土的市場需求看好。碟式離心機(jī)在生產(chǎn)高檔高嶺土的濃縮工藝中的運用，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，減少占地面積，為我國高嶺土濕法工藝提供高效可靠的濃縮設(shè)備。

表2 高嶺土碟式離心機(jī)濃縮工藝試驗結(jié)果

[1]戴勁草,許承晃.高嶺土分散與高濃泥漿液化的研究[J].華僑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1990,11(3):303-307.

[2]RUSHTON A, WORD A S, HOLDICH R G.固液兩相過濾及分離技術(shù)[M].朱企新,許莉,譚蔚,譯.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[3]孫啟才,金鼎五.離心機(jī)原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987.

Thickening Technology and Equipment Used in Refining Kaolin

DAI Jin-he1, CHU Qiang2
(1. CSSC Nanjing Luzhou Machine CO., Ltd., Nanjing 210039, China; 2. Suzhou SINOMA Design &Research Institute of Non-metallic Minerals Industry Co., Ltd., Suzhou 215004, China)

Hydrocyclone, disc separator and horizontal centrifuge, separator, these methods have their characteristics in different fields for thickening kaolin liquid. The article mainly introduces characteristic on specification, structure of type disc separator, and application of which in concentration of kaolin liquid.

kaolin; purification; separator; thickening equipment

TQ051.8;P619.232

A

1007-9386(2012)04-0045-03

2012-03-30