(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104211074 A(43)申请公布日 2014.12.17
(21)申请号 201410483275.5(22)申请日 2014.09.19
(71)申请人段清印
地址056000 河北省邯郸市复兴区西石门工
人村73号(72)发明人段清印
(74)专利代理机构济南日新专利代理事务所
37224
代理人李光林(51)Int.Cl.
C01B 33/26(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页权利要求书1页 说明书4页
(54)发明名称
一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺(57)摘要
本发明公开了一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺，包括以下步骤破碎、跳汰、研磨、选粒、氧化、磁选、过滤、脱水、烘干、锻烧，即得高白度高岭土，由于采用了上述技术方案，由于采用了上述技术方案，本发明的最大优势在于，摆脱了传统的生产工艺中投资大，产品质量差，波动大，生产成本高，操作不便等不利因素，实现了投资小、成本低、质量稳定、操作便利、绿色环保的生产工艺；通过本发明所述制备工艺可实现煤矸石的高效利用；脱铁脱钛效果好，产品合格；因为电解液循环使用不排放，所以没有任何环境污染问题。
CN 104211074 A CN 104211074 A
权 利 要 求 书
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1.一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
A、破碎，将原矿煤矸石破碎，破碎的粒度为0.1mm～2mm；B、跳汰，将步骤A中破碎的煤矸石进行跳汰作业，分离出粗粒黄铁矿；C、研磨，再将步骤B中剩余矿粒研磨至0.047mm～0.1mm；D、选粒，将步骤C中的矿粒注入螺旋溜槽进行重选，分离出其中的细粒黄铁矿；E、氧化，将步骤D中重选后的矿粒进行电化学氧化处理，形成高岭土浆液；F、磁选，将高岭土浆液进行强磁磁选；G、过滤；H、脱水；I、烘干；J、锻烧，即得高白度高岭土。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤E中，电解液为3％-5％的NaOH溶液。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤E中，电压4.0-5.2V、电流0.8-1.5A/Kg高岭土、阳极和阴极面积比为5～3:1、电极材料阴阳极均为20Cr18Ni9Ti、高岭土粒度为325目、温度为室温、时间为10min-30min、耗电量为3kwh/T。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤F中，选用磁场强度为5000ks强磁磁选机。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤J中，采用链条式连续高温微波炉。
6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤J中，掺入20％-30％的强吸波材料。
7.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于：所述强吸波材料为掺杂金属的立方碳化硅。
8.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤J中，掺入20％-30％的同质异象的经550℃煅烧的偏高岭土。
9.根据权利要求1、6、7或8其中之一所述的制备工艺，其特征在于：所述煅烧温度为800℃，时间为15min-20min。
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CN 104211074 A
说 明 书
一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺
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技术领域
本发明涉及一种制备工艺领域，具体地说，涉及一种利用煤矸石制备高白度高岭土的工艺。
[0001]
背景技术
在冀中和冀南地区密集的分布着许多大型的国营煤矿，这些煤矿在生产优质煤炭
的同时，又每天产出数以万吨计的煤矸石，这些煤矸石堆集成山，占用大量的耕地，而且矸石中的硫会自燃，产生大量的有害气体，另外还可以通过氧化污染地下水资源。[0003] 现在有人用煤矸石来生产内燃砖，但其附加值很低。通过对煤矸石进行化学分析，发现其中绝大部分以高岭土为主，化学上称之为煤系高岭石，可占到煤矸石的重量的70％，甚至更高，高岭土是陶瓷、橡胶、塑料、造纸、油漆、催化剂载体，耐火材料等等的优质原料，其价格都在千元甚至更高。
[0004] 目前陶瓷厂对其需求量很大,伴随着房地产的开发和人们生活水平的不断提高，其需求量和使用范围日益扩大，开发煤系高岭土资源，有相当可观的经济效益和环境效益，但由于煤系高岭石在形成和开采过程当中混入少量的铁钛等矿物，造成煅烧白度不高，极大的影响了其在工业上的应用，所以必须对其进行净化处理。[0005] 关于高岭土的脱铁钛问题有好多学者做过研究，也有许多相关文献见诸报道。如高梯度磁选，浮选，选择性絮凝，连二亚硫酸钠化学漂白等等，但这些方法都达不到理想效果，而且成本高，还会造成环境污染，从而影响了实际应用。
[0002]
发明内容
[0006] 本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种经济实用，操作方便，效果能满足市场要求，又绿色环保的利用煤矸石制备高白度高岭土的工艺。[0007] 为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：[0008] 一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：[0009] A、破碎，将原矿煤矸石破碎，破碎的粒度为0.1mm～2mm；[0010] B、跳汰，将步骤A中破碎的煤矸石进行跳汰作业，分离出粗粒黄铁矿；[0011] C、研磨，再将步骤B中剩余矿粒研磨至0.047mm～0.1mm；[0012] D、选粒，将步骤C中的矿粒进行重选，分离出其中的细粒黄铁矿；[0013] E、氧化，将步骤D中重选后的矿粒进行电化学氧化处理，形成高岭土浆液；[0014] F、磁选，将高岭土浆液进行强磁磁选；[0015] G、过滤；H、脱水；[0017] I、烘干；[0018] J、锻烧，即得高白度高岭土。
[0016]
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说 明 书
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作为一种改进：[0020] 所述步骤E中，电解液为3％-5％的NaOH溶液。[0021] 所述步骤E中，电压4.0-5.2V、电流0.8-1.5A/Kg高岭土、阳极和阴极面积比为5～3:1、电极材料阴阳极均为20Cr18Ni9Ti、高岭土粒度为325目、温度为室温、时间为10min-30min、耗电量为3kwh/T。[0022] 作为进一步的改进：[0023] 所述步骤F中，选用磁场强度为5000ks强磁磁选机。[0024] 作为再进一步的改进：[0025] 所述步骤J中，采用链条式连续高温微波炉。[0026] 所述步骤J中，掺入20％-30％的强吸波材料；[0027] 所述强吸波材料为掺杂金属的立方碳化硅。[0028] 作为另一种优化方案：[0029] 所述步骤J中，掺入20％-30％的同质异象的经550℃煅烧的偏高岭土。[0030] 作为再进一步的改进：[0031] 所述煅烧温度为800℃，时间为15min-20min。[0032] 由于采用了上述技术方案，本发明的最大优势在于：
[0033] (1)摆脱了传统的生产工艺中投资大,产品质量差,波动大,生产成本高,操作不便等不利因素，实现了成本低、操作方便、投资小的目的；
[0034] (2)通过本发明所述制备工艺可实现煤矸石的高效利用；[0035] (3)脱铁脱钛效果好,产品合格；
[0036]
(4)因为电解液循环使用不排放，所以没有任何环境污染问题。
具体实施方式
[0037] 实施例1：
[0038] 首先多次对原料煤矸石矿进行了组分和XRD物相分析结果如下：
[0039]
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说 明 书
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针对以上的物相分析，确定了以下的高白度高岭土的制备工艺：[0041] 一种利用煤矸石制备高白度高岭土的制备工艺，包括以下步骤：[0042] A、破碎，将原矿煤矸石破碎，破碎的粒度为0.1mm～2mm；[0043] B、跳汰，将步骤A中破碎的煤矸石采用非对称正弦波跳汰机进行跳汰作业，分离出粗粒黄铁矿，脱铁率为63％；。两次重选后其中的绝大部分黄铁矿已被脱除.[0044] C、研磨，再将步骤B中剩余矿粒研磨至0.047mm～0.1mm；[0045] D、选粒，将步骤C中的矿粒泵入螺旋溜槽进行重选，分离出其中的细粒黄铁矿；[0046] E、氧化，具体操作方法：将步骤D中重选后的矿粒进行电化学氧化处理，螺旋溜槽中流出的矿物注入电解池中，先在电解池中配制3％-5％的NaOH电解液，电解池的阳极,阴极,分别连接直流电源的正极和负极,将重选后的高岭石以20％-30％固含量加入到电解液中，通入直流电在搅拌的情况下进行电化学反应，形成高岭土浆液，其中，操作参数为：电压4.0-5.2V,电流0.8-1.5A/Kg高岭土，阳极和阴极面积比为5～3:1，电极材料阴阳极均为20Cr18Ni9Ti，高岭土粒度为325目，温度为室温，时间为10min-30min。完毕后电解液少量补碱后可反复使用，耗电量为3kwh/T。首先高岭石中的铁矿物在NaOH作用下生成Fe(OH)2，此反应在阴极进行:
[0047] 阴极反应:(Fe2+)+2NaOH＝Fe(OH)2+2(Na+)；[0048] 8OH-+2FeS+7O2＝2Fe(OH)2+4(S04)2-+2H2O；[0049] 阳极反应:2Fe(OH)2+O2＝2Fe(OH)3；
[0050] 阴极产生的Fe(OH)2和阳极产生的Fe(OH)3反应会生成强磁性的Fe3O4，即：Fe(OH)2+2Fe(OH)3＝Fe3O4+H2O；[0051] F、磁选，将高岭土浆液进行强磁磁选，即将经过电化学处理的高岭土浆液泵入强磁选机中进行磁选，煤矸石经过电化学处理后,其中的弱磁性铁矿物被氧化成强磁性的Fe3O4,其磁性增加4-9倍，用普通的强磁就能得到较好的选矿指标,所以选用磁场强度为5000ks强磁磁选机，磁选后高岭土原料中的93％以上的铁钛杂质已被脱除，达到了陶瓷级
[0040]
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说 明 书
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和造纸涂布级对原料的要求；[0052] G、过滤；[0053] H、脱水；[0054] I、烘干；[0055] J、锻烧，生产中采用链条式连续高温微波炉(青岛科朗特科技股份有限公司制造),高岭土属于弱吸波材料,为了提高加热效率,在其中掺入20％-30％的强吸波材料，此强吸波材料为经过掺杂金属的立方碳化硅，焙烧完成后与产品分离，再循环使用，或者用同质异象的经550℃煅烧的偏高岭土，煅烧后一起作为产品使用，其中在此步骤中煅烧温度为800℃，时间为15min-20min，锻烧后其白度可达到90以上即得高白度高岭土可以满足陶瓷，造纸，橡胶和塑料填料的要求。
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