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高岭岩中的主要有用矿物成分是高岭石族矿物,其间也大多含有不同的杂质,是否要进行选矿,要视原矿质量和需要剔除的矿物成分而定。高岭石的化学式为 Alz03-2SiOz·2H2o。高岭土的物理特性及工业性能取决于它的成矿时代和成矿环境、矿物组成与化学成分,其中粒度也是决定高岭土性质的关键因素。以上因素之间是互相制约的,它们对高岭土的物理特性和工艺性能均有影响。在高岭土的应用中,尤其是在煤系高岭岩的应用中,在目前阶段绝大多数是利用它的矿物成分和化学成分。
夹带作用,以容易进入高岭土层间的有机物作夹带剂,将大分子有机物夹带进入层问形成新的有机复合物.夹带反应速率快,进程简单,也是目前应用较广泛的方法,但取代作用不完全.影响高岭土插层的因素还有:高岭土的粒度、水、温度、压力、pH等.粒度影响插层反应的速率和完全程度(插层率).颗粒太小,反应速率太慢;对于较大颗粒,反应速率快,但插层率降低,反应难于进行完全.反应体系中含有一定量的水有利于提高插层反应速率,在纯相中,有机分子之间呈氢键键合或由偶极缔合,形成网状或环状.在常温下,自由或未成键分子数量.由于水或其他极性分子的加入,使纯液相连接结构被破坏,未成键分子比例增加,有利于插层作用进行.温度对插层反应的主要影响是提高反应速率,缩短插层作用时间,但温度过高会加剧分子热运动,影响插层进行.所以选择适当温度在插层过程中很重要.压力对插层影响比温度小,压力作用会加快有机分子对高岭土层间氢键的破坏作用,为插层提供空间,提高反应速率,但压力太高会降低高岭土有序度,影响插层速率.另外,有些插层反应还必须在碱性或酸性介质中才能发生,碱性太强和酸性太强会对反应不利。
高岭土的表面化学改性主要是采用预处理法,工艺方法一般有3种:湿法、半干法和干法。
(1)湿法工艺由于需要制浆、脱水和干燥等过程,工艺复杂,特别是脱水过滤,如果矿物颗粒粒径小于1250目,将极为困难和复杂。
(2)半干法改性工艺是在搅拌器中边搅拌粉体,边将适量的水、改性剂及其助剂的混合物加入,同时加热到一定温度,反应一定时间后即完成改性剂与矿物粉体的偶联作用。反应后的产物呈非常薪稠状态,再经稍微干燥即得改性产品。半干法工艺省去了脱水过程,因此生产效率较高。
由于在湿法和半干法工艺中加入了较多的水、偶联剂和助剂的混合物,再通过搅拌混合,粉体颗粒很容易全部与偶联剂分子接触,从而使改性剂分子容易均匀地包覆在颗粒表面。所以这两种工艺所需搅拌机的转速不要求很高,设备造价比较低。
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