【摘 要】用煤系高嶺（巖）土為原料加工的煅燒高嶺土，以其白度高、晶形好、孔隙率大、容重小、化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性好、遮蓋率強等特性，廣泛用于油漆涂料、造紙、橡膠、塑料、電纜、陶瓷等領(lǐng)域，在現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級進步中起重要作用。煅燒是用煤系高嶺巖生產(chǎn)煅燒高嶺土所必需的加工環(huán)節(jié)。影響煅燒高嶺土白度、吸油率、松容重、遮蓋率（光散射系數(shù)）及活性（活性Al2O3）等物化性能的因素很多，如給料粒度、煅燒溫度、升溫速度、物料煅燒方式和受熱均勻性以及煅燒設(shè)備等。本文系統(tǒng)的研究了恒溫煅燒時間對煤系煅燒高嶺土白度、吸油率、松容重、遮蓋率（光散射系數(shù)）及活性（活性Al2O3）等物化性能的影響。結(jié)果表明，恒溫煅燒時間對煅燒高嶺土的白度、遮蓋率等性能指標(biāo)有較顯著的影響，對煅燒高嶺土的松容重、活性有一定的影響，但對吸油率指標(biāo)影響較小。

【關(guān)鍵詞】煅燒時間；高嶺土；物化性能

一、前言

我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)高嶺土的國家之一，并順利將其應(yīng)用在各個行業(yè)中。非煤系高嶺土資源，我國的儲量排于世界第五位。煤系高嶺土的資源儲量居于世界首位。到2003年底，統(tǒng)計我國21省市的所有產(chǎn)地儲量，基礎(chǔ)總儲量為5.46億噸，探明遠景儲量及推算儲量為180.5億噸，大部分以煤層中夾矸、頂?shù)装寤騿为毜男问酱嬖谟谖覈鴸|北、西北和石炭-二疊紀(jì)煤系中，其中最多的資源分布在內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾煤田。另外，在產(chǎn)量上來看，我國的產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的78%，在世界上占有重要位置。高嶺土主要由小于2μm的微小片狀、管狀、疊片狀等高嶺石簇礦物（高嶺石、地開石、珍珠石、埃洛石等）組成，其主礦物成分是高嶺石和多水高嶺石，除高嶺石簇礦物外，還有蒙脫石、伊利石、葉蠟石、石英和長石等其它礦物伴生。高嶺土的化學(xué)成分中含有大量的Al2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。

在原料物相、化學(xué)組成、粒度組成、煅燒設(shè)備和方式以及煅燒溫度、升溫速度和其他條件一定的情況下，恒溫煅燒時間對煅燒土的白度、松容重、遮蓋率及活性等物化性能有何影響，是迄今尚未系統(tǒng)研究的課題。本文采用實驗室煅燒設(shè)備，深入研究了恒溫煅燒時間對煤系煅燒高嶺土物化性能的影響。

二、實驗樣品和研究方法

1、實驗樣品

煤系高嶺土樣品取自山某高嶺土有限公司，原料粒度d90=51μm，主要化學(xué)成份（%）為：SiO2，45.00；Al2O3，38.42；Fe2O3，0.31；TiO2，0.78；燒失量，14.28。將上述原料在立式行星四筒研磨機中超細(xì)研磨，制取細(xì)度d90=2μm的樣品，供檢測分析和煅燒實驗用。

2、實驗設(shè)備

馬弗爐；BT-1500型離心沉降式粒度分析儀，丹東百特測試設(shè)備服務(wù)中心產(chǎn)；ZBD型白度儀，鹿東機械廠產(chǎn)；Sartorious-R160型電子分析天平；水浴鍋。

3、實驗條件

恒溫煅燒溫度950℃；升溫速度475℃/h（7.9℃/min）；氧化氣氛。

4、測試方法

白度：

用白度儀測定。

吸油率：

稱取一定質(zhì)量（1g）的煅燒產(chǎn)品，用鄰苯二甲酸二丁酯滴定，使粉末團聚成一定硬度的團塊，根據(jù)油脂用量及煅燒產(chǎn)品質(zhì)量的比值（ml/g）得出產(chǎn)品吸油率。

松容重：

稱取一定質(zhì)量的煅燒產(chǎn)品放入量筒，手握量筒在橡膠墊上墩10次，每測一個樣品時，墩擊的力量、墩擊的次數(shù)及舉起量筒的高度都相同。由煅燒產(chǎn)品的質(zhì)量及墩擊后量筒的讀數(shù)相比的比值，即為產(chǎn)品的松容重。

活性：

煅燒高嶺土中的氧化鋁可分為兩類，一類在酸中具有良好的活性，一般稱之為活性鋁；

另一類為惰性鋁，在酸中活性很差。本法是以活性氧化鋁的量來衡量高嶺土煅燒產(chǎn)品的活性，可概括為：煅燒產(chǎn)品在一定條件下用鹽酸浸出活性氧化鋁（即活性鋁），加過量EDTA，與鋁等離子絡(luò)合，在pH=6時，用乙酸鋅溶液滴定過量的EDTA，然后加氟化鉀，使被EDTA絡(luò)合的鋁離子變成氟鋁絡(luò)離子并釋出等量EDTA，再用乙酸鋅溶液滴定釋出的EDTA，計算氧化鋁含量，可知產(chǎn)品活性。

光散射系數(shù)（遮蓋率）：配置濃度為60%的充分解離的煅燒土的水性分散體，用刮刀將分散體刮涂到平板玻璃上，涂層厚度0.018mm（0.007英寸），保持涂層均勻一致。置有濕涂層的平板玻璃于烘箱中烘干后，測定烘干后涂層的反射度，測定時，白度儀的波長為457nm。

計算式為：S=r/（1-r）W

式中：S，光散射系數(shù)，cm2/g；r，黑玻璃上煅燒土白度；W，黑玻璃上每m2煅燒土涂層的克數(shù)，g。

三、結(jié)果與討論

1、恒溫煅燒時間對煅燒高嶺土白度的影響

當(dāng)恒溫煅燒時間由2.0h延至4.0h，煅燒土的白度顯著提高；由4.0h進一步延長后煅燒土白度已基本穩(wěn)定。

因此，在恒溫煅燒時間達4.0h后，為提高產(chǎn)品白度而繼續(xù)延長煅燒時間，效果不明顯。

2、恒溫煅燒時間對煅燒高嶺土松容重的影響

在2.0h至4.0h范圍內(nèi)，隨恒溫煅燒時間的延長，煅燒土的松容重顯著下降，在4.0h時達最低值，繼續(xù)延長恒溫時間，煅燒土的松容重指標(biāo)又有所回升。

3、恒溫煅燒時間對煅燒高嶺土吸油率的影響

在2.0h至4.0h范圍內(nèi)，隨恒溫煅燒時間的延長，煅燒土的吸油率沒有變化，達4.0h后，吸油率略有增大，但增大幅度很小?？梢哉J(rèn)為，恒溫煅燒時間對煅燒土的吸油率指標(biāo)影響很小。

4、恒溫煅燒時間對煅燒高嶺土活性的影響

在2.0h至4.0h范圍內(nèi)，隨恒溫煅燒時間的延長，煅燒土的活性Al2O3含量有所提高，在4.0h時達到最大值，繼續(xù)延長恒溫煅燒時間，煅燒土的活性Al2O3反而下降。

5、恒溫煅燒時間對煅燒高嶺土遮蓋率的影響

在2.0h至4.0h范圍內(nèi)，煅燒土的遮蓋率隨恒溫煅燒時間的延長而顯著提高，在4.0h之后，煅燒土的遮蓋率仍有提高，但提高幅度較小。

6、恒溫煅燒時間對煅燒高嶺土物相的影響

恒溫煅燒時間不同，煅燒土的X衍射圖所反映的物相有所不同。

恒溫煅燒2.0h的煅燒土的X衍射圖表明，煅燒產(chǎn)品以非晶質(zhì)二氧化硅、莫來石及少量硅鋁尖晶石為主，但仍含少量未煅燒完全的高嶺石；恒溫時間為4.0h的煅燒土的X衍射圖表明，煅燒產(chǎn)品仍然以非晶質(zhì)二氧化硅、莫來石及少量硅鋁尖晶石為主，但基本上不再含未煅燒完全的高嶺石，而且莫來石的含量略有增加。

即恒溫煅燒時間對煅燒土的物相有一定的影響。在一定煅燒溫度下，恒溫時間過長，產(chǎn)品中的莫來石含量將增加，這也是恒溫時間長，產(chǎn)品活性下降的部分原因。

四、結(jié)論

1、恒溫煅燒時間，對煤系煅燒高嶺土的白度、松容重、活性Al2O3、遮蓋率有不同程度的影響。白度和遮蓋率隨恒溫煅燒時間延長的變化規(guī)律基本相近，即隨著恒溫煅燒時間的延長而顯著提高，至某一煅燒時間后達到最大值或趨于穩(wěn)定；松容重則在一定范圍內(nèi)隨恒溫煅燒時間的延長而減小，至某一最低值后又趨于增大；活性Al2O3在一定范圍內(nèi)隨恒溫煅燒時間的延長而提高，至某一最大值后又趨于下降；煤系煅燒土的吸油率隨恒溫煅燒時間的變化很??；一定溫度條件下，煅燒時間對煅燒土物相的變化有一定的影響。

2、在本實驗條件下，煤系煅燒高嶺土的最佳恒溫煅燒時間為4.0h。

五、結(jié)束語

雖然煅燒時間對煅燒高嶺土的物化性能有一定的影響，但是這并不妨礙高嶺土被運用到各行各業(yè)中。比如以煅燒高嶺土為原材料制成的土聚水泥有很多優(yōu)點，不僅有著有機高分子的的優(yōu)良性能，而且其工藝簡單，價格低廉，最重要的是能夠節(jié)省資源。

因此被稱為“綠色建筑材料”。再比如煅燒高嶺土MXK501P填加到農(nóng)用塑料棚膜可降低材料成本的同時大幅度提高紅外光阻隔能力，從而提高棚膜保溫性，添加3%MXK501P的0.1毫米厚棚膜紅外光阻隔率為88%以上，這可使夜間棚內(nèi)溫度提高1～3攝氏度，使農(nóng)作物早發(fā)芽、早成熟，既是在寒冷的季節(jié)里棚內(nèi)農(nóng)作物也照樣生長。

由此可見，煅燒高嶺土材料的研究和發(fā)展將直接影響著我國非金屬礦資源以及經(jīng)濟的建設(shè)、社會的發(fā)展。

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