本發(fā)明屬于化學(xué)工程與工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種由伊利石黏土礦生產(chǎn)伊利石粉的工藝流程。

背景技術(shù)：

伊利石具有光滑、明亮、松軟、絕緣性好、耐熱及遮蓋率高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于造紙、塑料、橡膠、油漆、化妝品、線纜絕緣材料、陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域。伊利石中還富含鉀、鋁等礦物質(zhì)，對其進(jìn)行化學(xué)加工能夠生產(chǎn)鉀肥、活性氧化鋁以及活性硅粉等工業(yè)產(chǎn)品。又因伊利石粉末粒徑小，比表面積大，具有特有的曾鍵結(jié)構(gòu)，可作為低成本的吸附劑，應(yīng)用于藍(lán)藻、核污染、工業(yè)廢水等環(huán)境領(lǐng)域。

伊利石主要以二種形式存在于自然界，一種是堅(jiān)硬的礦石，主要分布在南方如浙江、河南、河北及西北地區(qū)陜西等省，并已形成比較成熟的生產(chǎn)工藝如圖1所示。另一種是黏土礦,主要分布在江西、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古等地區(qū)。由于形成原因等，黏土礦形式的伊利石含量相對較少，開發(fā)較晚，加之技術(shù)等方面的原因，一般采用圖1的生產(chǎn)工藝，也有廠家根據(jù)資金、技術(shù)及產(chǎn)品需求等實(shí)際情況采用圖2或圖3的生產(chǎn)工藝，最為簡單的生產(chǎn)方式是圖3的攪拌打漿制粉，也是最原始的生產(chǎn)工藝。

圖1的工藝過程為：礦土從礦山運(yùn)到制粉工廠，先對礦土進(jìn)行破碎(也有在礦山直接破碎的)，裝入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨破碎，球磨后的漿體進(jìn)入剝片機(jī)中進(jìn)一步粉碎，并達(dá)到一定粒度。剝片后再進(jìn)行酸洗以除去其中的Fe²⁺、Fe³⁺，再進(jìn)入離心機(jī)中離心分離，除去大部分水分，脫除部分水的漿體泵入板框過濾機(jī)中，經(jīng)板框過濾后，伊利石漿體成為含水量25％～30％的濾餅，若作濕原料使用如造紙等，便可直接包裝并成為產(chǎn)品。濾餅經(jīng)過干燥器干燥，可獲得伊利石干粉，再經(jīng)包裝成為含水率較低的伊利石干粉產(chǎn)品。

此工藝比較傳統(tǒng)，技術(shù)比較成熟，在我國中小企業(yè)已運(yùn)行多年。無論礦土原料含量如何，更不用考慮礦石還是礦土，經(jīng)此工藝處理，最后都能得到礦粉。此生產(chǎn)過程缺點(diǎn)是設(shè)備磨損高，能耗高，更主要的是粉料組成會隨礦石原料組成的變化而變化，因此實(shí)際粉料中除伊利石外，還有硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽等其他無機(jī)物，有的地方也有較低含量的有機(jī)物。因此，受組成影響，此伊利石粉只能做一些低端產(chǎn)品的原料，生產(chǎn)效益不高。

如圖2所示的的工藝過程相對上述工藝簡單一些，其過程為：黏土礦運(yùn)到風(fēng)化場地，先經(jīng)初級破碎，一般是用挖掘機(jī)進(jìn)行剝離，較大的黏土塊被分離成小塊，經(jīng)制粉廠的日曬、風(fēng)吹，其水分散失，特別是礦土塊表面要達(dá)到干爽，再經(jīng)破壞達(dá)到一定尺寸，然后此礦土裝入干燥器內(nèi)干燥。干燥后物料再送入粉碎機(jī)中粉碎，直接得到伊利石干粉。

此工藝過程相對球磨粉碎，使用的設(shè)備少，工藝顯得更簡單，可操作性強(qiáng)。但此工藝存在問題較多，一是不能得到純度較高的伊利石粉。在機(jī)器進(jìn)行粉碎時，所有進(jìn)入到粉碎機(jī)的礦土都無法選擇的被粉碎，導(dǎo)致生產(chǎn)出來的伊利石粉很難滿足純度要求較高的一些產(chǎn)品的需要。二是工藝中風(fēng)化或風(fēng)干場地會很大。伊利石黏土礦中水分極難散失，礦土塊越大，風(fēng)干時間越長，有時可能會達(dá)數(shù)月。為了加快黏土礦的風(fēng)干速度，就得減小黏土礦塊的尺寸，目前還沒有太好的辦法處理。另外，干燥設(shè)備干燥的是表面風(fēng)干的粘土礦塊，土塊的大小影響干燥設(shè)備的尺寸及操作參數(shù)，礦土塊很難弄得尺寸很均勻，一旦有內(nèi)部未干透的黏土礦進(jìn)入到粉碎機(jī)中，粉碎過程中會糊死粉碎機(jī)，使其不能正常運(yùn)行，生產(chǎn)中一旦出現(xiàn)這種情況，解決的唯一辦法就是拆開粉碎機(jī)，人工進(jìn)行清理，使生產(chǎn)不可能連續(xù)運(yùn)行。而且，干燥黏土礦塊能耗很大，生產(chǎn)不連續(xù)，一定會造成生產(chǎn)效益低下，甚至虧損。

如圖3所示的工藝中，黏土礦從礦山運(yùn)到礦粉廠經(jīng)初級破碎直接送到一級攪拌打漿槽中，大塊礦土在攪拌槳作用下，經(jīng)過水力沖刷變成小塊，經(jīng)過大孔濾網(wǎng)落入二級攪拌槽中，網(wǎng)上部分不時地被清理出去，落入二級攪拌槽中個頭相對小一點(diǎn)的礦土塊，在攪拌槳的作用下，經(jīng)過水力沖刷，細(xì)小的伊利石顆粒隨水通過濾網(wǎng)成為漿液，再經(jīng)板框過濾機(jī)過濾、干燥，得到伊利石干粉。二級攪拌打漿網(wǎng)上物料也被定時清理，工藝中一、二級攪拌斷斷續(xù)續(xù)，完成打漿生產(chǎn)過程。

此工藝為原始的水洗打漿過程，只是手工操作換成機(jī)器攪拌。設(shè)備結(jié)構(gòu)相對簡單，可以制得一定量的伊利石粉。工藝中不足處較多。第一，一級攪拌之前物料也要進(jìn)行初級破碎，不然過大塊頭的黏土礦裝到攪拌打漿機(jī)中，機(jī)器帶不起來，嚴(yán)重時燒壞電機(jī)或紐偏、折斷攪拌槳，生產(chǎn)再無法進(jìn)行。第二，黏土礦中有石塊存在，攪拌槳槳葉磨損嚴(yán)重，有時不到一個月，原本很厚、很強(qiáng)的攪拌葉磨沒了。第三過濾網(wǎng)上部的塊狀料，有時沖刷不干凈，會有5—10％的伊利石洗不下來，造成制粉的原料浪費(fèi)。第四、伊利石粉的粒度范圍較大，雜質(zhì)比較多，尤其顆粒細(xì)小的硅酸鹽，產(chǎn)品純度不高。

以上三種工藝過程生產(chǎn)中都有使用先例，各存在利與弊，最大弊病是產(chǎn)品純度問題。針對現(xiàn)有技術(shù)不足，考慮現(xiàn)有礦土的特點(diǎn)，開發(fā)更合理工藝、設(shè)計(jì)高效生產(chǎn)設(shè)備，已成為利用伊利石的迫切需要。

因此現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中亟需要一種新型的技術(shù)方案來解決這一問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種由伊利石黏土礦生產(chǎn)伊利石粉的方法，使用先進(jìn)的設(shè)備，使工藝流程更合理，更緊湊，能耗更小，環(huán)境污染更低，可以更大效率的提高生產(chǎn)效益。

一種由伊利石黏土礦生產(chǎn)伊利石粉的方法，其特征是：包括以下步驟，

步驟一、取伊利石黏土礦，置于伊利石黏土礦水力打漿機(jī)中，通過高壓水沖擊將伊利石黏土礦打碎，分離其中粒徑大于100目的雜質(zhì)，獲得粒徑小于100目的伊利石漿體；

步驟二、將所述步驟一獲得的伊利石漿體置于板框過濾機(jī)中，獲得含水量20％～30％的濕粉，濕粉經(jīng)干燥機(jī)干燥獲得干粉；

將所述步驟一獲得的伊利石漿體置于多出口旋液分離器中，進(jìn)行粒度分級，分別獲得漿體Ⅰ、漿體Ⅱ以及漿體Ⅲ；

漿體Ⅰ的粒度為600目以上，含95％～98％體積的伊利石；將漿體Ⅰ置于膜分離器中，去除漿體Ⅰ中30％～40％體積的水；將去水后的漿體Ⅰ經(jīng)過板框過濾機(jī)過濾獲得濕粉；濕粉經(jīng)干燥機(jī)干燥獲得伊利石粉末物料Ⅰ；

漿體Ⅱ的粒度為200目～600目，含90％～95％體積的伊利石；將漿體Ⅱ置于膜分離器中，去除漿體Ⅱ中30％～40％體積的水；將去水后的漿體Ⅱ經(jīng)過板框過濾機(jī)過濾獲得濕粉；濕粉經(jīng)干燥機(jī)干燥獲得伊利石粉末物料Ⅱ；

漿體Ⅲ的粒度為300目以上，含78％～82％體積的石英；將漿體Ⅲ置于膜分離器中，去除漿體Ⅲ中30％～40％體積的水；將去水后漿體Ⅲ經(jīng)過板框過濾機(jī)過濾獲得濕粉；濕粉經(jīng)干燥機(jī)干燥獲得伊利石粉末物料Ⅲ。

所述膜分離器選用外旋流限流道膜分離器。

通過上述設(shè)計(jì)方案，本發(fā)明可以帶來如下有益效果：一種由伊利石黏土礦生產(chǎn)伊利石粉的方法，使用先進(jìn)的設(shè)備，使工藝流程更合理，更緊湊，能耗更小，環(huán)境污染更低，可以更大效率的提高生產(chǎn)效益。采用的打漿設(shè)備為伊利石黏土礦水力打漿機(jī)、分級設(shè)備及脫水的外旋流限流道膜分離設(shè)備都是新開發(fā)設(shè)備，在工藝中起重要作用；設(shè)備投資少，操作靈活性大，工藝過程連續(xù)性強(qiáng)，無廢棄物產(chǎn)生，節(jié)能降耗。通過本工藝方法獲得的產(chǎn)品類別多，純度高，能更好滿足市場需求，擴(kuò)大銷售量，提高企業(yè)生產(chǎn)收益。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：

圖1為本發(fā)明一種由伊利石黏土礦生產(chǎn)伊利石粉的方法現(xiàn)有技術(shù)的一種流程示意圖。

圖2為本發(fā)明一種由伊利石黏土礦生產(chǎn)伊利石粉的方法現(xiàn)有技術(shù)的另一種流程示意圖。

圖3為本發(fā)明一種由伊利石黏土礦生產(chǎn)伊利石粉的方法現(xiàn)有技術(shù)的第三種流程示意圖。

圖4為本發(fā)明一種由伊利石黏土礦生產(chǎn)伊利石粉的方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

伊利石開發(fā)利用的首步就是從伊利石黏土礦中將伊利石提取出來。如圖4所示，經(jīng)過測試，黏土礦中伊利石含量在40％～45％，其余為石塊、硅酸鹽等雜質(zhì)。礦土剛采出時水含量較大，黏度較大,因其中含有石塊,硬度也比較大。本發(fā)明的工藝流程為伊利石黏土礦從礦山用挖掘機(jī)挖出后運(yùn)送到制粉工廠，再由鏟車裝到水力打漿機(jī)中，在高壓水作用下黏土礦被打碎，大顆粒的石英、碳酸鹽等雜質(zhì)被打漿機(jī)隔離出來，小顆粒伊利石及石英等進(jìn)入水中成為伊利石漿體。漿體由泵送出，根據(jù)粉體用途和需要，漿體可以直接進(jìn)入板框過濾機(jī)，制出含水量20％～30％的濕粉，也可將濕粉干燥，得到干粉產(chǎn)品；

或者經(jīng)過多出口旋液分離器進(jìn)行粒度分級，分別得到600目以上粒度、伊利石體積含量95％～98％的漿體，200目以上至600目之間粒度、伊利石體積含量90％～95％的漿體，以及粒度300目以上粒度、石英含量80％左右的漿體。

三種漿體再分別經(jīng)過膜分離器脫去其中30％～40％體積的水，然后經(jīng)過板框過濾器過濾，不經(jīng)干燥得到濕粉，或經(jīng)過干燥得到粉末物料。也可制出粒度與純度較寬泛的粉體，即打漿后的漿體直接用泵送入板框過濾機(jī)脫水，再經(jīng)干燥，得到伊利石粉。漿體行進(jìn)路線可通過閥門控制，粉體產(chǎn)品粒度可通過過濾器過濾網(wǎng)孔徑、旋液分離器操作參數(shù)調(diào)整。

本發(fā)明所用伊利石黏土礦水力打漿機(jī)也稱為伊利石礦土旋轉(zhuǎn)打漿機(jī)，其原理為利用水力沖擊力作用在礦土上，將伊利石黏土打碎，小粒徑的伊利石進(jìn)入水中形成漿體，大顆粒的石英、石塊等被過濾出去，物料推進(jìn)靠打漿筒自身結(jié)構(gòu)完成。

多出口旋液分離器將漿體中粒度差距較大、密度不同的顆粒進(jìn)行分級分離，是得到不同粒度范圍的伊利石粉及一定粒度的石英粉的關(guān)鍵設(shè)備，其原理為依據(jù)漿體中顆粒粒度、密度不同，在漿體旋流流動時，產(chǎn)生的曳力、受到的阻力以及重力的不同，使?jié){體在旋流器內(nèi)形成粒度、密度不同的區(qū)域，再將不同區(qū)域的漿體從不同出口放出，經(jīng)過濾、干燥，得到不同粒度、不同密度(主要指伊利石與石英)的粉體。

外旋流限流道膜分離器基于乳液破乳研究的啟示，在外旋流膜分離器的流道中加入一個限制流體流動軌跡的螺旋板(限流道)，強(qiáng)制流體按進(jìn)入分離器的初始狀態(tài)運(yùn)動，加強(qiáng)流體對膜件表面的沖刷與清理，使膜件細(xì)孔不會短時間被堵死，增加其使用時限，使設(shè)備能更長時間的連續(xù)運(yùn)行。由于伊利石漿體中伊利石顆粒粒度較細(xì)，用板框過濾機(jī)過濾時阻力很大，當(dāng)需要濾餅達(dá)到一定厚度時，時間較長，壓降很大，是制粉過程中效率相對較低的操作單元。因此，減小過濾負(fù)荷，一定程度上就是在提高生產(chǎn)效率。

外旋流限流道膜分離器主要利用不銹鋼燒結(jié)網(wǎng)作為分離元件，將部分水與顆粒分開。其目的是減小板框過濾的負(fù)荷，縮短過濾時間，提高運(yùn)行效率。經(jīng)過不同濃度的伊利石漿體脫水測試，其脫水能力可達(dá)漿液中水總質(zhì)量的30％～40％，大大減輕后續(xù)板框過濾的壓力，提高過濾效率。已經(jīng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，加入限流道的分離器比沒加限流道的分離器運(yùn)行時間提高10倍以上。

板框過濾機(jī)就是根據(jù)產(chǎn)能選擇定型產(chǎn)品，根據(jù)伊利石粉粒度要求安裝相應(yīng)型號的濾布。過濾操作中，可將濾出的水循環(huán)到打漿用水池中，繼續(xù)循環(huán)打漿使用，不需向外排放，排除污水處理壓力。

干燥設(shè)備是工藝中能耗大戶，也是影響經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。根據(jù)干粉的粒度要求等選用一定型號的旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥設(shè)備，將粉料的干燥、粉碎在同一臺設(shè)備中進(jìn)行，國內(nèi)目前有多家企業(yè)生產(chǎn)這類設(shè)備。

現(xiàn)代化工技術(shù)的關(guān)鍵問題之一就是設(shè)計(jì)制造更有效單元操作設(shè)備，并根據(jù)需要使其得到單元操作設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，使工藝過程更合理，更緊湊，能耗更小，環(huán)境污染更低，最大效率的提高生產(chǎn)效益。本發(fā)明的流程使黏土礦中提取伊利石生產(chǎn)過程達(dá)到新的技術(shù)高度，極具開發(fā)與應(yīng)用潛力，對伊利石的開發(fā)利用會有更大促進(jìn)作用。