專利名稱：一種珍珠巖尾礦組合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦物組合物及其制備方法和應(yīng)用，尤其涉及一種珍珠巖尾礦組合物及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我國珍珠巖加工業(yè)現(xiàn)狀為，多數(shù)企業(yè)以珍珠巖原礦、可膨脹珍珠巖砂和膨脹珍珠巖為主導(dǎo)產(chǎn)品，珍珠巖的利用局限于250μm以上的礦砂，其余粉礦作為尾礦丟棄。我國有亞洲最大、世界第二的特大型多種非金屬礦區(qū)。經(jīng)國家地質(zhì)部門多年的地質(zhì)勘探，探明非金屬礦總儲量高達(dá)7.36億噸，其中珍珠巖、膨潤土、沸石、凝灰?guī)r等工業(yè)儲量之大，質(zhì)量之佳，已馳名中外。該非金屬礦雖已開發(fā)多年，但資源并沒有得到充分合理利用。
以珍珠巖為例珍珠巖探明儲量為1.23億噸，占我國珍珠巖工業(yè)儲量的70％以上。該礦區(qū)200多家珍珠巖加工企業(yè)中，多數(shù)以珍珠巖原礦、可膨脹砂和膨脹珍珠巖為主導(dǎo)產(chǎn)品。珍珠巖的利用局限于250μm以上的礦砂，其余粉礦作為尾礦丟棄。礦砂生產(chǎn)過程中，有30％～40％的小于250μm珍珠巖尾礦產(chǎn)生，以2000年為例，大于250μm珍珠巖礦砂年產(chǎn)量為50萬噸，而小于250μm珍珠巖粉礦高達(dá)20萬噸以上，不僅嚴(yán)重造成資源浪費，而且又成為二次污染源。
圖1為非金屬礦珍珠巖礦砂制備方法流程圖。
國內(nèi)比較成熟的磨料產(chǎn)品有金剛砂、白剛玉，它們硬度高、耐磨性好，但價格高；氧化鈰柔軟度好，耐磨性好，但價格昂貴。它們的應(yīng)用，都受到了一定的限制。近年來，一種采用非金屬礦物為原料經(jīng)過深加工處理的磨料，在國外得到普遍使用，這類磨料原料豐富，硬度適中，價格低。填補了磨料家族的某些不足，開拓了磨料的應(yīng)用范圍。珍珠巖拋光磨料主要用于電視機(jī)玻殼、電腦顯示屏、光學(xué)玻璃儀器及玻璃工藝飾品的拋光，珍珠巖拋光磨料有嚴(yán)格的粒度分布要求和比重范圍，目前應(yīng)用最廣泛的珍珠巖拋光磨料為100#，是以大于250μm的珍珠巖原礦為原料，比重為2.2～2.4，硬度為5～6。
因此，以小于250μm的珍珠巖尾礦為原料制成的用于拋光磨料和填料用的非金屬產(chǎn)品還是空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種礦物組合物及其制備方法和應(yīng)用，尤其是提供一種珍珠巖尾礦組合物及其制備方法和應(yīng)用，填補了目前以小于250μm的珍珠巖尾礦為原料制成拋光磨料和填料產(chǎn)品的空白，有效利用了礦產(chǎn)資源，提高了產(chǎn)品的性能。
本發(fā)明就是針對產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，通過珍珠巖尾礦粉體制備、粉體表面改性等深制備方法，為綜合利用珍珠巖尾礦開辟一條有效的利用途徑。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種珍珠巖礦物組合物，主要含珍珠巖尾礦，所述珍珠巖尾礦主要含SiO2、Al2O3，所述組合物粒度為150μm以下；所述珍珠尾礦為粉料，所述粉料含SiO271±1％、Al2O312±1％?？梢允钦渲閹r加工業(yè)丟棄的粉料，以化學(xué)成分來恒量珍珠巖尾礦，同樣屬于優(yōu)質(zhì)資源；所述組合物粒度為44μm以下；所述組合物粒度可為20μm以下；所述組合物粒度分布百分比為粒徑44-150μm的占90～100％，粒徑44μm以下的占0～10％。
本發(fā)明的一種珍珠巖礦物組合物的制備方法，包括以下步驟選用小于250μm的珍珠巖尾礦，將其粗磨粉碎，然后氣流分級，礦料表面改性。
所述制備方法；還包括以下步驟所述粗磨粉碎是將珍珠巖尾礦粉碎，初步篩分收集粒徑150μm以下粒料；所述氣流分級是指干式渦流氣流分級，該分級法是將所述粗磨粉碎后所得粒徑150μm以下的該物料再分為小于44μm和大于44μm的兩種粒度級別；使所述氣流分級所得粒度小于44μm的粒料，進(jìn)入分配儲料倉中，以該粒料為100重量份計，加入鈦酸酯組合偶聯(lián)劑0.8-1.0重量份和表面活性劑脂肪酸0.8-1.0重量份進(jìn)行表面改性處理，所述表面改性反應(yīng)溫度為120℃～140℃，得主要含SiO2、Al2O3，粒度為44μm以下的所述礦物組合物；或，將所述氣流分級所得粒度小于44μm的粒料，經(jīng)氣流磨超細(xì)粉碎至2.5～10μm粒度，以該粒料為100重量份計，加入鈦酸酯組合偶聯(lián)劑0.8-1.0重量份或硅烷偶聯(lián)劑0.8-1.0重量份，以高速混合機(jī)進(jìn)行表面改性處理，所述處理反應(yīng)溫度為90～100℃，得主要含SiO2、Al2O3，粒度為20μm以下的所述礦物組合物；所述表面改性設(shè)備為高速混合機(jī)，尤其為GH-10DY型高速混合機(jī)，中間試驗為GH-200DY型高速混合機(jī)，轉(zhuǎn)速可為900～1000轉(zhuǎn)/分；將所述氣流分級所得粒度大于44μm的粒料，進(jìn)行篩分，再按粒徑44-150μm的占90～100％，粒徑44μm以下的占0～10％的比例調(diào)配，制得主要含SiO2、Al2O3，具有上述粒度分布的礦物組合物。
所述組合物的制備方法，還包括以下步驟將所述篩分后大于150μm的粒料返回上述粗粉碎、氣流分級及以后的步驟。
所述粗磨粉碎設(shè)備為雷蒙磨粗粉碎機(jī)，尤其為改進(jìn)型4R-3216雷蒙磨；所述氣流分級設(shè)備尤其為干式FJJ-III型空氣分級機(jī)。
本發(fā)明還提供主要含SiO2、Al2O3，粒度為44μm以下的所述礦物組合物在PVC塑料方面的應(yīng)用，所述礦物組合物作為填充PVC塑料填料用；所述填料與PVC塑料填料比例為2∶5。
本發(fā)明還提供主要含SiO2、Al2O3，粒度為20μm以下的所述礦物組合物在電纜護(hù)套膠料方面的應(yīng)用，所述礦物組合物作為電纜護(hù)套膠料填充料用；特別是用于填充補強氯丁電纜護(hù)套膠料用。
本發(fā)明還提供主要含SiO2、Al2O3，粒徑44-150μm的占90～100％，粒徑44μm以下的占0～10％的礦物組合物在電視機(jī)玻殼、電腦顯示屏、光學(xué)玻璃儀器及玻璃工藝飾品拋光方面的應(yīng)用，將所述組合物用作拋光磨料。
為達(dá)到滿足橡膠、塑料、油漆涂料和粘合劑等高分子材料行業(yè)更高檔次需求，為使珍珠巖微粉和相關(guān)有機(jī)高分子更好進(jìn)行界面結(jié)合，以達(dá)到填充補強和改善制品物理機(jī)械性能的目的，本發(fā)明在制備粒度為44μm以下的礦物組合物時，采用鈦酸酯偶聯(lián)劑和表面活性劑，對細(xì)粒級中間產(chǎn)品進(jìn)行微粉表面改性處理；在制備粒度為20μm以下的礦物組合物時，對超細(xì)粉體進(jìn)行表面改性深加工，經(jīng)氣流磨超細(xì)粉碎，再表面改性是采用鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑對珍珠巖超細(xì)粉體進(jìn)行表面處理；尤其采用鈦酸酯偶聯(lián)劑為單烷氧基不飽和脂肪酸型，所述單烷氧基不飽和脂肪酸型鈦酸酯偶聯(lián)劑化學(xué)分子式為
采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性處理，處理反應(yīng)溫度為90～100℃。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果1、本發(fā)明公開了一種珍珠巖尾礦組合物及綜合利用深加工新方法及應(yīng)用。該方法以珍珠巖尾礦為原料，采用選擇性粗粉碎、控制分級、超細(xì)粉碎和粉體表面改性技術(shù)，合理有效地利用了珍珠巖尾礦。所獲得的珍珠巖拋光磨料產(chǎn)品，大于150μm粒級含量為零，小于44μm粒級含量小于10％，完全可以滿足電視機(jī)玻殼、電腦顯示屏和其它玻璃儀器的拋光。所獲得的珍珠巖礦物填料用于填充PVC塑料和氯丁電纜護(hù)套膠料，制品性能達(dá)到或超過GB3830-83和GB7594.7-87標(biāo)準(zhǔn)。
2、本發(fā)明是針對我國珍珠巖產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，通過所述工藝技術(shù)，為綜合利用珍珠巖尾礦開辟了一條有效的利用途徑。本發(fā)明具有工藝簡單、流程穩(wěn)定、產(chǎn)品附加值高、建設(shè)費用低、易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、有利于環(huán)境保護(hù)和資源充分合理利用等特點。
3、本發(fā)明表面改性產(chǎn)品，即粒度為150μm以下的珍珠巖礦物填料活性指數(shù)大于90％，20μm以下的珍珠巖礦物填料活性指數(shù)大于95％。
4、本發(fā)明試驗結(jié)果表明，改性珍珠巖填充PVC塑料各項力學(xué)性能指標(biāo)均超過GB3830-83標(biāo)準(zhǔn)，明顯優(yōu)于未改性珍珠巖。如果對制品的性能指標(biāo)要求不高，未改性珍珠巖粉體同樣可以作為填充材料。
5、本發(fā)明完成實驗室試驗、中間試驗，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。


圖1為非金屬礦珍珠巖礦砂制備方法流程圖。
圖2為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1珍珠巖尾礦填料產(chǎn)品所述產(chǎn)品含SiO271％、Al2O312％，所述填料組合物粒度為140μm，加入量10Kg，表面活性指數(shù)95％；其制備工藝為采用小于250μm珍珠巖尾礦粉料為原料，采用粗粉碎、控制分級、加入鈦酸酯組合偶聯(lián)劑4Kg和表面活性劑脂肪酸4Kg，在高速混合狀態(tài)下，控制物料溫度130℃制備而成。
制備的珍珠巖尾礦填料產(chǎn)品應(yīng)用于PVC塑料填充補強，按GB3830-83標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，珍珠巖尾礦為4Kg，PVC10 Kg，試驗測試結(jié)果見表1。
表1 改性珍珠巖填充PVC塑料試驗測試結(jié)果

本發(fā)明試驗結(jié)果表明，改性珍珠巖填充PVC塑料各項力學(xué)性能指標(biāo)均超過GB3830-83標(biāo)準(zhǔn)，明顯優(yōu)于未改性珍珠巖。如果對制品的性能指標(biāo)要求不高，所述未改性珍珠巖粉體同樣可以作為填充材料。
實施例2珍珠巖尾礦填料產(chǎn)品所述產(chǎn)品含SiO272％、Al2O313％，所述填料組合物粒度為15μm，加入量10Kg，表面活性指數(shù)96％；其制備工藝為采用44μm以下珍珠巖尾礦粉料，經(jīng)氣流磨超細(xì)粉碎，加入硅烷偶聯(lián)劑9Kg和表面活性劑脂肪酸6Kg，在高速混合狀態(tài)下，控制物料溫度100℃制備而成。
采用本發(fā)明制備的珍珠巖礦物填料2，珍珠巖尾礦為2Kg，PVC 5Kg，應(yīng)用于填充補強XH-03A氯丁電纜護(hù)套膠橡皮電線電纜膠料，按GB7594.7-87標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，制品物理機(jī)械性能測試結(jié)果見表2。
表2 制品物理機(jī)械性能測試結(jié)果


本發(fā)明測試結(jié)果表明，改性珍珠巖填充補強XH-03A氯丁電纜護(hù)套膠各項性能指標(biāo)均達(dá)到GB7594.7-87標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)工藝證實，添加改性珍珠巖的膠料比較容易混煉均勻，輾出的膠片表面光滑，無氣泡和麻紋；膠料擠出容易，擠出電纜表面光滑，無氣泡，無砂眼，無熟皮現(xiàn)象。和煅燒改性高嶺土相比，改性珍珠巖直接利用珍珠巖尾礦而不需要煅燒，生產(chǎn)成本低，具有較強的市場價格優(yōu)勢。
實施例3珍珠巖拋光磨料產(chǎn)品所述產(chǎn)品含SiO271％、Al2O312％，加入量10Kg；所述拋光磨料組合物粒度分布小于150μm含量為100％，44μm以下粒級含量5％。其制備工藝為采用小于250μm珍珠巖尾礦粉料為原料，采用粗粉碎、干式渦流氣流分級和控制分級方法，分級物料大于150μm產(chǎn)品，返回粗粉碎、干式渦流氣流分級作業(yè)，分級物料小于44μm產(chǎn)品進(jìn)入分配料倉，作為下步作業(yè)的原料；而小于150μm，大于44μm的產(chǎn)品就是制備的珍珠巖拋光磨料。以珍珠巖尾礦為原料與以珍珠巖原礦所制備的珍珠巖拋光磨料技術(shù)指標(biāo)對比結(jié)果見表3。
表3 珍珠巖原礦/尾礦制備的拋光磨料技術(shù)指標(biāo)對比結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種珍珠巖礦物組合物，主要含珍珠巖尾礦，所述珍珠巖尾礦主要含SiO2、Al2O3，所述組合物粒度為150μm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的珍珠巖礦物組合物，所述組合物粒度為44μm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的珍珠巖礦物組合物，所述組合物粒度為20μm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的珍珠巖礦物組合物，所述組合物粒度分布百分比為粒徑44-150μm的占90～100％，粒徑44μm以下的占0～10％。
5.一種珍珠巖礦物組合物的制備方法，包括以下步驟選用粒度小于250μm、主要含SiO2、Al2O3的珍珠巖尾礦，粗磨粉碎；氣流分級；礦料表面改性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的珍珠巖礦物組合物的制備方法，還包括以下步驟所述粗磨粉碎是將珍珠巖尾礦粉碎，初步篩分收集粒徑150μm以下粒料；所述氣流分級是指干式渦流氣流分級，該分級法是將所述粗磨粉碎后所得粒徑150μm以下的該物料再分為小于44μm和大于44μm的兩種粒度級別；使所述氣流分級所得粒度小于44μm的粒料，進(jìn)入分配儲料倉中，以該粒料為100重量份計，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑重量份0.8-1.0和表面活性劑脂肪酸重量份0.8-1.0進(jìn)行表面改性處理，所述表面改性反應(yīng)溫度為120℃～140℃，得主要含SiO2、Al2O3，粒度為44μm以下的所述礦物組合物；或?qū)⑺鰵饬鞣旨壦昧６刃∮?4μm的粒料，經(jīng)氣流磨超細(xì)粉碎至2.5～10μm粒度，以該粒料為100重量份計，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑0.5-1.3重量份或硅烷偶聯(lián)劑0.5-1.3重量份，以高速混合機(jī)進(jìn)行表面改性處理，所述處理反應(yīng)溫度為90～100℃，得主要含SiO2、Al2O3，粒度為20μm以下的所述礦物組合物；將所述氣流分級所得粒度大于44μm的粒料，進(jìn)行篩分，再按粒徑44-150μm的占90～100％，粒徑44μm以下的占0～10％的比例調(diào)配，制得主要含SiO2、Al2O3，具有上述粒度分布的礦物組合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的珍珠巖礦物組合物的制備方法，還包括以下步驟將所述篩分后大于150μm的粒料返回上述粗粉碎、氣流分級及以后的步驟；所述硅烷偶聯(lián)劑重量份為0.8-1.0。
8.權(quán)利要求1或2所述礦物組合物在PVC塑料方面的應(yīng)用，所述礦物組合物作為填充PVC塑料填料用。
9.權(quán)利要求3所述礦物組合物在電纜護(hù)套膠料方面的應(yīng)用，所述礦物組合物作為電纜護(hù)套膠料填充料用。
10.權(quán)利要求4所述礦物組合物在電視機(jī)玻殼、電腦顯示屏、光學(xué)玻璃儀器及玻璃工藝飾品拋光方面的應(yīng)用，將所述組合物用作拋光磨料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦物組合物、尤其是珍珠巖尾礦組合物及其制備方法和應(yīng)用。所述組合物是以小于250μm珍珠巖尾礦粉料為原料，通過粗粉碎、控制分級、超細(xì)粉碎和粉體表面改性技術(shù)制備而成。制得的珍珠巖拋光磨料產(chǎn)品，小于150μm粒徑的粒料含量可達(dá)100％，44μm以下粒徑含量小于10％，可用于電視機(jī)玻殼、電腦顯示屏和其它玻璃儀器的拋光；所獲得的珍珠巖礦物填料還可用于填充PVC塑料和氯丁電纜護(hù)套膠料。
文檔編號C09C3/08GK1566220SQ03142650
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月10日
發(fā)明者劉新海, 李一波 申請人:中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所