CN112262113A - 在制造高纯度氧化铝时高岭土的干式制备 - Google Patents

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Abstract

一种用于在研磨和分离装置(1)中制备粗高岭土(R)的方法，所述研磨和分离装置具有研磨区段(13)和第一分离区段(16)，其中所述粗高岭土(R)是由至少以高岭土作为第一馏份(Fl)和至少包含石英的第二馏份(F2)形成的混合物，将所述粗高岭土(R)输送到所述研磨区段(13)中，其中所述第一馏份(Fl)通过磨碎至少部分地从所述粗高岭土(R)中析出，并且随后在所述第一分离区段(16)中将所述第一馏份(Fl)与所述第二馏份(F2)分离。

Description

在制造高纯度氧化铝时高岭土的干式制备
技术领域
本发明涉及一种用于制备粗高岭土的方法，所述粗高岭土是由至少以高岭土作为第一馏份和优选包含石英的第二馏份形成的混合物。
背景技术
高岭土，也被称为“陶瓷黏土”或“瓷土”，是天然存在的工业矿物，高岭土例如在陶瓷、塑料和造纸工业中，在制造漆、染料和橡胶时以及在化妆品和制药工业中具有多种用途。由于高的氧化铝含量，高岭土此外还作为用于高纯度氧化铝(英文“High PurityAlumina”，缩写HPA)的原料载体起作用。HPA由于例如在制造LED照明装置和显示器时应用于电子装置中而显得越来越重要。
高岭土从分解产物中获得，该分解产物被称为“粗高岭土”并且大多基本上由纯高岭土(也被称为“高岭石”)、石英和云母组成。用于获取高岭土的常规工艺基于湿式制备。为此目的，在机械式粉碎之后借助破碎机在洗涤滚筒中悬浮所述粗高岭土，由此由所述原料制成悬浮液。石英砂和粗云母沉淀下来。通过多层筛对高岭土馏份进行湿筛分。为了提高产率，可以借助水力旋流分离器再次分离产物。通常，在从水溶液中获得作为固体的经制备的高岭土之前，执行进一步的筛分以实现明确限定的晶粒大小或者说颗粒大小的晶粒带
Figure BDA0002821440560000011
和/或除去杂质和残余物。这借助于压滤机繁琐地进行。
用于制备粗高岭土的已知湿式方法例如在文献DE 1 088 404 A、DE 690 30 020T2和EP 0 193 109 B1中进行了描述。
粗高岭土悬浮液的制造和加工以及高岭土作为固体的回收是资源和能量耗费的。该方法是复杂的。时间耗费、必要的资源和成本并不能容易地减少。
发明内容
本发明的任务在于，改进粗高岭土的制备，尤其是降低时间耗费以及资源和能量消耗。
该任务利用具有权利要求1的特征的用于制备粗高岭土的方法解决。有利的改进方案从从属权利要求、本发明的下面的图示以及优选的实施例的说明中得出。
根据本发明的方法用于制备粗高岭土，所述粗高岭土是由至少包含高岭土或高岭石作为第一馏份和至少包含石英的第二馏份形成的混合物。
术语“高岭土”和“高岭石”在本文中同义地使用并且表示下面已知的由具有晶体化学组成Al4[(OH)8|Si4O10]的高岭土-蛇纹岩-基团形成的层状硅酸盐。这两种馏份由颗粒组成，该颗粒被理解为是指相应组成成分的颗粒状聚集体。由于如上所定义的粗高岭土的组成，第一馏份的颗粒在此倾向于比第二馏份的颗粒更轻或更细。在本文中，制备尤其是指将高岭土从粗高岭土的其它组成成分、尤其是石英和必要时云母中分离出来。此外，所述制备可以包括制造高岭土的特定的颗粒大小或晶粒大小。
根据本发明，粗高岭土的制备至少部分地在具有研磨区段和第一分离区段的研磨和分离装置中进行。应当注意，名称“第一”和“第二”不意味着顺序、次序等，而是仅用于在语言上进行区分。
将粗高岭土首先输送到研磨区段，在研磨区段中将第一馏份通过磨碎至少部分地、但优选基本上完全从粗高岭土中析出。为此目的，研磨和分离装置可以具有输入区段，粗高岭土经由该输入区段输送到装置的由外壳限定的内腔中。研磨和分离装置可以具有大致轴向对称的结构，其中在该情况下，输入区段优选处于该装置的上部区域的中央，从而粗高岭土基本上在中央沿重力方向被输送到研磨和分离装置的内腔中。应当指出的是，名称“上”、“下”等相对于重力方向是可见的并且通过研磨和分离装置的按规定的应用而被明确限定。
在将粗高岭土在研磨区段中研磨并且将第一馏份从粗高岭土中析出之后，将第一馏份在第一分离区段中与第二馏份分离。
借助于研磨和分离装置的制备方法完全可以在没有繁琐的湿相情况下进行。在制备高岭土直至可能制造高纯度氧化铝的过程中，可以省略各种工艺步骤，例如产物的过滤和煅烧/干燥。由此可以实现制备过程的明显简化。该方法能节省能量和资源以及成本有利地执行。
优选地，在第一分离区段中的分离借助于气流、例如空气流进行，所述气流具有与重力方向相反的(矢量)分量。因此，气流至少部分地、然而优选基本上完全地与重力方向相反地指向。根据该优选的实施方式，气流还使得第一馏份的高岭土颗粒至少部分地被气流夹带，而第二馏份的颗粒逆着气流或从气流中向下落下。气流可以通过风扇产生并且被引导穿过合适的引导装置(装置的外壳、引导板等)，使得实现第一馏份与第二馏份的分离。在此，可以优化流动参数，例如体积流量、流速等，用于从第二馏份中分离高岭土。借助气流进行的可分离性通过两种馏份的颗粒的不同的质量或密度来提供。因此，可以实现可靠的以及节省能量和资源的分离。
优选地，研磨区段包括：可旋转的研磨盘，研磨盘具有盘研磨面；以及至少一个、优选多个同样可旋转的柱形的研磨辊，研磨辊具有辊研磨面，所述辊研磨面面向所述研磨盘并且与所述盘研磨面间隔开间隙。以这种方式实现一种碾磨机，其适合于分解粗高岭土，并且在结构上紧凑并且可以可靠地运行。研磨辊优选地处于研磨盘的外周的区域中。此外，辊研磨面优选是倾斜的，也就是说，辊研磨面优选不垂直于所属的研磨辊的柱筒轴线。
优选地，间隙是可调节的。这可以通过适当地支承研磨辊来实现，从而使得研磨辊相对于研磨盘的位置和/或方位和/或研磨辊作用到研磨盘上的挤压力是可变的或可调节的。以这种方式能够实现选择性粉碎，由此利用随后的筛分可以以有效的方式实施高岭土/石英分离。此外，通过设定工艺参数，例如研磨辊的挤压力、碾磨物料的质量流量、用于筛分器的体积流量、干燥温度等，可以实现高岭土的最佳的分类或筛分。
为了最佳的破碎和分离，研磨盘和研磨辊优选如下共同工作：首先将粗高岭土运送到盘研磨面上。由于研磨盘的旋转，粗高岭土被向外运输并且随后进入到盘研磨面和辊研磨面之间的间隙中，盘研磨面和辊研磨面优选彼此相反地旋转，由此磨碎粗高岭土并且使得第一馏份至少部分地从粗高岭土中析出。
优选地，研磨和分离装置具有第二分离区段，在该第二分离区段中根据颗粒大小选择第一馏份。换言之，借助于第二分离区段，可以设定第一馏份的颗粒的细度，即高岭土颗粒的细度。
为此目的，第二分离区段优选地包括一个或多个偏转板和例如作为杆筐式筛分器的筛分器。筛分器具有收集室和一个或多个具有多个开口的筛状的外壁区段，第一馏份的一部分颗粒可以通过这些开口进入收集室，而第一馏份的另一部分颗粒被筛分器的外壁区段和偏转板偏转并被引导回到研磨区段。筛分器的特性、尤其是其开口因此确定待滤出的颗粒大小。所期望尺寸的高岭土颗粒进入收集室，而过大直径的颗粒经历进一步的碾磨过程。
优选地，由于较小的重量而将第一馏份的颗粒向上夹带的气流指向该筛分器，由此能够特别有效和可靠地执行颗粒大小的选择。
所述筛分器优选是可旋转的，其中转速是可调节的，由此可以以简单的方式设定第一馏份的待滤出的颗粒的期望细度。
由于本文所述的制备不需要繁琐的湿相，因此该制备、尤其是研磨和将第一馏份与第二馏份分离以及选择颗粒的细度优选在不从粗高岭土制造悬浮液的情况下进行。
本发明的其它优点和特征从以下对优选实施例的描述中可见。在那里描述的特征可以单独地或者与一个或多个上面描述的特征组合地实现，只要这些特征不相互矛盾即可。参照附图对优选实施例进行下面的描述。
附图说明
图1是用于高岭土的干式制备的研磨和分离装置的示意图。
具体实施方式
下面借助附图描述优选的实施例。
图1是用于高岭土的干式制备的研磨和分离装置1的示意图。
研磨和分离装置1具有由外壳11限定的内腔和输入区段12，粗高岭土R经由输入区段输送到内腔，粗高岭土优选是由至少高岭土和石英形成的混合物。在图1的示例中，研磨和分离装置1具有大致轴向对称的结构，其中输入区段12优选处于该装置的上部区域的中央，从而粗高岭土R基本上在中央沿重力方向被输送到研磨和分离装置1的内腔中。然而，输入区段12也可以侧向地或以其它方式布置，只要粗高岭土R进入内腔并且可以输送到进一步的加工即可。
研磨和分离装置1还具有研磨区段13，在图1的实施例中，研磨区段包括具有盘研磨面14a的可旋转的研磨盘14和多个同样可旋转的柱形的研磨辊15。柱形的研磨辊15分别具有倾斜的辊研磨面15a，辊研磨面面向研磨盘14并且与盘研磨面14a间隔开间隙D。研磨辊15处于研磨盘14的外周的区域中并且与研磨盘14以如下方式共同作用：
通过输入区段12供应的粗高岭土R落到研磨盘14上并且由于研磨盘的旋转而被向外运输。粗高岭土R进入两个研磨面14a和15a之间的间隙D，这两个研磨面优选地相反地旋转。以这种方式将粗高岭土R磨碎，由此分离成第一馏份F1和第二馏份F2，第一馏份是细馏份或轻馏份，第二馏份相对于第一馏份F1是重馏份或粗馏份。第二馏份F2至少包括石英；第一馏份F1基本上由析出的高岭土组成。
研磨辊15优选地可单独地设定。尤其是，间隙D优选是可变的，以便能够改变磨碎时的挤压力。此外，研磨辊15的旋转速度、位置和/或方位能够单独地或成组地设置，和/或研磨盘14的旋转速度、位置和/或方位能够是可调节的。
在第一和第二馏份F1、F2的颗粒已经在研磨盘14的径向方向上向外离开间隙D之后，这些颗粒进入到气流、优选空气流中，该气流的流动参数、例如体积流量、流速等被设定为使得第一馏份F1与第二馏份F2分离。气流例如可以通过未示出的风扇产生。第二馏份F2的颗粒向下经过研磨盘14并被排出(未示出)，并且第一馏份F1的颗粒被气流向上夹带，如图1中箭头所示。第一馏份F1与第二馏份F2的分离在本文中称为第一分离区段16的区段中进行。
研磨和分离装置1还具有第二分离区段17，利用第二分离区段能够设定第一馏份F1的颗粒的细度，即高岭土颗粒的细度。为此目的，第二分离区段17包括偏转板18和可旋转的筛分器19，该筛分器优选是杆筐式筛分器。
杆筐式筛分器19是柱形或空心柱形的部件，杆筐式筛分器具有收集室19a和一个或多个筛状的外壁区段19b。外壁区段19b至少分段地处于杆筐式筛分器19的外周处且具有多个开口、缝隙或类似物，一定尺寸的颗粒可穿过这些开口、缝隙或类似物。因此，由于重量轻而将第一馏份F1的颗粒向上夹带的气流优选指向杆筐式筛分器19。第一馏份F1的一部分颗粒通过筛状的外壁区段19b进入收集空间19a，可以从收集空间中除去析出的和磨碎至所期望的破碎度上的高岭土。另一部分颗粒，基本是具有过大直径的颗粒，被外壁区段19b“抛回”并且从主气流离开地向下下落。偏转板18设置为使得被杆筐式筛分器19排斥的颗粒回落到研磨盘14上并且与来自输入区段12的托运物料混合。借助于筛分器18的转速可以设定第一馏份F1、也就是说经制备的高岭土的颗粒的细度。
借助于研磨和分离装置1对粗高岭土的干燥分解或干式制备完全无需复杂的湿相就足够了。在研磨和分离装置1中，可以改变研磨辊15的挤压力，从而可实现选择性的粉碎。通过这种选择性的粉碎，可以进行高岭土/石英分离的后续筛分。此外，通过设定工艺参数，例如研磨辊15的挤压力、碾磨物料的质量流量、用于筛分器19的体积流量、干燥温度等，可以实现高岭土的最佳的分类或筛分。
在制备高岭土直至制造高纯度氧化铝的过程中，可以省略各种工艺步骤，例如产物的过滤和煅烧/干燥。由此可以实现制备过程的明显简化。在使用研磨和分离装置1的情况下，该方法能节省能量和资源地并且能够成本低廉地实施。
只要可以应用，所有在实施例中描述的单个特征能够彼此组合和/或交换，而不脱离本发明的范围。
附图标记列表
1 研磨和分离装置
11 外壳
12 输入区段
13 研磨区段
14 研磨盘
14a 盘研磨面
15 研磨辊
15a 辊研磨面
16 第一分离区段
17 第二分离区段
18 偏转板
19 筛分器
19a 收集室
19b 外壁区段
R 粗高岭土
D 间隙
F1 第一馏份
F2 第二馏份。

Claims (10)

1.一种用于在研磨和分离装置(1)中制备粗高岭土(R)的方法，所述研磨和分离装置具有研磨区段(13)和第一分离区段(16)，其中
所述粗高岭土(R)是由至少以高岭土作为第一馏份(F1)和至少包括石英的第二馏份(F2)形成的混合物，
将所述粗高岭土(R)输送到所述研磨区段(13)，在所述研磨区段中所述第一馏份(F1)通过磨碎至少部分地从所述粗高岭土(R)中析出，并且
随后，在所述第一分离区段(16)中将所述第一馏份(F1)与所述第二馏份(F2)分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一分离区段(16)中的借助气流、优选空气流进行分离，所述气流具有逆着重力方向的分量并且设置成使得所述第一馏份(F1)的颗粒至少部分地随着气流夹带，而所述第二馏份(F2)的颗粒逆着气流或从气流中向下掉落。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述研磨区段(13)具有带有盘研磨面(14a)的、可旋转的研磨盘(14)和至少一个带有辊研磨面(15a)的、同样可旋转的柱形的研磨辊(15)，所述辊研磨面朝向所述研磨盘(14)并且与所述盘研磨面(14a)间隔开间隙(D)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述间隙(D)是可调节的，其中优选地所述研磨辊(15)相对于所述研磨盘(14)的位置和/或方位和/或所述研磨辊(15)作用到所述研磨盘(14)上的挤压力是可调节的。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，将所述粗高岭土(R)运送到所述盘研磨面(14a)，所述粗高岭土由于所述研磨盘(14)的旋转而被向外运输，并且随后进入到优选彼此相反地旋转的盘研磨面(14a)与辊研磨面(15a)之间的间隙(D)中，由此磨碎所述粗高岭土(R)并且使得所述第一馏份(F1)至少部分地从所述粗高岭土(R)中析出。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述研磨和分离装置(1)具有第二分离区段(17)，在所述第二分离区段中根据颗粒大小选择所述第一馏份(F1)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二分离区段(17)具有一个或多个偏转板(18)和筛分器(19)，所述筛分器优选是杆筐式筛分器，其中所述筛分器具有收集室(19a)并且具有一个或多个带有多个开口的筛状的外壁区段(19b)，所述第一馏份(F1)的一部分颗粒能够穿过所述开口从而进入所述收集室(19a)，而所述第一馏份(F1)的另一部分颗粒则被所述筛分器(19)的外壁区段(19b)以及所述偏转板(18)偏转并且被引导回到所述研磨区段(13)中。
8.根据权利要求2和权利要求7所述的方法，其特征在于，所述气流指向所述筛分器(19)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述筛分器(19)是可旋转的，优选以可调节的转速旋转。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在不由所述粗高岭土(R)制造悬浮液的情况下进行制备。
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