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一种重晶石粉及其加工工艺与应用

阅读:953发布:2024-02-29

专利汇可以提供一种重晶石粉及其加工工艺与应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及矿粉加工的技术领域,具体涉及一种重晶石粉及其加工工艺,其包括如下加工步骤:粗碎、细碎:将重晶石原矿依次经过粗碎和细碎,得到重晶石粒; 研磨 、选粉:将重晶石粒进行研磨、选粉,筛选得到粗重晶石粉; 酸洗 漂白:将粗重晶石粉浸没在酸洗液中漂白,过滤后留取固体;表面改性:将上述固体进行表面活化处理,最终得到重晶石粉;步骤(3)中,酸洗液为1.5-2.5mol/L的 柠檬酸 溶液;本发明加工得到的重晶石粉白度高,表面性能好;本发明还将该重晶石粉应用于涂料中,对涂料的耐久性、 耐磨性 、耐候性及光泽均有改善。,下面是一种重晶石粉及其加工工艺与应用专利的具体信息内容。

1.一种重晶石粉的加工工艺,其特征在于,其包括如下加工步骤:
(1)粗碎、细碎:将重晶石原矿依次经过粗碎和细碎,得到重晶石粒;
(2)研磨、选粉:将重晶石粒进行研磨、选粉,筛选得到粗重晶石粉;
(3)酸洗漂白:将粗重晶石粉浸没在酸洗液中漂白,过滤后留取固体;
(4)表面改性:将上述固体进行表面活化处理,最终得到重晶石粉;
所述步骤(3)中,酸洗液为1.5-2.5mol/L的柠檬酸溶液。
2.根据权利要求1所述的重晶石粉的加工工艺,其特征在于:所述步骤(4)中,表面活化处理具体为:将步骤(3)得到的固体浸没在表面改性液中,搅拌反应30min,过滤,留取固体;
所述表面改性液为混合表面活性剂
3.根据权利要求2所述的重晶石粉的加工工艺,其特征在于:所述表面改性液包括硬脂酸椰子油乙醇酰胺和乙醇,硬脂酸与椰子油二乙醇酰胺在乙醇中的浓度比为(1.5-3):
1,所述硬脂酸的用量为重晶石粉重量的0.8%。
4.根据权利要求3所述的重晶石粉的加工工艺,其特征在于:所述步骤(4)中,用80-90℃的浴对表面改性液加热,搅拌反应完成并过滤后,用水洗固体,真空干燥后,得到重晶石粉。
5.根据权利要求4所述的重晶石粉的加工工艺,其特征在于:所述步骤(4)中,控制真空干燥后重晶石粉的含水率小于0.5%。
6.根据权利要求1所述的重晶石粉的加工工艺,其特征在于:所述步骤(3)中,漂白过程中,用80-90℃的水浴对酸洗液进行加热。
7.根据权利要求1所述的重晶石粉的加工工艺,其特征在于:所述步骤(3)中,漂白完成过滤后,对留取的固体水洗至pH为6-7,真空干燥后进入步骤(4)。
8.根据权利要求1所述的重晶石粉的加工工艺,其特征在于:所述步骤(3)中,漂白时间为1-3h。
9.一种权利要求1-8任一项所述的重晶石粉的加工工艺加工得到的重晶石粉。
10.一种权利要求9所述的重晶石粉在涂料中的应用。

说明书全文

一种重晶石粉及其加工工艺与应用

技术领域

[0001] 本发明涉及矿粉加工的技术领域,具体涉及一种重晶石粉及其加工工艺与应用。

背景技术

[0002] 重晶石粉,又称硫酸钡粉,化学组成为BaSO4,晶体属正交(斜方)晶系的硫酸盐矿物,具有密度大、化学性质和热学性质稳定等特点,主要用于石油、化工、油漆、填料、造纸、橡胶、塑胶等工业部。天然的重晶石主要成分是硫酸钡(BaSO4),并且含量不低,可以达到95%以上。但由于其含有等致色物,使重晶石的颜色较差,白度不足。然而一般使用硫酸钡或重晶石的用户,皆对白度指标有较高的要求。如油漆工业用的重晶石要求白度都大于
90%,涂料工业用的重晶石对白度要求也较高。因此,对天然重晶石进行适当的提纯增白处理,可以有效提高重晶石的纯度和白度,满足很多用户的需要。
[0003] 现有技术中,关于重晶石的提纯增白技术,已经做了大量的工作,如采用硫酸与重晶石粉反应,或采用盐酸与重晶石粉反应,可以适当提高重晶石的白度,但是硫酸或盐酸处理存在腐蚀性大,环保性低,废液不易处理的问题。
[0004] 此外,重晶石粉属于无机矿物,即使将其白度增加,其与油漆或涂料等的有机物或高分子聚合物材料在化学结构和物理形态上存在差异,两者的表面性质不同导致其相容性和亲和性会有差别,在作填充料时,很难均匀分散而影响复合材料的机械性能,从而难以发挥无机填料的功能性、表面活性和小尺寸等优良特性,影响其在油漆或涂料等领域的应用。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的不足,本发明的第一个目的在于提供一种重晶石粉的加工工艺,可以提高重晶石粉的白度,改善其表面性能;并且克服了传统漂白过程酸液的污染问题,提高了加工过程的环保性。
[0006] 本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现:一种重晶石粉的加工工艺,其特征在于,其包括如下加工步骤:
(1)粗碎、细碎:将重晶石原矿依次经过粗碎和细碎,得到重晶石粒;
(2)研磨、选粉:将重晶石粒进行研磨、选粉,筛选得到粗重晶石粉;
(3)酸洗漂白:将粗重晶石粉浸没在酸洗液中漂白,过滤后留取固体;
(4)表面改性:将上述固体进行表面活化处理,最终得到重晶石粉;
所述步骤(3)中,酸洗液为1.5-2.5mol/L的柠檬酸溶液。
[0007] 通过采用上述技术方案,将重晶石原矿破碎加工为粗重晶石粉后,经过柠檬酸的酸洗液漂白,提高成品重晶石粉的白度;通过表面活化处理,可以改善重晶石粉的表面性能,改善其与有机高分子材料等有机物的表面相容性,从而提高其在油漆或涂料中的分散均匀性,可以更好的发挥其作为无机填料的功能性、表面活性和小尺寸等优良特性。其中,重晶石矿中含有Fe2O3、Al2O3、SiO2、BaO等成分,影响其白度的成分是Fe2O3;本发明中用柠檬酸作为酸洗液,利用柠檬酸较强的螯合能,使其与铁锈反应,生成螯合物柠檬酸铁,反应式为11C6H8O7+6Fe2O3=4(C6H5O7)2Fe3+12H2O+6CH2OCOOH+3CHOCOOH,从而将铁从重晶石中去除。
[0008] 柠檬酸解电离方程式为:H3C6H5O7——H++H2C6H5O7-,
H2C6H5O7-——H++HC6H5O72-,
HC6H5O72-——H++C6H5O73-,
重晶石中的铁无论是原始Fe2O3中的Fe3+,还是反应过程中会出现的Fe2+,均会被柠檬酸除去,具体为:
Fe2++HC6H5O72-——FeHC6H5O7,
3Fe2++2C6H5O73-——Fe3(C6H5O7)2,
Fe3++C6H5O73-——FeC6H5O7,
因此,通过柠檬酸的酸洗液可以将两种价态的铁均除去,提高重晶石的白度;并且柠檬酸不存在硫酸或盐酸的腐蚀性问题,更加环保。
[0009] 作为优选,所述步骤(4)中,表面活化处理具体为:将步骤(3)得到的固体浸没在表面改性液中,搅拌反应30min,过滤,留取固体;所述表面改性液为混合表面活性剂
[0010] 作为优选,所述表面改性液包括硬脂酸椰子油乙醇酰胺和乙醇,硬脂酸与椰子油二乙醇酰胺在乙醇中的浓度比为(1.5-3)∶1,所述硬脂酸的用量为重晶石粉重量的0.8%。
[0011] 通过采用上述技术方案,硬脂酸是应用广泛的阴离子表面活性剂,其分子的一端为长链烷基R,结构与聚合物结构相近,因此与聚合物基料有着良好的相容性;分子的另一端为-COOH,可与无机矿粉发生物理、化学吸附,从而可以用重晶石粉的表面进行改性,使其表面连接亲油基,增加了颗粒与颗粒之间的空间位阻,防止颗粒之间的相互接近,避免颗粒因碰撞聚沉,提高了其在高分子材料中的分散性。椰子油二乙醇酰胺是一种非离子表面活性剂,其亲水基团和亲油基团能分别可与无机矿物填料和高分子材料发生作用,加强二者联系,从而提高体系的分散性和亲和性。经过大量的实验验证,在对重晶石粉表面改性时,单独使用椰子油二乙醇酰胺得到的效果并不佳,而将椰子油二乙醇酰胺作为辅助剂,与硬脂酸搭配使用,并且两者保持在本发明的配比范围内,达到的改性效果最佳。
[0012] 作为优选,所述步骤(4)中,用80-90℃的水浴对表面改性液加热,搅拌反应完成并过滤后,用水洗固体,真空干燥后,得到重晶石粉。
[0013] 通过采用上述技术方案,控制表面改性的温度,提高改性效果,并且该温度与酸洗漂白温度一致,可以进一步将酸洗过程未清洗彻底的螯合物溶解后除去,进一步提高重晶石粉的白度。
[0014] 作为优选,所述步骤(4)中,控制真空干燥后重晶石粉的含水率小于0.5%。
[0015] 通过采用上述技术方案,保证重晶石粉的质量
[0016] 作为优选,所述步骤(3)中,漂白过程中,用80-90℃的水浴对酸洗液进行加热。
[0017] 通过采用上述技术方案,柠檬酸铁的螯合物在80-90℃的温度下溶解性良好,可以更佳的将其从重晶石中分离出来,提高重晶石粉的白度。
[0018] 作为优选,所述步骤(3)中,漂白完成过滤后,对留取的固体水洗至pH为6-7,真空干燥后进入步骤(4)。
[0019] 作为优选,所述步骤(3)中,漂白时间为1-3h。
[0020] 通过采用上述技术方案,保证重晶石粉的品质。
[0021] 本发明的第二个目的是提供一种利用上述重晶石粉的加工工艺加工得到的重晶石粉,具有白度好,在涂料中的分散性能好,表面活性高的优点。
[0022] 本发明的第三个目的是提供一种上述重晶石粉在涂料中的应用。
[0023] 综上所述,本发明具有如下有益效果:(1)对粉碎后形成的粗重晶石粉进行酸洗漂白和表面改性,提高了成品重晶石粉的白度和表面性能,白度最高达到92.80%;
(2)采用柠檬酸的酸洗液成功的实现了重晶石粉的漂白,克服了传统硫酸或盐酸漂白酸液的污染问题,提高了加工过程的环保性。

具体实施方式

[0024] 下面结合具体实施例对本发明的内容进行进一步的说明。
[0025] 本发明中的椰子油二乙醇酰胺选自济南历城区宏嘉利化工产品经营部,型号6501;硬脂酸选自济南利扬化工有限公司,型号1801;柠檬酸选自济南宝达染料化工有限公司,含量≥99%,CAS号为153121。
[0026] 实施例1一种重晶石粉,其通过如下加工步骤加工制得:
(1)粗碎、细碎:将大的重晶石原矿经颚式破碎机粗破碎和细破碎,得到重晶石粒;
(2)研磨、选粉:由斗式提升机由下至上的将重晶石粒送入到料仓内,再经电磁振动给料机均匀、定量的喂入到雷蒙磨粉机内充分研磨;粉磨后的初级重晶石粉会在分析机、鼓机的共同作用下,完成分级作业,不合格的细粉被送回主机内重新研磨;分级后符合细度要求的粉子,将随管道装置进入到收尘器内分离收集,得到粗重晶石粉;
(3)酸洗漂白:将348kg的固体柠檬酸加入1000L水中溶解,配制得到1.5mol/L的柠檬酸溶液作为酸洗液;将上述的粗重晶石粉浸没在酸洗液中漂白,用90℃的水浴对酸洗液进行加热,保持酸洗过程的温度,酸洗漂白3h后趁热压滤,留取固体;然后对固体反复用80-90℃的热水冲洗,至其pH为6-7之间,然后于真空干燥箱内干燥,得到漂白后的重晶石粉;
(4)表面改性:分批次对漂白处理后的重晶石粉进行表面改性,每批次处理300kg的重晶石粉;将2.4kg的硬脂酸、1.6kg的椰子油二乙醇酰胺溶解于600L的乙醇中,搅拌溶解后得到表面改性液,用80℃的水浴对表面改性液加热,保持表面改性液的温度;将上述干燥后的
300kg的固体浸没在表面改性液中,搅拌反应30min后趁热压滤,留取固体;用水反复清洗固体3次,真空干燥至固体中的含水率小于0.5%,得到成品重晶石粉。
[0027] 实施例2一种重晶石粉,其通过如下加工步骤加工制得:
(1)粗碎、细碎:将大块的重晶石原矿经颚式破碎机粗破碎和细破碎,得到重晶石粒;
(2)研磨、选粉:由斗式提升机由下至上的将重晶石粒送入到料仓内,再经电磁振动给料机均匀、定量的喂入到雷蒙磨粉机内充分研磨;粉磨后的初级重晶石粉会在分析机、鼓风机的共同作用下,完成分级作业,不合格的细粉被送回主机内重新研磨;分级后符合细度要求的粉子,将随管道装置进入到收尘器内分离收集,得到粗重晶石粉;
(3)酸洗漂白:将500kg的固体柠檬酸加入1000L水中溶解,配制得到2mol/L的柠檬酸溶液作为酸洗液;将上述的粗重晶石粉浸没在酸洗液中漂白,用85℃的水浴对酸洗液进行加热,保持酸洗过程的温度,酸洗漂白2h后趁热压滤,留取固体;然后对固体反复用80-90℃的热水冲洗,至其pH为6-7之间,然后于真空干燥箱内干燥,得到漂白后的重晶石粉;
(4)表面改性:分批次对漂白处理后的重晶石粉进行表面改性,每批次处理300kg的重晶石粉;将2.4kg的硬脂酸、1.6kg的椰子油二乙醇酰胺溶解于600L的乙醇中,搅拌溶解后得到表面改性液,用80℃的水浴对表面改性液加热,保持表面改性液的温度;将上述干燥后的
300kg的固体浸没在表面改性液中,搅拌反应30min后趁热压滤,留取固体;用水反复清洗固体3次,真空干燥至固体中的含水率小于0.5%,得到成品重晶石粉。
[0028] 实施例3一种重晶石粉,其通过如下加工步骤加工制得:
(1)粗碎、细碎:将大块的重晶石原矿经颚式破碎机粗破碎和细破碎,得到重晶石粒;
(2)研磨、选粉:由斗式提升机由下至上的将重晶石粒送入到料仓内,再经电磁振动给料机均匀、定量的喂入到雷蒙磨粉机内充分研磨;粉磨后的初级重晶石粉会在分析机、鼓风机的共同作用下,完成分级作业,不合格的细粉被送回主机内重新研磨;分级后符合细度要求的粉子,将随管道装置进入到收尘器内分离收集,得到粗重晶石粉;
(3)酸洗漂白:将675kg的固体柠檬酸加入1000L水中溶解,配制得到2.5mol/L的柠檬酸溶液作为酸洗液;将上述的粗重晶石粉浸没在酸洗液中漂白,用80℃的水浴对酸洗液进行加热,保持酸洗过程的温度,酸洗漂白1h后趁热压滤,留取固体;然后对固体反复用80-90℃的热水冲洗,至其pH为6-7之间,然后于真空干燥箱内干燥,得到漂白后的重晶石粉;
(4)表面改性:分批次对漂白处理后的重晶石粉进行表面改性,每批次处理300kg的重晶石粉;将2.4kg的硬脂酸、1.6kg的椰子油二乙醇酰胺溶解于600L的乙醇中,搅拌溶解后得到表面改性液,用80℃的水浴对表面改性液加热,保持表面改性液的温度;将上述干燥后的
300kg的固体浸没在表面改性液中,搅拌反应30min后趁热压滤,留取固体;用水反复清洗固体3次,真空干燥至固体中的含水率小于0.5%,得到成品重晶石粉。
[0029] 实施例4实施例4的重晶石粉加工工艺与实施例2的区别在于:步骤(4)中,表面改性液具体为:
将2.4kg的硬脂酸、1.2kg的椰子油二乙醇酰胺溶解于600L的乙醇中,搅拌溶解后得到;其余与实施例2中一致。
[0030] 实施例5实施例5的重晶石粉加工工艺与实施例2的区别在于:步骤(4)中,表面改性液具体为:
将2.4kg的硬脂酸、0.82kg的椰子油二乙醇酰胺溶解于600L的乙醇中,搅拌溶解后得到;其余与实施例2中一致。
[0031] 对比例1对比例1的重晶石粉加工工艺与实施例4的区别在于:步骤(4)中,表面改性液中没有椰子油二乙醇酰胺,仅为3.6kg的硬脂酸溶于600L的乙醇中,搅拌溶解得到。
[0032] 对比例2对比例2的重晶石粉加工工艺与实施例4的区别在于:步骤(4)中,表面改性液中没有硬脂酸,仅为3.6kg的椰子油二乙醇酰胺溶于600L的乙醇中,搅拌溶解得到。
[0033] 对比例3申请公布号为CN 108002420 A的发明专利申请中实施例1制备的重晶石粉体。
[0034] 对比例4利用申请公布号为CN 108502911 A的发明专利申请中实施例8提纯增白方法对本发明实施例4的重晶石粉进行提纯增白,得到的重晶石粉。
[0035] 效果例用YQ-Z-48A白度仪,测定实施例1-5和对比例1-4的重晶石粉的白度,测定结果见表1所示。
[0036] 表1实施例1-5和对比例1-4的重晶石粉的白度测定结果项目 白度(%)
实施例1 92.10
实施例2 92.65
实施例3 92.31
实施例4 92.80
实施例5 92.56
对比例1 91.80
对比例2 91.73
对比例3 90.02
对比例4 90.64
由表1的检测结果表面,本发明的加工工艺处理后的重晶石粉的白度均达到92%以上,最高可达到92.80%。由对比例1和对比例2的测定结果可知,改变表面改性液的成分,对重晶石粉的白度有一定的影响,且白度均低于采用本发明的表面改性液得到的重晶石粉。由对比例3和对比例4表明,本发明的重晶石粉白度优于现有技术中的白度。
[0037] 应用例采用专利号为201210110519.6,专利名称为一种纯环无光粉末涂料及其生产工艺,实施例3的配方和方法,分别用本发明的实施例1-5和对比例1-4的重晶石粉,配制得到应用例1-9的粉末涂料。
[0038] 采用GB/T 9266-1988的检测方法和检测标准,对应用例1-9的粉末涂料进行耐擦洗性能测试;采用GB/T 6753.3-1986的检测方法和检测标准,对应用例1-9的粉末涂料进行耐久性测试;采用GB/T 1766-2008的检测方法和检测标准,对应用例1-9的粉末涂料进行耐侯性测试;测试结果见表2所示。
[0039] 表2应用例1-9的粉末涂料的性能测试结果由表2的检测结果可知,本发明加工得到的重晶石粉,与现有技术中的其他漂白后的重晶石粉相比,应用于涂料后,对涂料的耐久性、耐磨性、耐候性以及表面光泽有较大的改善,表面本发明经过表面改性后的重晶石粉,表面性能发生了变化,利于其在涂料中的分散均匀性,从而提高了涂料的性能。由对比例1和对比例2的结果可知,本发明中表面改性液的成分对重晶石粉的表面改性效果存在较大的影响,并且对将重晶石粉应用到涂料后对涂层产生的影响也存在较大的影响。
[0040] 上述具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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