[发明专利]一种高性能蜂窝陶瓷用高岭土的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高性能蜂窝陶瓷用高岭土矿物原料制备领域，具体涉及一种高性能蜂窝陶瓷用高岭土的制备方法。    

背景技术

高岭土是一种由特殊硅铝晶体结构组成的粘土矿物。经过深加工和改性的高岭土是一种对于高性能蜂窝陶瓷行业来说必需的原材料，它已受到了蜂窝陶瓷行业的广泛重视，成为制备高性能蜂窝陶瓷的关键性原料。

蜂窝陶瓷是近三十年来开发的一种结构似蜂窝形状的新型陶瓷产品。由最早应用于小型汽车尾气净化到今天广泛应用在化工、电力、冶金、石油、电子电器、机械等工业中，其应用越来越广泛，发展前景相当可观。

为了解决汽车尾气排放所带来的环境压力，我国已经紧跟世界脚步先后在各城市和地区采用了汽车尾气排放国Ⅲ、国Ⅳ排放法规。因此，目前国内的研究院所以及蜂窝陶瓷生产厂家也在积极进行生产工艺的改进，试图采用生料生产工艺来生产出高性能的汽车用堇青石蜂窝陶瓷产品。但是在近10年左右的研究探索中，人们所遇到的最大的问题在于找不到合适的原料，其中最大制约在于高岭土。

目前美国康宁公司和日本NGK公司所采用的高岭土原料都是来自美国乔治亚州的片状高岭土，此高岭土不但片状晶体结构发育得非常完好，同时原料中的碱金属和碱土金属的含量也特别低。这种高品质的高岭土生产出来的蜂窝陶瓷不但能够在产品成形方向上产生很好的C轴定向排列，同时在产品烧成合成堇青石的过程中，不会出现由于碱金属和碱土金属的存在而产生大量的玻璃相的问题，也不会出现产品的热膨胀系数提高或产品的细孔容量降低的问题。但目前此高岭土早已经垄断在这两大蜂窝陶瓷巨头的手中。

其实，我国也有着丰富的高岭土资源，南方广东省有大量的水洗高岭土，北方也有着大量的硬质煤系高岭土。从矿山资源的稳定性和原料的纯度、晶体结构的角度来看，北方的煤系硬质高岭土要优于南方的水洗高岭土。特别是以山西大同土为代表，此类高岭土的晶体结构完好，同时纯度又较高，矿山的稳定性也较好，是目前国内最理想的蜂窝陶瓷生产用高岭土。但此高岭土也存在一些较大的局限性：一方面，由于煤系高岭土中含有较高的有机煤质成份，使得产品的烧失率很高，导致用此高岭土生产的产品的烧成收缩率较高，使产品容易烧成开裂，同时产品的尺寸也难以控制；另一方面，由于此高岭土为硬质高岭土，这样使得原料粉体颗粒的内流动性降低，从而使高岭土晶体结构的挤出方向定向排列会大打折扣。同时，硬质高岭土的成形外观较差，对模具的磨损也会远超过软质高岭土。

在南方的水洗高岭土中，大矿脉的产品的晶体结构达不到要求，而晶体结构好的产品又都是来源于很小的矿山，产品很不稳定，碱金属和碱土金属的含量往往都过高，很难用于工业化生产。另外，有代表性的福建龙岩高岭土，也是由于钙含量过高而不能使用。

虽然作为蜂窝陶瓷原料之一的高岭土目前在国内的生产开发技术已较为成熟，各项技术指标均基本达到要求，但是国内蜂窝陶瓷的技术水平与国外相比仍有一定差距。因此为了陶瓷非金属材料工业的突飞猛进，以及目前国内外市场上对高性能蜂窝陶瓷不断提升的性能要求，亟待开发一种高技术含量，各项物化指标均（即堆积密度，-2微米含量，杂质钾、钠以及铁的含量）能达到国际先进水平的高岭土原材料，从而满足高性能蜂窝陶瓷行业的应用需求。为此，以我国天然的优质高岭土为原料，如何提供一种高性能蜂窝陶瓷用高岭土的制备方法成为本发明研究的课题。

发明内容

本发明提供一种高性能蜂窝陶瓷用高岭土的制备方法，解决了目前蜂窝陶瓷用高岭土其主要性能较差的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高性能蜂窝陶瓷用高岭土的制备方法，依次由下列步骤组成：

第一步，破碎

选用高岭土原矿作为原料，将其进行破碎，其中所述高岭土原矿中含有Fe₂O₃的质量百分数为0.5~2%、含有K₂O和Na₂O的质量百分数之和为0.5~1.5%；

第二步，捣浆

针对第一步中破碎后的高岭土原矿，将其放入捣浆池中，加水并机械搅拌，直至将高岭土原矿捣浆成矿浆；

第三步，选择性絮凝

将第二步中的矿浆采用泵输入到一级或二级或三级旋流器中进行选择性絮凝，从最后一级旋流器的溢流口得到选择后的矿浆；

第四步，沉降