纳米级煤矸石煅烧高岭土的制备工艺参数优化

作     者：张雨涵 赵雪淞 王雪松 吴秀琳 李婷婷 

作者机构：辽宁工程技术大学矿业学院 辽宁工程技术大学理学院 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院 华电金沙江上游水电开发有限公司巴塘分公司 

出 版 物：《煤炭转化》 (Coal Conversion)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：2021年度辽宁省教育厅科学研究经费项目(LJKZ0328) 辽宁省教育厅理工类项目(JYTMS20230806) 

主　　题：煤矸石 纳米煅烧高岭土 超重力 响应面法 参数优化 

摘      要：煤矸石中富含丰富的高岭土资源，为解决目前煤矸石中高岭土资源的纳米级制备工艺存在的工艺繁琐、成本过高、产出率低等问题，采用超重力法制备纳米级煤矸石煅烧高岭土，通过单因素实验探究了旋转床转速、反应时间、物料流量对煅烧高岭土粒径分布的影响，在此基础上以煅烧高岭土的D90为指标，采用响应面法进一步优化了制备参数。结果表明：超重力法制备纳米级煅烧高岭土的的回归方程为:Y=90.60-48.50A+17.62B+3.87C-11.50AB-3.50AC+25.25BC+25.33A2+29.58B2+28.58C2。方差分析结果表明二次项A2，B2，C2的P值均小于0.0001，说明其对高岭土平均粒径影响极显著。影响煅烧高岭土D90的因素顺序为A转速B反应时间C物料流量。各个交互项对煅烧高岭土D90影响顺序为BCABAC。最佳工艺参数为：旋转床转速1900 r/min，反应时间16 min，物料流量1600 mL/min，在此条件下得到的煅烧高岭土（N-K）的D90=78 nm，通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析可知最优条件下制得的煅烧高岭土呈现分散状态且片层厚度在2 nm～8 nm，符合二维纳米材料所具有的特征。本工艺优化后的纳米级煅烧高岭土制备工艺为煤矸石中高岭土资源加工利用提供了新的途径。