Etude du procédé Composite de broyage par voie humide du Kaolin calciné et du dioxyde de titane

En utilisant une méthode humide de broyage ultrafin, un composite physique mécanique de kaolin calciné et de dioxyde de titane a été réalisé. L’impact des conditions du procédé de broyage des composites sur les propriétés physiques telles que la blancheur et le pouvoir de couverture du matériau calciné en poudre composite kaolin/ dioxyde de titane a été étudié par des expériences orthogonales et à facteur unique. Les résultats montrent que le rapport composite, la durée de meulage, le pH et la fraction massique de la suspension sont les principaux facteurs qui influencent l’effet du revêtement. Dans des conditions de rapport 50:50 de kaolin calciné/dioxyde de titane, 10 minutes de temps de broyage, pH de 5, et fraction massique de 50% de kaolin en suspension, la poudre composite produite correspond étroitement au dioxyde de titane dans les principaux indicateurs de performance physique et peut servir de matériau de remplacement pour le dioxyde de titane.

I IIntroduction introduction

Le dioxyde de titane est un pigment blanc très utilisé et à haute performance dans diverses industries telles que les revêtements, les plastiques, la fabrication du papier, l’encre, le caoutchouc, les fibres chimiques et les cosmétiques. La demande croissante de dioxyde de titane a entraîné un déséquilibre important entre l’offre et la demande. La recherche, le développement et la mise en place d’usines de dioxyde de titane nécessitent des investissements importants, et le processus de production comporte une lourde charge environnementale. Ces facteurs ont motivé les scientifiques et les utilisateurs à explorer des substituts avec des coûts de production inférieurs, un impact environnemental réduit et des niveaux de performance proches du dioxyde de titane [3,4].

Cette étude a utilisé une méthode de broyage humide pour composites mécaniquement physiquement du kaolin calciné ultrafin avec du dioxyde de titane, produisant des matériaux composites en poudre avec la taille des particules, la blancheur, le pouvoir de couverture, et d’autres indicateurs de performance physique primaire semblables au dioxyde de titane.

Échantillon, méthode et évaluation de l’effet de revêtement échantillondioxyde de titane provenant d’une société de dioxyde de titane à Liaoning avec des indicateurs physiques primaires comprenant la blancheur de 96,5, la taille des particules D10= 0,14 μm, D50= 0,70 μm, D97= 2,40 μm, et la puissance de couverture de 23,35 g/m². Kaolin caliné ultrafin obtenu d’une entreprise de kaolin en Mongolie intérieure avec des indicateurs physiques primaires comprenant une blancheur de 96,3, une taille de particules D10= 0,18 μm, D50= 0,9 μm, D97= 2,96 μm, et une puissance de couverture de 181,88 g/m². Milieux de broyage: billes de zircone stabilisées à l’yttrie d’une densité de 6,0. Méthodesexpériences réalisées avec le moulin à sable horizontal Mi.nI_Zeta fabriqué par Netch (Shanghai) Instruments Co., Ltd. Au départ, une certaine fraction massique de la suspension de dioxyde de titane a été broyée jusqu’à une taille de particule spécifique. Ensuite, un ajustement du pH, une certaine quantité de dispersant, et une certaine fraction massique de la suspension de kaolin calcinée ultrafine ont été ajoutés pour le broyage composite, suivi par le séchage et la dispersion du produit composite. Méthode de caractérisationdistribution granulométrique analysée à l’aide de l’analyseur de la taille des particules de sédimentation centrifuge BT-1500 produit par Dandong Best Instruments Co., Ltd. Blancheur mesurée à l’aide du mètre de blancheur de type DN-B produit par Hangzhou Gaohui Automation Instrument Co., Ltd. Puissance de couverture de l’échantillon mesurée à l’aide d’une plaque de verre grillé noir et blanc.

Résultats et discussionexpérience orthogonale résultats de l’expérience orthogonale à trois niveaux (fraction massique du kaolin, pH, temps de broyage, rapport massique composite) dans le tableau 1. Il et#39; S évident que la séquence de signification de chaque facteur influant sur les résultats expérimentaux (puissance de couverture) est le rapport de masse composite > PH > Kaolin masse fraction > Temps de broyage. Le pouvoir de couverture du produit revêtu est meilleur pour une fraction massique de lisier de 50%, un pH compris entre 5 et 6 et un rapport massique composite de 50:50. L’impact du temps de revêtement sur la puissance de revêtement est insignifiant.

Essai à facteur unique une fraction massique du lisier de kaolin de 50%, un rapport massique composite de 50/50, et un temps de broyage de 10 minutes, l’impact du pH sur la blancheur et le pouvoir de couverture de la poudre composite illustré à la Figure 1. D’après la Figure 1, it' S a observé que la blancheur de l’échantillon augmente graduellement avec le pH de 3 à 7, tandis que la puissance de couverture est optimale à pH=5. La vérification du potentiel zêta du kaolin et du dioxyde de titane à différents niveaux de pH indique qu’à ce pH, les potentiels zêta des deux minéraux sont opposés et présentent une grande différence, ce qui indique une forte adsorption électrostatique. Par conséquent, pH=5 est préférable.

Fractionnement de la masse du lisier de Kaolin à pH=5, avec un temps de broyage de 10 minutes et un rapport de masse composite de 50/50, l’impact de la fraction de masse du lisier de Kaolin sur la taille des particules et le pouvoir de couverture de la poudre composite vu à la Figure 2. D’après la Figure 2, it' S a observé que la fraction massique a un impact minimal sur la blancheur, tandis que la puissance de couverture montre un léger changement entre 30% et 50%. Compte tenu de la question de l’utilisation de l’eau, 50% semble plus approprié.

La Figure 3 montre l’impact du temps de broyage sur la blancheur et le pouvoir de couverture de la poudre composite. D’après la Figure 3, it&#On voit que le temps de broyage a peu d’effet sur la blancheur, tandis que le pouvoir de couverture est optimal à un temps de broyage de 10 minutes.

Rapport de masse Composite pH=5, temps de broyage de 10 minutes et fraction massique du lisier de kaolin de 50%, les résultats expérimentaux des rapports massiques composites (kaolin calciné g/ dioxyde de titane g) de 80/20, 70/30, 60/40, 50/50 et 40/60 sont présentés à la Figure 4. D’après la Figure 4, it' S a observé que le rapport de masse composite a un impact minime sur la blancheur. La puissance de couverture varie peu entre 70/30 et 40/60, avec 50/50 montrant les meilleures performances. Sous un rapport 50/50, le produit composite et#39; la taille des particules S est D50=0.59μm, D97=2.10μm, améliorant significativement la puissance de couverture par rapport au kaolin seul et presque égalant la puissance de couverture du dioxyde de titane 100%.

La Figure 5 montre que la puissance de couverture des échantillons augmentés de 70/30 à 50/50 par rapport au dioxyde de titane suit une tendance similaire à celle des petits échantillons, atteignant l’optimum à 50/50. De plus, le pouvoir de couverture du produit 70/30 s’améliore considérablement par rapport à l’échantillon original de kaolin.

Conclusiona. Les résultats des expériences orthogonales indiquent que les principaux facteurs qui influent sur les propriétés physiques de la poudre composite calcinée kaolin/ dioxyde de titane sont le rapport de masse composite, le temps de broyage, le pH et la fraction de la masse en suspension. Les conditions optimales du procédé de rectification composite sont: rapport de masse composite =50/50, temps de rectification =10 minutes, pH=5, fraction de masse en suspension =50%. Dans ces conditions, la poudre composite calcinée kaolin/ dioxyde de titane correspond étroitement aux principales propriétés physiques du dioxyde de titane et peut être utilisée comme substitut dans certains domaines d’application. Les résultats des tests d’intensification en laboratoire s’alignent étroitement sur les expériences à petite échelle.