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高嶺土8種除鐵增白方法及特點(diǎn)

高嶺土中氧化鐵的存在對(duì)粘土顏色有不利影響，并降低其亮度和耐火性，這將導(dǎo)致其商業(yè)價(jià)格大幅下降。即使氧化鐵的氧化物、氫氧化物和水合氧化物的量為0.4%，也足以賦予粘土沉積物紅色至黃色的著色。這些氧化鐵、氫氧化物可以是赤鐵礦（紅色）、磁赤鐵礦（紅棕色）、針鐵礦（棕黃色）、鱗鐵礦（橙色）、水合氧化鐵（棕紅色）等。因此，使這些原料具有商業(yè)價(jià)值的第一個(gè)選礦步驟是從高嶺石粘土中有效地消除氧化鐵。

 

1、水洗法
 
高嶺土涂層和填料生產(chǎn)的水洗工藝流程第一步是簡單地將粗粘土制成泥漿。為了將高嶺石從石英和云母等礦物雜質(zhì)中分離出來，并將其分級(jí)為細(xì)、中、粗三個(gè)等級(jí)，泥漿必須由相互分離并懸浮在水中的單個(gè)礦物顆粒組成。高嶺土顆粒在攪拌機(jī)的邊緣和表面上呈現(xiàn)相反的電荷，它們相互吸引，形成絮狀物。加入分散劑如多磷酸鈉來分離絮狀物中的顆粒。粘土漿料利用泵從攪拌機(jī)送到沉降箱和篩網(wǎng)，以去除粗于44微米的砂礫。砂粒去除后，獲得所需的高嶺土。
 
2、磁選法
 
磁性分離的過程是基于不同種類礦物的磁化率之間的差異進(jìn)行分離。高嶺土中的有色雜質(zhì)，例如銳鈦礦、金紅石、赤鐵礦、云母和黃鐵礦是自由磁性的，高強(qiáng)度磁分離在工業(yè)礦物的選礦方面取得了相當(dāng)大的成功。
 
3、浮選法
 
浮選法已應(yīng)用于處理來自原生和次生礦床的高嶺土。在浮選過程中，高嶺石和云母顆粒被分離，所得提純物是幾種合適的工業(yè)級(jí)原料。高嶺石和長石的選擇性浮選分離通常在控制酸堿度的水漿中進(jìn)行。
 
4、還原法
 
三價(jià)鐵僅在酸性酸堿度為3或更低時(shí)才可溶解。亞鐵在較寬的酸堿度范圍內(nèi)是可溶的，但在中性或以上的酸堿度下，F(xiàn)e2+只有在還原條件下才是穩(wěn)定的。在氧的存在下，F(xiàn)e2+被迅速氧化成三價(jià)形式，并生產(chǎn)含F(xiàn)e3+的固體沉淀。從工業(yè)高嶺土中去除Fe3+雜質(zhì)通常是通過在酸性或還原條件下利用物理技術(shù)（磁分離、選擇性絮凝）與化學(xué)處理相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的。
 
亞硫酸氫鈉，也稱為連二亞硫酸鈉、保險(xiǎn)粉，從高嶺土中還原浸出鐵是有效的，目前在高嶺土工業(yè)中得到應(yīng)用。然而，這種方法必須在強(qiáng)酸性條件下進(jìn)行（酸堿度<3），導(dǎo)致高運(yùn)行成本和環(huán)境影響。此外，保險(xiǎn)粉化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，需要特殊而昂貴的儲(chǔ)存和運(yùn)輸安排。
 
二氧化硫脲是一種強(qiáng)還原劑，長期以來被廣泛應(yīng)用于皮革加工業(yè)、紡織印染、造紙、漂白等領(lǐng)域。與其他還原劑如硼氫化物和保險(xiǎn)粉相比，二氧化硫脲具有還原能力強(qiáng)、環(huán)境友好、分解率低、安全和批量生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。高嶺土中的不溶性Fe3+可以通過二氧化硫脲還原為可溶性Fe2+。隨后，經(jīng)過過濾和洗滌過程，高嶺土的白度可以增加。二氧化硫脲在室溫和中性條件下非常穩(wěn)定，其強(qiáng)還原能力只能在強(qiáng)堿性（pH>10）或加熱（T>70°C）條件下才能獲得，導(dǎo)致運(yùn)行成本和操作難度較高。
 
5、氧化法
 
氧化處理包括使用臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀和次氯酸鈉，用于去除吸附的碳層，以提高白度。在較厚覆蓋層下更深的地方出現(xiàn)的高嶺土呈灰色，高嶺土中的鐵處于還原狀態(tài)。
 
利用臭氧或次氯酸鈉等強(qiáng)氧化性劑將黃鐵礦中的不可溶FeS2氧化為可溶的Fe2+，之后再水洗將Fe2+從體系中除去。
 
6、酸浸法
 
Sidhu等人利用鹽酸和高氯酸酸浸處理鐵的氧化物和羥基氧化物，然而，工業(yè)上用硫酸和其他無機(jī)酸從高純粘土或砂礦中除去氧化鐵，具有很大的局限性，因?yàn)樘幚砗蟮臏羲峥赡軙?huì)污染用于陶瓷制造的原料。
 
與其他有機(jī)酸相比，草酸因其酸強(qiáng)度、良好的絡(luò)合特性和高還原能力而被認(rèn)為是最有前途的。使用草酸，溶解的鐵可以以草酸亞鐵的形式從浸出液中沉淀出來，可以通過煅燒進(jìn)一步再加工形成純赤鐵礦。草酸可以廉價(jià)地從其他工業(yè)過程獲得，并且在陶瓷制造的燒制階段，處理過的材料中任何殘留的草酸鹽都將分解成二氧化碳。
 
7、高溫煅燒法
 
高嶺土在高溫煅燒的過程中結(jié)構(gòu)、物相均會(huì)發(fā)生改變，可以將這一變化分為結(jié)構(gòu)的水的脫除與物相改變兩個(gè)過程。煅燒是生產(chǎn)特殊等級(jí)高嶺土產(chǎn)品的過程。根據(jù)處理溫度，生產(chǎn)兩種不同等級(jí)的煅燒高嶺土。在650-700℃的溫度范圍內(nèi)煅燒去除了結(jié)構(gòu)羥基，逸出的水蒸氣，使得高嶺土的彈性和不透明度增強(qiáng)，這是紙張涂布應(yīng)用的理想屬性。另外，通過在1000-1050℃下加熱高嶺土，既可以增加研磨性，也可以獲得92-95%的白度。
 
8、氯化煅燒法
 
Jackson研究了高嶺土礦物的氯化以除去雜質(zhì)，主要是鐵和鈦，以實(shí)現(xiàn)礦物的增白。用氯化法從粘土礦物，特別是高嶺土中除去鐵和鈦，取得了很好的效果。在氯化煅燒的過程中，使用高溫（700℃-1000℃），此時(shí)高嶺石已經(jīng)發(fā)生脫羥基作用，生成偏高嶺石，在更高的溫度下，生成尖晶石和莫來石相。這些轉(zhuǎn)變通過燒結(jié)增加了顆粒的疏水性、硬度和尺寸。如此處理的礦物可用于許多行業(yè)，如紙張、聚氯乙烯、橡膠、塑料、粘合劑、拋光和牙膏，其中較高的疏水性使這些礦物與有機(jī)體系更相容。

 

資料來源：《刁會(huì)鵬.高嶺土增白工藝及綜合利用探究[D].內(nèi)蒙古大學(xué),2021》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！

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