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        高嶺土8種除鐵增白方法及特點

        高嶺土中氧化鐵的存在對粘土顏色有不利影響,并降低其亮度和耐火性,這將導致其商業價格大幅下降。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價值的第一個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中分離出來,并將其分級為細、中、粗三個等級,泥漿必須由相互分離并懸浮在水中的單個礦物顆粒組成。高嶺土顆粒在攪拌機的邊緣和表面上呈現相反的電荷,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送到沉降箱和篩網,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行分離。高嶺土中的有色雜質,例如銳鈦礦、金紅石、赤鐵礦、云母和黃鐵礦是自由磁性的,高強度磁分離在工業礦物的選礦方面取得了相當大的成功。
         
        3、浮選法
         
        浮選法已應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級原料。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行。
         
        4、還原法
         
        三價鐵僅在酸性酸堿度為3或更低時才可溶解。亞鐵在較寬的酸堿度范圍內是可溶的,但在中性或以上的酸堿度下,Fe2+只有在還原條件下才是穩定的。在氧的存在下,Fe2+被迅速氧化成三價形式,并生產含Fe3+的固體沉淀。從工業高嶺土中去除Fe3+雜質通常是通過在酸性或還原條件下利用物理技術(磁分離、選擇性絮凝)與化學處理相結合來實現的。
         
        亞硫酸氫鈉,也稱為連二亞硫酸鈉、保險粉,從高嶺土中還原浸出鐵是有效的,目前在高嶺土工業中得到應用。然而,這種方法必須在強酸性條件下進行(酸堿度<3),導致高運行成本和環境影響。此外,保險粉化學性質不穩定,需要特殊而昂貴的儲存和運輸安排。
         
        二氧化硫脲是一種強還原劑,長期以來被廣泛應用于皮革加工業、紡織印染、造紙、漂白等領域。與其他還原劑如硼氫化物和保險粉相比,二氧化硫脲具有還原能力強、環境友好、分解率低、安全和批量生產成本低等優點。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定,其強還原能力只能在強堿性(pH>10)或加熱(T>70°C)條件下才能獲得,導致運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的高嶺土呈灰色,高嶺土中的鐵處于還原狀態。
         
        利用臭氧或次氯酸鈉等強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,工業上用硫酸和其他無機酸從高純粘土或砂礦中除去氧化鐵,具有很大的局限性,因為處理后的滯留酸可能會污染用于陶瓷制造的原料。
         
        與其他有機酸相比,草酸因其酸強度、良好的絡合特性和高還原能力而被認為是最有前途的。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,可以通過煅燒進一步再加工形成純赤鐵礦。草酸可以廉價地從其他工業過程獲得,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構、物相均會發生改變,可以將這一變化分為結構的水的脫除與物相改變兩個過程。煅燒是生產特殊等級高嶺土產品的過程。根據處理溫度,生產兩種不同等級的煅燒高嶺土。在650-700℃的溫度范圍內煅燒去除了結構羥基,逸出的水蒸氣,使得高嶺土的彈性和不透明度增強,這是紙張涂布應用的理想屬性。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,主要是鐵和鈦,以實現礦物的增白。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℃),此時高嶺石已經發生脫羥基作用,生成偏高嶺石,在更高的溫度下,生成尖晶石和莫來石相。這些轉變通過燒結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,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體系更相容。

         

        資料來源:《刁會鵬.高嶺土增白工藝及綜合利用探究[D].內蒙古大學,2021》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!

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