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高岭土除铁增白8种方法及特点

日期:2022-7-15 17:03:41 访问量:51次
       高岭土中氧化铁的存在对粘土颜色有不利影响,并降低其亮度和耐火性,这将导致其商业价格大幅下降。即使氧化铁的氧化物、氢氧化物和水合氧化物的量为0.4%,也足以赋予粘土沉积物红色至黄色的着色。这些氧化铁、氢氧化物可以是赤铁矿(红色)、磁赤铁矿(红棕色)、针铁矿(棕黄色)、鳞铁矿(橙色)、水合氧化铁(棕红色)等。因此,使这些原料具有商业价值的第一个选矿步骤是从高岭石粘土中有效地消除氧化铁。

1、水洗法

       高岭土涂层和填料生产的水洗工艺流程第一步是简单地将粗粘土制成泥浆。为了将高岭石从石英和云母等矿物杂质中分离出来,并将其分级为细、中、粗三个等级,泥浆必须由相互分离并悬浮在水中的单个矿物颗粒组成。高岭土颗粒在搅拌机的边缘和表面上呈现相反的电荷,它们相互吸引,形成絮状物。加入分散剂如多磷酸钠来分离絮状物中的颗粒。粘土浆料利用泵从搅拌机送到沉降箱和筛网,以去除粗于44微米的砂砾。砂粒去除后,获得所需的高岭土。

2、磁选法

       磁性分离的过程是基于不同种类矿物的磁化率之间的差异进行分离。高岭土中的有色杂质,例如锐钛矿、金红石、赤铁矿、云母和黄铁矿是自由磁性的,高强度磁分离在工业矿物的选矿方面取得了相当大的成功。

3、浮选法

       浮选法已应用于处理来自原生和次生矿床的高岭土。在浮选过程中,高岭石和云母颗粒被分离,所得提纯物是几种合适的工业级原料。高岭石和长石的选择性浮选分离通常在控制酸碱度的水浆中进行。

4、还原法

       三价铁(Fe3+)仅在酸性酸碱度为3或更低时才可溶解。亚铁(Fe2+)在较宽的酸碱度范围内是可溶的,但在中性或以上的酸碱度下,Fe2+只有在还原条件下才是稳定的。在氧的存在下,Fe2+被迅速氧化成三价形式,并生产含Fe3+的固体沉淀。从工业高岭土中去除Fe3+杂质通常是通过在酸性或还原条件下利用物理技术(磁分离、选择性絮凝)与化学处理相结合来实现的。

       亚硫酸氢钠,也称为连二亚硫酸钠、保险粉,从高岭土中还原浸出铁是有效的,目前在高岭土工业中得到应用。然而,这种方法必须在强酸性条件下进行(酸碱度<3),导致高运行成本和环境影响。此外,保险粉化学性质不稳定,需要特殊而昂贵的储存和运输安排。

       二氧化硫脲是一种强还原剂,长期以来被广泛应用于皮革加工业、纺织印染、造纸、漂白等领域。与其他还原剂如硼氢化物和保险粉相比,二氧化硫脲具有还原能力强、环境友好、分解率低、安全和批量生产成本低等优点。高岭土中的不溶性Fe3+可以通过二氧化硫脲还原为可溶性Fe2+。随后,经过过滤和洗涤过程,高岭土的白度可以增加。二氧化硫脲在室温和中性条件下非常稳定,其强还原能力只能在强碱性(pH>10)或加热(T>70°C)条件下才能获得,导致运行成本和操作难度较高。

5、氧化法

       氧化处理包括使用臭氧、过氧化氢、高锰酸钾和次氯酸钠,用于去除吸附的碳层,以提高白度。在较厚覆盖层下更深的地方出现的高岭土呈灰色,高岭土中的铁处于还原状态。

       利用臭氧或次氯酸钠等强氧化性剂将黄铁矿中的不可溶FeS2氧化为可溶的Fe2+,之后再水洗将Fe2+从体系中除去。

6、酸浸法

       利用盐酸和高氯酸酸浸处理铁的氧化物和羟基氧化物,然而,工业上用硫酸和其他无机酸从高纯粘土或砂矿中除去氧化铁,具有很大的局限性,因为处理后的滞留酸可能会污染用于陶瓷制造的原料。与其他有机酸相比,草酸因其酸强度、良好的络合特性和高还原能力而被认为是最有前途的。使用草酸,溶解的铁可以以草酸亚铁的形式从浸出液中沉淀出来,可以通过煅烧进一步再加工形成纯赤铁矿。草酸可以廉价地从其他工业过程获得,并且在陶瓷制造的烧制阶段,处理过的材料中任何残留的草酸盐都将分解成二氧化碳。

7、高温煅烧法

       高岭土在高温煅烧的过程中结构、物相均会发生改变,可以将这一变化分为结构的水的脱除与物相改变两个过程。煅烧是生产特殊等级高岭土产品的过程。根据处理温度,生产两种不同等级的煅烧高岭土。在650-700℃的温度范围内煅烧去除了结构羟基,逸出的水蒸气,使得高岭土的弹性和不透明度增强,这是纸张涂布应用的理想属性。另外,通过在1000-1050℃下加热高岭土,既可以增加研磨性,也可以获得92-95%的白度。

8、氯化煅烧法

       高岭土矿物的氯化以除去杂质,主要是铁和钛,以实现矿物的增白。用氯化法从粘土矿物,特别是高岭土中除去铁和钛,取得了很好的效果。在氯化煅烧的过程中,使用高温(700℃-1000℃),此时高岭石已经发生脱羟基作用,生成偏高岭石,在更高的温度下,生成尖晶石和莫来石相。这些转变通过烧结增加了颗粒的疏水性、硬度和尺寸。如此处理的矿物可用于许多行业,如纸张、聚氯乙烯、橡胶、塑料、粘合剂、抛光和牙膏,其中较高的疏水性使这些矿物与有机体系更相容。