高岭土的选矿提纯工艺

发布时间：

2023-04-29 08:39

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对高岭土进行提纯的目的一方面主要是去除其中的铁矿物、钛矿物和有机质等有害的染色杂质，以提高产品的白度；另一方面是去除石英、长石等砂质矿物，以提升高岭土产品的品质，进而拓展其应用的广度及深度，在充分利用高岭土资源的同时获得更好的经济效益。目前采用的提纯工艺主要包括重选、磁选、浮选、浸出、化学漂白和焙烧等。

高岭土

一、重选

重选提纯工艺主要是利用高岭土与脉石矿物之间的密度和粒度差异，去除轻质的有机质和含铁、钛和锰等元素的高密度杂质，以达到提纯高岭土的目的，减少或去除杂质对其白度的负面影响。重选提纯高岭土是行之有效的，以小锥角旋流器组或离心机替代高岭土提纯流程中的洗涤和筛分作业，既能实现洗涤和分级的目的，还可以去除部分杂质，具有较好的应用价值，但同时也要考虑仅通过重选工艺很难得到符合要求的最终高岭土产品，重选提纯后仍要通过煅烧、磁选和浸出等方法以得到最终合格产品。

二、磁选

磁选工艺用于去除高岭土中的赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿和金红石等弱磁性染色杂质。磁选不需要使用化学药剂，对环境无污染，因而在非金属矿的提纯过程中使用较为广泛。去除高岭土中的弱磁性杂质颗粒需要较高的磁场磁感应强度和磁场梯度，而磁选技术的发展及设备的升级，使高岭土等非金属矿的磁选提纯得以有效实现。高性能的强磁选设备SLon立环高梯度磁选机，新兴的磁分离设备超导磁选机，磁选提纯工艺解决了因含铁量高而不具备商业开采价值的低品质高岭土资源的开发利用问题，但单一的磁选作业也难以获得高品质的高岭土产品，目前还需要配合化学漂白等其他工艺来进一步降低高岭土产品的含铁量。

三、浮选

浮选提纯工艺可以有效去除高岭土中的含铁、钛和碳杂质，实现回收再利用煤系高岭土等低品级高岭土资源。高岭土颗粒较细，比脉石矿物更难上浮，因此高岭土浮选提纯工艺多采用反浮选以达到较好的去除杂质的效果，如反浮选除碳、脱硫和除铁。煤油为捕收剂，松醇油为起泡剂，水玻璃为抑制剂，浮选提纯工艺多用来处理杂质较多和白度较低的高岭土原矿，以实现对低品级高岭土资源的综合利用。浮选可使高岭土的白度明显提升，其不足之处在于需要添加化学药剂，造成生产成本增高，且易对环境造成污染。螯合捕收剂等新型药剂的研发是浮选提纯研究的主要方向之一。

四、浸出

浸出是通过适当浸出药剂来选择性地溶解并去除高岭土中的某些杂质组分的方法，如使用盐酸或硫酸的酸法浸出和微生物浸出法。浸出工艺流程简单、节能、可降低生产成本，具有较好的发展潜力。浮选和强磁选提纯效果较差。采用浓度25%的硫酸对含铁较高的硬质高岭土进行酸浸处理5h，其除铁率可达37.67%。因原矿中铁多以黄铁矿的形式存在，为到达更好的除铁效果，以H2O2为氧化剂进行氧化酸浸。煤系高岭土中含有黄铁矿、褐铁矿和赤铁矿等杂质，在煅烧过程中黄铁矿会被氧化成黑褐色的铁氧化物，使高岭土的白度有所降低。氧化亚铁硫杆菌可以通过催化氧化作用分解黄铁矿，因此可以用于去除高岭土中的黄铁矿。与目前常用的提纯工艺相比，浸出提纯工艺流程简单，可以显著降低生产成本，使低品位高岭土得到有效的开发利用，具有更高的发展潜力。在采用微生物浸出时，必须进行更加严格的环境评估及经济效益评估。

五、化学漂白

三价铁离子及其氧化物是降低高岭土白度的主要染色杂质，通过化学试剂去除这些有害杂质的方法称为化学漂白法。高岭土的化学漂白法分为氧化法、还原法和氧化–还原联合法等。氧化漂白法的原理是将还原态的有害着色杂质氧化成可溶性的物质，进而将其去除，例如将黄铁矿氧化成可溶性的硫酸亚铁，然后将有机质氧化后通过水洗去除。常用的强氧化剂有次氯酸钠、高锰酸钾和过氧化氢等。pH值、温度、药剂用量、矿浆浓度和漂白时间等对漂白效果均有影响。还原漂白法的原理是将难溶的三价铁氧化物还原为可溶的二价铁盐，使有害元素铁转化为可溶相以溶解，继而通过洗涤流程去除。常用的还原漂白药剂有连二亚硫酸钠(Na2S2O4)和二氧化硫脲(HO2SC(NH)NH2)等。化学漂白法可以大幅提升高岭土产品的白度，但其生产成本较高，多用于对经过除杂的高岭土精矿进行进一步提纯。连二亚硫酸钠等药剂的使用会产生酸性废气和废水，对环境污染影响较大，因此采用此方法时需要考虑环保问题和经济合理性，今后的发展趋势应采用更加廉价且无污染的漂白剂。

六、焙烧

焙烧也是提高高岭土白度的一种重要提纯工艺。高岭土可通过焙烧工艺去除其中的含碳杂质，如通过磁化焙烧加磁选去除磁性杂质，通过氯化焙烧去除某些金属杂质。低温焙烧可脱除表面和层间羟基，而不会破坏高岭石结构，同时使含碳有机质有效分解，使该低品级煤系高岭土达到玻璃纤维原料要求，有效实现对低品级煤系高岭土资源的利用。磁化焙烧将高岭土中含铁杂质转化为较强磁性或强磁性的含铁矿物，进而通过磁选进行杂质的去除，磁化焙烧对该高岭土的提纯效果优于传统化学漂白法。氯化焙烧是在高岭土焙烧过程中添加氯化剂，使某些金属氧化物和硫化物杂质转化为可挥发的氯化物以达到去除该金属元素的目的。焙烧提纯工艺可以使高岭土白度大幅提升而获得高品质的高岭土产品，实现对低品级高岭土资源的利用，可获得较高品质的高岭土产品。但该方法能耗大，生产过程中会对环境造成污染。因此，今后的发展思路是通过优化焙烧流程和设备，不断降低生产成本及污染，其对促进焙烧提纯高岭土及资源综合利用具有重要意义。

七、联合提纯工艺技术

单一的提纯工艺难以获得高品质的高岭土产品，特别是处理我国储量较大的低品级煤系高岭土以及矿物组成复杂的高岭土。不同类型的高岭土处理工艺有所差异，其中软质高岭土处理工艺包括粉碎、制浆、旋流器、选择性絮凝、漂白，离心、剥片、磁选；硬质高岭土处理工艺包括粉碎、制浆、旋流器、离心机、剥片、漂白或粉碎、焙烧、制浆、旋流器、剥片、离心机；砂质高岭土处理工艺包括制浆、螺旋分级机、沉淀、离心机、剥片、漂白或原矿、制浆、重选除砂、调和、浮选。

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