淮北煤田煤系高岭土除铁增白研究

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【摘要】高岭土是一种广泛用于造纸、橡胶、陶瓷行业的非金属矿物，随着我国居民消费水平和工业水平的逐渐提高，这几类行业发展迅猛，对高岭土白度要求也变得非常高，本文以淮北煤田煤系高岭土为研究对象，通过除铁及增白两类实验，探讨如何提高高岭土白度的技术方法。

【关键词】煤系高岭土；除铁；增白；白度

我国高岭土资源丰富，主要分布于广东茂名、江苏苏州及河北武安等地。自然产出的高岭土矿石根据其质量、可塑性和砂质的含量，可划分为煤系高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种类型，后两者又可认为是非煤系高岭土，本文所论述的安徽淮北闸河一带出产的高岭土多为煤系高岭土。与非煤系高岭土相比，煤系高岭土具有质硬、有机质含量高、杂质矿物种类多并与高岭石密切共生等特点，且不同矿物组成也不同，在经过煅烧加工后，其所含的铁及钛等有色杂质易被析出，严重影响高岭土产品的白度指数。目前我过高岭土主要应用于造纸、陶瓷、橡胶等行业，随着全球化经济的不断发展，我国的造纸业、陶瓷业也逐渐由国内标准逐渐向国际标准靠拢，这就要求我们国产的高岭土白度也要接近国际水平。为了适应市场的要求，充分发挥煤系高岭土的作用，从而获得更高规格的高岭土产品，除去其中的铁杂质及增白最是关键。

高岭土除铁分为物理除铁和化学除铁两种方法。物理除铁主要是将煅烧后的高岭土块料或颗粒利用高强度磁选机将含铁量高的部分挑除。化学除铁方法主要是连二亚硫酸盐法、酸溶氢气还原法、浮选法、酸处理和煅烧等。本研究拟分部采用高强度磁选机磁选法和连二亚硫酸盐法，考察物理除铁和化学除铁对提高淮北煤田煤系高岭土白度的效果。

一、利用高强度磁选机除铁

试验及应用

试验采用淮北矿区煤系硬质高岭土为原料，分别进行干法和湿法两种流程的磁选试验。

1.1 干式磁选试验

1.1.1 试验样品：样品1号为200目的高岭土生粉，含铁量为0.9%左右；样品2号为高岭石经过高温煅烧后加工而成的16~80目的莫来石砂，含铁量在1.0%左右。

1.1.2 试验设备：辊式磁选机，辊的表面场强为1.11×106A/m，梯度为300。

1.1.3 试验结果：1号样品除铁后的含铁量很不稳定，一般0.65~0.8%之间，尾矿损失量达20%左右。从试验过程来看，由于试样颗粒细，流动性差，下料不均匀。另一方面，高岭土本身带有电荷，加上设备本身的静电作用，使高岭土粉很容易吸附在设备本身，这些都不利于除铁。整个实验效果未能达到理想状态。2号样品是经过高温煅烧后的产品，样品中的铁矿物的磁性增强，很容易将其除去，除铁后的产品中含铁量都小于0.5%，满足产品的要求。该工艺在淮北地区得到应用，且效果一直很好。

2.2 湿法磁选试验

湿法磁选为实验室进行的小型试验，试验样品是淮北矿区所产煤系高岭土。

2.2.1 小型湿法磁选试验

表1 试验数据对比

该实验采用小型脉冲式强力磁选机，背景场强可调，磁介质为不锈钢细网。试样粒度为100目含铁量1.76%，含钛量0.57%；200目含铁量1.07%，含钛量0.59%；325目含铁量0.69%，含钛量0.63%。场强为8.36×105A/m和1.22×106A/m两种，分别进行一次除铁和二次除铁。

试验结果表明：脉冲式强力磁选机去除高岭土中的铁是有效的，经磁选后高岭土的铁含量可降到0.4%左右，可以满足煅烧质量的要求，同时从试验结果可看出高岭土中的TiO2在此除铁方法中效果不太明显。

二、连二亚硫酸盐法除铁

试验及应用。首先称取三份一定量的淮北煤系硬直高岭土，其中的铁主要以菱铁矿形式存在，以还原法除之。先用球磨机研磨，转速3000r/min，时间5min，介质，刚玉球。称取20 ~30的研磨土放入大烧杯中，用蒸馏水配浆搅拌，滴加浓硫酸以调节PH值在2~3，滴加一定量的连二亚硫酸钠，将大烧杯放入恒温水浴锅内反应2小时，待冷却至室温后放入适量蒸馏水洗涤，将浆液离心，倒掉上层清夜，刮取表面矿泥，研磨后测白度，称取产物并添加一定量的Nacl混匀，放入马沸炉内煅烧,煅烧升温控制程序为：25℃（常温）200℃（保温10min）400℃（保温10min）600℃（保温60min）800℃（保温10min）900℃（保温60min）自然冷却至室温。

反应式为：2Fe3++S2O42+2Fe2++2SO2 ，用酸洗净2Fe2+后再水洗，至矿浆呈中性为止，实验结果见表2。

表 2还原除铁效果

由此表可以看出，还原剂的添加对于高岭土石的除铁还是有一定的效果的，添加的量越大除铁效果越好，但是同时也带来了新的问题，比如废水的处理等等。

在实际生产过程中，高岭土的除铁增白具有十分重要的意义以上通过物理除铁和化学除铁两种方法探讨了高岭土除铁的问题，可以看出，两种方法各有利弊，希望能够通过更多的方法或者两者结合的方法探讨出更加环保和有效的除铁方法，促进高岭土行业的发展。

参考文献：

[1]崔 等，煤系高岭土除铁工艺上的应用研究，中国非金属矿导刊，1007-9386，200604-0042-03

[2]邓涛，煤系硬直高岭土的漂白处理，江苏地质，1998，22（4）,219-222

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