湖南某風(fēng)化型高嶺土漂白試驗

施卓雄

(廣東省礦產(chǎn)應(yīng)用研究所)

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湖南某風(fēng)化型高嶺土漂白試驗

施卓雄

(廣東省礦產(chǎn)應(yīng)用研究所)

摘要提升高嶺土的白度是擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，提高其附加值的重要手段。以湖南某風(fēng)化型高嶺土為研究對象，對高嶺土還原漂白的條件進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：在液固比為5∶1，用10%的稀硫酸將礦漿調(diào)至pH=2.5，加入試樣質(zhì)量7%的保險粉、2%的草酸，常溫下攪拌60 min后洗滌、過濾，在80 ℃烘干，最終可獲得白度值為83.9%的高嶺土產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞高嶺土還原漂白白度值

我國的高嶺土資源十分豐富，質(zhì)量好、儲量大的礦床多集中在東南各省，如湖南、江西、浙江、江蘇、廣東等地，而北方則限于河北、內(nèi)蒙古、吉林、山西等省區(qū)[1]。高嶺土廣泛應(yīng)用于陶瓷、造紙、涂料、橡膠、塑料、耐火材料和農(nóng)藥等領(lǐng)域[2-3]，其白度受含鐵礦物的影響較大。目前，高嶺土的除雜增白方法有物理方法和化學(xué)方法。物理方法主要有重選、磁選方法，但只能從高嶺土中分離出暗色礦物及有機(jī)質(zhì)，對提高白度有限。化學(xué)方法除雜增白主要有氧化法、還原法、氧化-還原法，與物理方法相比，化學(xué)方法針對性強(qiáng)，增白效果明顯[4-5]。本試驗以湖南某含三價鐵離子及其氧化物的灰白色風(fēng)化型高嶺土為對象，以保險粉為還原劑進(jìn)行除鐵增白，并對漂白工藝條件進(jìn)行探討。

1原礦性質(zhì)

試驗樣品取自湖南某風(fēng)化型砂質(zhì)高嶺土礦床，肉眼觀察呈灰白色，土狀，主要成分是石英、高嶺石、云母，有色金屬雜質(zhì)少量。原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，原礦礦物組成分析結(jié)果見表2。

表1　原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果　%

表2　原礦礦物組成分析結(jié)果　%

2原礦預(yù)處理

將原礦浸泡擦洗后篩出+0.045 mm粒級， -0.045 mm粒級用I型周期脈動高梯度磁選機(jī)脫鐵(背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.677 T)后用V24型連續(xù)泥砂分選儀分選出黏土礦物，給礦濃度為15%，給礦量為0.32 L/min，分散劑六偏磷酸鈉用量為1 500 g/t，預(yù)處理產(chǎn)品主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表3。

表3　預(yù)處理產(chǎn)品主要化學(xué)成分分析結(jié)果　%

從表3可以看出：原礦經(jīng)預(yù)處理，Al2O3含量從19.19%提高至38.27%，灼減從5.09%提高至15.03%，SiO2含量從70.59%降至44.19%，其他雜質(zhì)含量均有所下降。

進(jìn)一步的分析表明，預(yù)處理產(chǎn)品的自然白度為72.1%。

3試驗結(jié)果與討論

3.1草酸用量試驗

在對預(yù)處理產(chǎn)品漂白的過程中加入一定量的草酸，可以防止高嶺土返黃。草酸能與鐵離子形成無色可溶于水的雙草酸絡(luò)鐵絡(luò)合離子[5]，隨高嶺土濾液排除。因此，確定漂白過程中草酸的用量很重要。試驗取液固比為5∶1的預(yù)處理產(chǎn)品礦漿，用10%的稀硫酸將礦漿調(diào)至pH=2.5，加入試樣質(zhì)量5%的保險粉，常溫下攪拌60 min，充分洗滌后過濾，在80 ℃烘干，用白度儀測各產(chǎn)品的白度，結(jié)果見表4。

表4　草酸用量試驗產(chǎn)品的白度　%

從表4可以看出：產(chǎn)品的白度隨草酸用量的增大先顯著上升后微幅下降，這是因為適量的草酸有助于保險粉對Fe2O3的脫出，若草酸過量，則會影響礦漿的pH值，不利于漂白。因此，確定草酸用量為2%。

3.2保險粉用量試驗

預(yù)處理產(chǎn)品中的主要有色雜質(zhì)是三價鐵離子及其氧化物，溶解性不理想，保險粉可將其中的三價鐵還原成可溶性好的二價鐵離子，從而達(dá)到增白效果。保險粉與氧化鐵的反應(yīng)方程式為

Fe2O3+Na2S2O4+H2SO4=

Na2SO4+2FeSO3+H2O.

保險粉用量試驗的液固比為5∶1，用10%的稀硫酸將礦漿調(diào)至pH=2.5，加入試樣質(zhì)量2%的草酸，常溫下攪拌60 min，充分洗滌后過濾，在80 ℃烘干，用白度儀測各產(chǎn)品的白度，結(jié)果見表5。

表5　保險粉用量試驗產(chǎn)品的白度　%

從表5可以看出：保險粉的用量從2%提高到7%，產(chǎn)品白度從82.0%提升到83.9%，提升效果較明顯，保險粉用量超過7%，產(chǎn)品白度不升反降。這主要是因為強(qiáng)還原劑保險粉易在空氣中被氧化而分解成有色的單質(zhì)S等，降低保險粉的還原效果，影響產(chǎn)品白度[4]。因此，確定保險粉的用量為7%。

3.3pH值試驗

pH值試驗的液固比為5∶1，用10%的稀硫酸調(diào)節(jié)礦漿的pH值，加入試樣質(zhì)量7%的保險粉、2%的草酸，常溫下攪拌60 min，充分洗滌后過濾，在80 ℃烘干，用白度儀測各產(chǎn)品的白度，結(jié)果見表6。

表6　pH值試驗產(chǎn)品的白度

從表6可以看出：當(dāng)?shù)V漿pH=2.5時，產(chǎn)品的白度最高，提高或降低礦漿pH都將導(dǎo)致產(chǎn)品的白度值下降。這是因為硫酸用量過大時，會加劇保險粉的分解，剩余的硫酸會與保險粉反應(yīng)，生成有色雜質(zhì)；硫酸用量不足，三價鐵離子不易被還原，所以漂白效果不好。因此，對試樣進(jìn)行漂白時應(yīng)用稀硫酸將礦漿的pH調(diào)至2.5。

3.4漂白時間試驗

漂白時間試驗的液固比為5∶1，用10%的稀硫酸將礦漿調(diào)至pH=2.5，加入試樣質(zhì)量7%的保險粉、2%的草酸，常溫下攪拌，充分洗滌后過濾，在80 ℃烘干，用白度儀測各產(chǎn)品的白度，結(jié)果見表7。

表7　漂白時間試驗產(chǎn)品的白度

從表7可以看出：反應(yīng)時間對產(chǎn)品的白度也有一定的影響。反應(yīng)時間太短，保險粉與三價鐵離子的反應(yīng)不完全，白度提升不夠；反應(yīng)時間過長，會導(dǎo)致已經(jīng)還原的二價鐵離子重新被空氣氧化成三價鐵離子。因此，確定反應(yīng)時間為60 min。

4結(jié)語

(1)三價鐵離子及氧化物是影響高嶺土白度的主要雜質(zhì)，保險粉還原三價鐵離子則是最常見的漂白方法。

(2)原礦經(jīng)過預(yù)處理，在液固比為5∶1，用10%的稀硫酸將礦漿調(diào)至pH=2.5，加入試樣質(zhì)量7%的保險粉、2%的草酸，常溫下攪拌60 min后洗滌、過濾，在80 ℃烘干，最終可獲得白度值為83.9%的高嶺土產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]姚書典.非金屬礦物加工與利用[M].北京：科學(xué)出版社，1992.

[2]蔣軍華，陳曉英.國外高嶺土漂白的進(jìn)展[J].國外非金屬礦與寶石，1989(5):45-47.

[3]邵曉秋，石曉嵐.草酸漂白鐵染高嶺土礦的研究[J].非金屬礦，2014(4):53-55.

[4]管俊芳，楊文.廣西高嶺土漂白試驗研究[J].非金屬礦，2010(5):24-26.

[5]董文輝，蘇昭冰，劉媛媛，等.高嶺土漂白試驗研究[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2008(1):23-26.

(收稿日期2016-04-05)

施卓雄(1989—)，男，助理工程師，512026 廣東省韶關(guān)市武江區(qū)芙蓉東路108號。