施卓雄

(广东省矿产应用研究所)



湖南某风化型高岭土漂白试验

施卓雄

(广东省矿产应用研究所)

摘要提升高岭土的白度是扩大其应用领域，提高其附加值的重要手段。以湖南某风化型高岭土为研究对象，对高岭土还原漂白的条件进行了研究。结果表明：在液固比为5∶1，用10%的稀硫酸将矿浆调至pH=2.5，加入试样质量7%的保险粉、2%的草酸，常温下搅拌60 min后洗涤、过滤，在80 ℃烘干，最终可获得白度值为83.9%的高岭土产品。

关键词高岭土还原漂白白度值

我国的高岭土资源十分丰富，质量好、储量大的矿床多集中在东南各省，如湖南、江西、浙江、江苏、广东等地，而北方则限于河北、内蒙古、吉林、山西等省区[1]。高岭土广泛应用于陶瓷、造纸、涂料、橡胶、塑料、耐火材料和农药等领域[2-3]，其白度受含铁矿物的影响较大。目前，高岭土的除杂增白方法有物理方法和化学方法。物理方法主要有重选、磁选方法，但只能从高岭土中分离出暗色矿物及有机质，对提高白度有限。化学方法除杂增白主要有氧化法、还原法、氧化-还原法，与物理方法相比，化学方法针对性强，增白效果明显[4-5]。本试验以湖南某含三价铁离子及其氧化物的灰白色风化型高岭土为对象，以保险粉为还原剂进行除铁增白，并对漂白工艺条件进行探讨。

1原矿性质

试验样品取自湖南某风化型砂质高岭土矿床，肉眼观察呈灰白色，土状，主要成分是石英、高岭石、云母，有色金属杂质少量。原矿主要化学成分分析结果见表1，原矿矿物组成分析结果见表2。

表1　原矿主要化学成分分析结果　%

表2　原矿矿物组成分析结果　%

2原矿预处理

将原矿浸泡擦洗后筛出+0.045 mm粒级， -0.045 mm粒级用I型周期脉动高梯度磁选机脱铁(背景磁感应强度为0.677 T)后用V24型连续泥砂分选仪分选出黏土矿物，给矿浓度为15%，给矿量为0.32 L/min，分散剂六偏磷酸钠用量为1 500 g/t，预处理产品主要化学成分分析结果见表3。

表3　预处理产品主要化学成分分析结果　%

从表3可以看出：原矿经预处理，Al2O3含量从19.19%提高至38.27%，灼减从5.09%提高至15.03%，SiO2含量从70.59%降至44.19%，其他杂质含量均有所下降。

进一步的分析表明，预处理产品的自然白度为72.1%。

3试验结果与讨论

3.1草酸用量试验

在对预处理产品漂白的过程中加入一定量的草酸，可以防止高岭土返黄。草酸能与铁离子形成无色可溶于水的双草酸络铁络合离子[5]，随高岭土滤液排除。因此，确定漂白过程中草酸的用量很重要。试验取液固比为5∶1的预处理产品矿浆，用10%的稀硫酸将矿浆调至pH=2.5，加入试样质量5%的保险粉，常温下搅拌60 min，充分洗涤后过滤，在80 ℃烘干，用白度仪测各产品的白度，结果见表4。

表4　草酸用量试验产品的白度　%

从表4可以看出：产品的白度随草酸用量的增大先显著上升后微幅下降，这是因为适量的草酸有助于保险粉对Fe2O3的脱出，若草酸过量，则会影响矿浆的pH值，不利于漂白。因此，确定草酸用量为2%。

3.2保险粉用量试验

预处理产品中的主要有色杂质是三价铁离子及其氧化物，溶解性不理想，保险粉可将其中的三价铁还原成可溶性好的二价铁离子，从而达到增白效果。保险粉与氧化铁的反应方程式为

Fe2O3+Na2S2O4+H2SO4=

Na2SO4+2FeSO3+H2O.

保险粉用量试验的液固比为5∶1，用10%的稀硫酸将矿浆调至pH=2.5，加入试样质量2%的草酸，常温下搅拌60 min，充分洗涤后过滤，在80 ℃烘干，用白度仪测各产品的白度，结果见表5。

表5　保险粉用量试验产品的白度　%

从表5可以看出：保险粉的用量从2%提高到7%，产品白度从82.0%提升到83.9%，提升效果较明显，保险粉用量超过7%，产品白度不升反降。这主要是因为强还原剂保险粉易在空气中被氧化而分解成有色的单质S等，降低保险粉的还原效果，影响产品白度[4]。因此，确定保险粉的用量为7%。

3.3pH值试验

pH值试验的液固比为5∶1，用10%的稀硫酸调节矿浆的pH值，加入试样质量7%的保险粉、2%的草酸，常温下搅拌60 min，充分洗涤后过滤，在80 ℃烘干，用白度仪测各产品的白度，结果见表6。

表6　pH值试验产品的白度

从表6可以看出：当矿浆pH=2.5时，产品的白度最高，提高或降低矿浆pH都将导致产品的白度值下降。这是因为硫酸用量过大时，会加剧保险粉的分解，剩余的硫酸会与保险粉反应，生成有色杂质；硫酸用量不足，三价铁离子不易被还原，所以漂白效果不好。因此，对试样进行漂白时应用稀硫酸将矿浆的pH调至2.5。

3.4漂白时间试验

漂白时间试验的液固比为5∶1，用10%的稀硫酸将矿浆调至pH=2.5，加入试样质量7%的保险粉、2%的草酸，常温下搅拌，充分洗涤后过滤，在80 ℃烘干，用白度仪测各产品的白度，结果见表7。

表7　漂白时间试验产品的白度

从表7可以看出：反应时间对产品的白度也有一定的影响。反应时间太短，保险粉与三价铁离子的反应不完全，白度提升不够；反应时间过长，会导致已经还原的二价铁离子重新被空气氧化成三价铁离子。因此，确定反应时间为60 min。

4结语

(1)三价铁离子及氧化物是影响高岭土白度的主要杂质，保险粉还原三价铁离子则是最常见的漂白方法。

(2)原矿经过预处理，在液固比为5∶1，用10%的稀硫酸将矿浆调至pH=2.5，加入试样质量7%的保险粉、2%的草酸，常温下搅拌60 min后洗涤、过滤，在80 ℃烘干，最终可获得白度值为83.9%的高岭土产品。

参考文献

[1]姚书典.非金属矿物加工与利用[M].北京：科学出版社，1992.

[2]蒋军华，陈晓英.国外高岭土漂白的进展[J].国外非金属矿与宝石，1989(5):45-47.

[3]邵晓秋，石晓岚.草酸漂白铁染高岭土矿的研究[J].非金属矿，2014(4):53-55.

[4]管俊芳，杨文.广西高岭土漂白试验研究[J].非金属矿，2010(5):24-26.

[5]董文辉，苏昭冰，刘媛媛，等.高岭土漂白试验研究[J].中国非金属矿工业导刊，2008(1):23-26.

(收稿日期2016-04-05)

施卓雄(1989—)，男，助理工程师，512026 广东省韶关市武江区芙蓉东路108号。