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高岭土是一种用途广泛的非金属原料，应用领域涉及造纸、陶瓷、石油化工、涂料、耐火材料等。高岭土的白度是影响其应用的一个重要指标，但优质高岭资源越来越少，大部分需经除铁处理。根据高岭土的成因和种类不同，所含铁的组分和含量也各不相同，除了含石英、长石、云母等以外，通常会有数量各不相同的金属氧化物（南方主要为铁的氧化物）、有机物和碳质，前者是影响高岭土白度的主要染色物质。
物理分选方法（重选、磁选）常用于高岭土原料的预先富集或有害物质的预先分离， 分选出大部分杂质矿物，提纯高岭土。但物理分选方法具有一定的局限性，对于粒度细、含量低的杂质矿物难于有效分离，对于高岭土中的晶格铁更是无法分离，仅靠物理分选的方法很难获得高白度的优质高岭，因此，要获得优质高岭土还需要经过漂白处理， 高岭土中的着色物质主要有铁矿物、碳质和有机质，钛矿物在南方原料中含量少（目前处理尚困难）， 本文着重分析着色物质的存在方式及适宜的漂白方式。
1 铁的存在形式及其漂白方法
铁矿物是高岭土中最常见的着色物质，每种高岭土中均有不同程度的分布，常见铁矿物包括：黄铁矿（FeS2）、褐铁矿（Fe2O3·nH2O ）、赤铁矿（Fe2O3）、菱铁矿（FeCO3）、磁铁矿（Fe3O4）等，其中以三价铁最常见，这些铁矿物会使高岭土呈现不同程度的灰色、褐色、粉红色等，使高岭土白度降低。由于铁矿物性质不同，可以采用不同的漂白工艺。
从国内外资料来看，漂白剂成本较高，通常先除去大量杂质后，再采用各种化学漂白的处理方法。国内通常采用水洗、分级的方法，去除砂质矿物（石英、长石）和重矿物（铁、钛氧化物），对于高铁量高岭土则采用强磁选漂白、还原漂白法、氧化还原漂白法、酸浸漂白、还原络合漂白法，其中以还原络合漂白最为有效。
2.1 含黄铁矿型高岭土的除铁———氧化漂白法
一般采用强氧化剂（次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾等），在水中将黄铁矿氧化为可溶于水的亚铁盐，然后通过水洗而除去，反应过程可表示为：
FeS2 + 8NaClO → Fe2+ + 8Na+ + 2SO42- + 8Cl- （1）
为防止后续Fe2+被重新氧化，加入络合剂（草酸）是一种有效的方法，其工艺参数一般为：pH =5~6；漂白剂用量为1.5％左右；漂白时间在20~35℃时为2~3h。
2.2 含Fe2O3（氧化铁）型除铁
氧化铁是高岭土中最常见的杂质之一， 常以三价氧化物或氧化铁水和物的形式存在，不溶于水，在稀酸中也难于反应。常采用除铁方法包括酸浸法、还原法、酸浸还原联合法等。
2.2.1 酸浸除铁漂白法
常采用盐酸除铁和草酸浸除铁。反应方程式为：
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O （2）
3C2O42- + Fe3+ → [Fe(C2O4)]3- （3）
实验表明，pH 为5~7 时，铁基本不溶，必须在强酸性环境中（pH＜2）才易除去，且盐酸加草酸的效果要好于分别单个加入。这是由于草酸的络合作用有助于铁的溶出，方法虽然简单，但无法获得白度大于90°的优质高岭土。
2.2.2 还原除铁漂白法
利用还原剂将高岭土中难溶的三价铁还原成二价铁（溶于水），从而使氧化铁脱除，常用连二亚硫酸钠在pH为2~4、常温条件下将Fe3+ 还原成Fe2+ ，经过滤多次洗涤除铁，具体反应如下：
Fe2O3+Na2S2O4+H2SO4 ＝Na2SO4+2FeSO3+H2O （4）
由于连二亚硫酸钠在酸性环境中或高温环境中会分解为SO2 、H2S 等，而降低漂白效果，且工作环境差，刺激性气味很浓，适当加些金属锌粉有助于除铁，其工艺参数为：pH=2~4；连二亚硫酸钠加入量7％~8％。
2.2.3 酸浸还原联合除铁
常采用盐酸或硫酸加入活泼金属锌， 可达到比较好的除铁效果。其反应如式（5）至式（7）：
6H++Fe2O3→2Fe3++3H2O （5）
Zn+2H+→Zn2+ +H2 （6）
Fe3++H2→Fe2++2H+ （7）
为防止后续Fe2+再被氧化，加入络合剂草酸也是一种有效的辅助手段。其工艺参数为：盐酸10％；pH 为2~3；锌粉1‰；草酸2％。
2.3 氧化还原联合除铁
当高岭土中铁的存在形式复杂，既有黄铁矿、有机质，又含有氧化铁矿时，这时需采用氧化还原联合漂白法，以分别除去不同的杂质。比如采用次氯酸钠和双氧水为氧化剂，以连二亚硫酸钠为还原剂进行除铁，可达到比较好的效果。
3 结语
高岭土的除铁是高岭土加工的一个重要组成部分，除铁工艺取决于原料中铁的种类及存在方式。氧化铁是高岭土中最常见的有害杂质， 采用连二亚硫酸盐还原除铁，及酸浸除铁可起到一定的效果。还原加络合或酸浸加络合将使除铁效果更佳。需要指出， 高岭土原料除铁工艺的选择除了要考虑铁的种类及存在形式， 还要考虑关注环境、经济技术分析，选用安全、可靠、经济合理的除铁方法。
作者：刘小燕 （闽清陶瓷研究所，闽清350800）
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