高岭土是一种重要的非金属矿产资源，由纯高岭石或相关黏土矿物组成。高岭石的晶体化学式为Al2Si2O5(OH)4，是一种1:1型层状硅酸盐矿物。
高岭土提纯的目的主要是去除石英、长石等砂质矿物以及铁矿物、钛矿物、有机质等染色杂质以提升高岭土的白度和品质，从而使其满足在多元化产业中的应用需求。
 目前，国内外采用的提纯工艺主要有重选、磁选、浮选、焙烧、酸浸漂白、生物法等。在实际生产中往往会结合使用，以最大程度地去除杂质，提高高岭土的品质。
表1 高岭土提纯工艺的优势和劣势
1、重选
重选是一种基于矿物密度差异的物理分离方法。通过重选工艺，能有效去除密度较大的杂质如石英、长石、有机质等。常用的重选设备包括螺旋选矿机、离心分离机等，适用于去除粒度较粗的砂质杂质，尤其是含量较高的铁质和钛质杂质颗粒。
刘振环等针对朔州煤系高岭土进行了重力分选脱碳试验，使用不同密度级的重液实现了煤-高岭土连生体的分离；研究发现，+2.0g/cm³密度级的沉物中烧失量低于20%，接近高岭土的理论烧失量，且产率超过70%，有效去除了有机碳等杂质。
水力旋流器提纯也是一种重选提纯工艺，水力旋流器依赖于离心力分离，而非传统重选中的重力，但其亦为基于颗粒密度和粒度差异实现分离的物理方法。裴阳等对赣中地区的高岭土进行了水力旋流器提纯实验，该方法有效去除了云母（底流中K₂O和Na₂O质量分数超过11%）和部分铁氧化物（溢流中Fe₂O₃质量分数降至1.9%），从而降低了高岭土中的碱金属氧化物和铁杂质的含量。
石英等脉石与高岭土密度差异较大，也可通过重选提纯。易龙生等通过离心脱硅实验，使产品的SiO₂含量从52.4%降至47.2%，去除了部分石英和长石，Al₂O₃质量分数从36.5%提升至38.0%，初步提高了铝硅比。然而，该过程中Fe₂O₃和TiO₂质量分数分别从0.69%和0.74%升至1.08%和0.92%，使得产品铁钛杂质相对富集。因铁钛杂质的占比上升，自然白度和煅烧白度分别从82%和86.3%降至80.7%和83.9%。尽管实现了初步提纯，但无法去除晶格替代形式的铁钛杂质，需结合后续氯化焙烧进一步提升产品质量。
重选提纯对高岭土质中的有机质、铁杂质、石英均有不同程度的提纯效果，但难以获得高纯度、高产率的高岭土。
2、磁选
磁选主要用于去除高岭土中的磁性铁矿物杂质，如赤铁矿、磁铁矿和针铁矿等。磁选提纯设备在提升高岭土品质中发挥了关键作用，而新型磁选设备更加节能高效。
陈志友等利用周期式高梯度磁选机，考察了背景磁感应强度、矿浆流速、矿浆质量分数和磁介质规格对高岭土除铁效果的影响，结果表明：增大背景磁感应强度，可以有效降低高岭土中的Fe₂O₃质量分数并提高白度；在最佳参数下，一次磁选使Fe₂O₃质量分数由1.32%降至0.62%，白度由62.6%提升至84.6%；二次磁选后，Fe₂O₃质量分数进一步降至0.42%，白度提升至90.2%。周期式高梯度磁选机在提升高岭土白度方面表现良好，优化设备参数、探索多次磁选组合方式以及改进磁介质材料或结构等是未来的发展方向，以进一步提高除铁效率并减少操作中的堵塞现象。
电磁浆料高梯度磁选机是钾钠长石、高岭土、石英砂等非金属矿提纯除杂中最为常用的强磁选设备。王宝春等开发了HTDZ系列特大型智能电磁浆料高梯度磁选机，采用优化的磁选方法对高岭土进行了除铁提纯；该设备通过油水复合冷却和多管路进浆等技术创新，显著降低了能耗并改善了除铁效果，使高岭土中Fe₂O₃质量分数由0.86%降至0.46%，白度由75%提升至86%。但是该设备还存在进一步优化空间，如改进物料均匀性控制及降低磁选过程中的能耗等。
磁选提纯设备的应用与推广需综合考虑市场需求（如高白度、高纯度高岭土产品在造纸和电子工业中的应用）、资源条件（不同地区高岭土资源的矿物组成和杂质含量不同）、工艺整合（磁选通常与其他提纯工艺如浮选、脱硅、焙烧等联用）及经济可行性（如磁选设备的初始投资成本和维护费用）等因素。
3、浮选
高岭土颗粒表面疏水性较弱，而杂质矿物（如石英、长石、有机碳等）容易通过添加捕收剂变为表面疏水而上浮至矿浆表面，因而高岭土的浮选提纯主要为反浮选。
胡炳升等采用“粗选-两段精选-扫选”的反浮选工艺对煤系高岭土中的残留炭进行了回收，以石灰和水玻璃作为调整剂、煤油为捕收剂、仲辛醇为起泡剂，获得了85.22%的残留炭回收率，且显著降低了灰分质量分数（由81.40%降至14.56%），固定碳质量分数由18.60%提升至89.38%。若需进一步提高回收率或降低灰分含量，可考虑优化药剂组合及用量、调整浮选流程参数（如增加浮选次数、延长精选时间），或结合磁选、酸洗等预处理手段，但须平衡成本与效果的关系。
BU等通过反浮选对煤系高岭土进行微细石英除杂，采用多段浮选的工艺流程，最终获得了满足工业要求的m（SiO₂）：m（Al₂O₃）小于1.26、回收率为46.55%的煤系高岭土产品。
浮选除铁主要利用矿物表面化学性质的差异，通过药剂调控使含铁杂质与高岭土分离。任瑞晨等在矿浆pH=6.0、黄药用量100g/t的条件下，以水玻璃为抑制剂、黄药为捕收剂，有效去除了黄铁矿等含铁杂质，精矿Fe₂O₃质量分数由2.96%降至0.74%，产率达92.14%。
浮选除铁效果受矿浆pH、药剂种类和用量的影响，可以通过优化这些参数来提高除杂效率。高岭土浮选提纯能有效去除石英、长石、有机碳和含铁杂质，提升高岭土纯度。浮选工艺适用性广，能够灵活适应不同杂质的分离需求，且通过调整磨矿细度、pH、浮选次数等参数，提升工艺的可控性。
浮选法的不足是：高岭土颗粒疏水性较弱，分离难度较大，药剂用量较多，提纯成本较高；此外，药剂组合和用量的优化较复杂，不同矿石中的杂质成分多样，且部分工艺的回收率和杂质控制仍有提升空间。
未来的研究方向包括：优化环保药剂组合以降低成本，改进流程参数，提升浮选效率；探索浮选与磁选、酸洗等方法的联合应用；加强对矿物表面化学性质的研究，以开发更高效的浮选技术。
4、焙烧
焙烧高岭土除杂是一种利用高温条件分解含铁、钛等杂质，从而提升高岭土的白度和纯度的工艺。该工艺相对简单，适合与其他方法（如酸浸、磁选）联合使用，提纯效果显著。通过优化焙烧温度和焙烧气氛，可以显著提升高岭土的白度和纯度。
马骏辉等以四川煤系高岭土为原料，对精矿进行酸浸和还原气氛下的高温焙烧，在最佳还原焙烧温度950℃下，最终获得了白度分别为70.89%和83.36%的高岭土精矿产品，铁去除率分别达67.90%和70.23%。
磁化焙烧是一种通过高温还原焙烧改变矿物磁性特性，从而实现杂质分离的技术。赵刘闯等针对贵州某铁杂质以赤、褐铁矿为主的高岭土矿，以竹炭为还原焙烧剂、NaHCO₃为温度降低剂、硼酸为活化剂进行磁化焙烧后磁选除杂，在焙烧时间为69min、焙烧温度为465.7℃、硼酸用量为2.173%的最佳工艺条件下，最终获得了白度为89.37%的高岭土产品。
焙烧提纯技术虽然提纯效果显著，但仍存在一些问题亟待解决：
①高温条件（通常为900℃以上）导致能耗和环境成本较高，尤其在还原气氛焙烧中，燃料需求和二氧化碳等气体排放增加了运行成本和环境负担。
②该技工艺对原料中的杂质类型和含量的适应性有限，不同铁杂质（如赤铁矿或黄铁矿）需要特定的焙烧条件，增大了工艺复杂性。
③部分焙烧添加剂（如硼酸、NaHCO₃）可能引入新的杂质，存在二次污染风险。④焙烧提纯的产业化面临成本高、设备投资大、工艺复杂以及配套设施要求高等限制。
未来的发展方向包括开发低温焙烧技术与优化环保型添加剂，联合酸浸、磁选等技术以提高提纯效率，应用智能化与节能设计优化焙烧过程，开发绿色环保和废气废水处理技术，并通过中试与设备优化提升工艺稳定性和经济性。
5、酸浸漂白
酸浸漂白法除杂是一种通过酸浸漂白去除高岭土中铁、钛等有色杂质的技术，其原理是利用酸（如盐酸、硫酸、硝酸、草酸等）溶解杂质矿物，将其从高岭土中分离，从而提高产品的白度和纯度。
周立军等以盐酸、硫酸、硝酸质量比为3:2:1的混酸对内蒙古某低品位高岭土矿进行酸浸漂白，最终将高岭土白度由73%提升至85%。
ZEWDIE等采用酸浸漂白法对埃塞俄比亚高岭土进行除杂，将物理提纯的水合高岭土与不同浓度的草酸溶液混合，在控制温度（80℃～120℃）和搅拌条件下进行浸出实验，结果表明，质量分数由2.4%显著降至0.36%，白度由72.0%提升至81.4%。该方法通过优化草酸的使用条件显著提高了铁杂质的去除效率，同时提高了材料的白度指数和适用性，且经济环保。
酸浸漂白法工艺操作简单且提纯效果显著，但是酸耗高、废液处理难度大以及对晶体结构的潜在破坏限制了其大规模产业化应用。未来的发展方向包括开发绿色环保试剂、优化废液处理与金属资源回收技术、联合焙烧与磁选等工艺提升适用性、引入智能化控制技术降低能耗并提升效率，以及开展规模化试验验证工艺的经济性和可行性。
6、生物法
生物絮凝提纯法通常基于微生物或其代谢产物的絮凝特性，使特定矿物的沉降速率出现差异，从而达到提纯的目的。相较于传统的物理或化学絮凝方法，生物絮凝法具有环保、低毒性和高选择性等优点。
HOSSEINI等利用由枯草芽孢杆菌提取的细胞、废弃培养基、胞外蛋白和多糖去除高岭土中的赤铁矿和针铁矿，结果表明，多糖在pH=7时表现出最佳的除铁氧化物能力，除铁效率为76%～84%。该方法利用生物絮凝剂尤其是多糖，在中性条件下实现对含铁氧化物的有效分离，不仅绿色环保，还能显著提高分离效率。
微生物法高岭土除杂技术通过细菌的溶出活性，可以有效去除高岭土中的杂质。STYRIAKOVÁ等针对Horna Prievrana高岭土坑样品，筛选出两种蜡样芽孢杆菌菌株，并作用于不同的高岭土样品，实验结果表明：这些细菌在1个月内去除了43%的无定型氢氧化物和15%的云母结合铁；延长浸出时间后，去除了53%的结合铁。
与传统的磁分离和浮选技术相比，微生物法具有更佳的经济性和生态友好性，尽管处理速度稍慢，但在提升高岭土纯度、改善原料性能方面具有显著优势。
基于植物酸提取物的高岭土除杂方法，通过生态友好的方式也可以去除高岭土中的铁杂质。OLVERA VENEGAS等从柑橘、刺槐、大蒜等植物中提取酸性成分，将其用于处理筛分至≤38μm的高岭土样品，实验结果表明，淡色梭菌、阔叶梭菌、褐藻中的铁去除率分别达91.43%、88.76%和67.84%，该方法在去除铁杂质的同时，不会破坏高岭土的形态特征。与传统侵略性除杂方法相比，该技术具有高效、生态友好性和操作简单等优势，所获得的高岭土纯度能够满足工业应用需求。
生物絮凝提纯法、微生物法和植物酸提取物法作为新兴的高岭土除杂技术，具有环保、低毒、无形态破坏等有点，但存在处理时间较长、效率提升空间有限和成本较高等问题。未来应聚焦于优化微生物和植物酸提取物的分离效率、缩短处理周期，以及开发低成本、高效率的工业规模生产设备。
随着高岭土需求量的增长，提纯工艺将朝着高效、环保、智能化方向发展：
a.技术优化与联合。基于重选、磁选、浮选、焙烧、酸洗和生物法的优势与劣势，通过联合提升提纯效果。同时，开发低温焙烧技术、环保药剂和绿色溶剂将有助于进一步降低能耗和环境影响。
b.装备升级与智能化。提纯设备将朝高效、智能化方向发展，如自动化磁选设备、节能型焙烧炉和智能浮选机。这些装备将通过实时监控与优化操作提升工作效率，同时降低能耗和成本。
c.绿色环保技术应用。进一步优化生物法、植物酸提取物法等绿色技术，在实现高效去除杂质的同时减少污染。微生物和环保药剂的使用将推动产业向低碳环保方向发展。
d.区域定制化。针对不同地区的高岭土杂质特性，开发定制化的提纯工艺，提升资源利用效率和经济效益。
资料来源：《张涛,郝小非,石俊博.高岭土提纯工艺及高值化利用研究进展[J].化工矿物与加工,2025,54(09):61-71》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！
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