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高岭土选矿提纯技术简述
来源:中国粉体技术网    更新时间:2013-05-31 09:55:05    浏览次数:
 
       高岭(岩)土原矿中程度不同地存在石英、长石和云母以及铝的氧化物和氢氧化物、铁矿物(褐铁矿、白铁矿、磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿)、铁的氧化物(钛铁矿、金红石等)以及有机物(植物纤维、有机泥炭及煤)等杂质。在要求较高的应用领域必须对其进行选矿提纯。
       高岭土的选矿方法依原矿中拟除去杂质的种类、赋存状态、嵌布粒度及所要求的产品质量指标而定。对于原矿杂质含量较少、白度较高、含铁杂质少、主要杂质为砂质(石英、长石等)的高岭土,可采用简单的粉碎后风选分级的方法除去(即干法选矿);对与杂质含量较多、白度较低、砂质矿物及铁质矿物含量较高的高岭土,一般要综合采用重选(除砂)、强磁选或高梯度磁选(除铁、钛矿物)、化学漂白(除铁质矿物并将三价铁还原为二价铁)、浮选(与含铝矿物,如明矾石分离或除去锐钛矿)等方法;对于有机质含量较高的高岭土,除了前述方法之外,还要采用打浆后筛分(除植物纤维)和煅烧(除机泥炭及煤)等方法。
       高岭土的选矿工艺依矿石类型而定。以下具体介绍软质高岭土和砂质高岭土、硬质高岭土(高岭石岩)这二种不同类型高岭土矿的选矿方法。
       ① 软质高岭土和砂质高岭土
        软质高岭土和砂质高岭土一般采用湿法选矿工艺。其原则工艺流程如下:
 
       原矿®堆存或混匀®制浆®除植物纤维®分级除砂®磁选®漂白®压滤脱水®干燥
 
       原矿或堆存混匀后的原矿按设定好的浓度要求加入水和分散剂在搅拌机或捣浆机中制浆。制浆的目的是使高岭土分散并与砂质矿物、植物纤维分离以便为下续除杂和除砂作业准备合适浓度的浆料。制备好的矿浆用振动筛去除植物纤维及粗颗粒砂,再采用水力旋流器组、卧式螺旋卸料沉降式离心分级机去除细砂。如果除砂后的产品能满足某一领域的应用要求,可以加入絮凝剂(如明矾)使其凝聚后进行压滤和干燥。如需得到优质或高品质的高岭土,绝大多数情况下还需要进行强磁选或高梯度磁选、化学漂白、甚至于浮选和选择性絮凝等。目前工业上大多采用强磁选或高梯度磁选和化学漂白。高岭土中的染色矿物杂质如褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿、锐钛矿、金红石等均具有弱磁性,因此,除砂后的高岭土可进一步用强磁选机或高梯度磁选机中进行磁选。由于高岭土中的含铁、钛矿物大多嵌布粒度较细,一般强磁选往往脱除率不高,因此目前工业上大多采用高梯度磁选机进行高岭土的磁选。此外,性能更好的超导磁选机也已用高岭土的磁选除铁,这种磁选机不仅磁场强度进一步提高,可得到质量更高的优质高岭土,而且能耗减少。磁选后的高岭土如果白度指标仍达不到优质高岭土的要求,一般再采用化学漂白。高岭土的化学漂白工艺是将先在搅拌槽中用硫酸调整pH值至4~4.5,然后给入漂白反应罐内,加入还原剂连二亚硫酸钠、硫代硫酸钠或亚硫酸锌(Na2S2O4或ZnS2O4),使高岭土中的三价铁还原为二价铁并溶于矿浆内,然后用清水洗涤使之与高岭土分离。还原的主要反应式如下:
         Fe2O3+ Na2S2O4+3H2SO4=Na2SO4+2FeSO4+H2O+2SO2
       为了去除深色的有机质还可以用强氧化剂(过氧化氢、次氯酸钠等)进行漂白。
       工业上最常用的漂白剂是Na2S2O4和ZnS2O4。但Na2S2O4很不稳定。ZnS2O4虽然较为稳定一些,但排出的废水中锌离子浓度过高,污染环境。利用硼氢化钠漂白可以避免这种缺点。具体加药顺序是:在pH=7~10的条件下,将一定量的硼氢化钠和氢氧化钠混合物(其量为能够生成所需的Na2S2O4),通入SO2气体或用别的方法使SO2气体与矿浆接触,调节pH=6~7,这时的pH值有利于在矿浆内生成最大量的Na2S2O4,再用亚硫酸(或SO2)调节pH=2.5~4,即可发生漂白反应。其基本原理如下:
NaBH+9NaOH+9SO2®4Na2S2O4+NaBO2+NaHSO3+6H2O
       漂白工艺一般能显著提高高岭土产品的白度,但生产成本较高,而且要对漂白后的洗涤废水进行处理,否则将对环境造成一定的污染。
       ② 硬质高岭土或高岭岩
       对于纯度较高、白度较好的硬质高岭土或高岭岩,一般可直接将原矿破碎和根据应用领域对产品细度的要求进行磨矿和分级即可;对含有少量砂质的矿石可在粉碎至适当细度后进行干法和湿法分级;对于铁杂质含量较高的矿石可进行磁选。如果含铁矿物的嵌布粒度较粗,可在粗粉碎(小于200目)后进行干式强磁选;但如果铁的嵌布粒度较细,则要在细磨后进行湿式强磁选或高梯度磁选。如果磁选后仍不能满足优质高岭土产品的要求,还可再采用化学漂白。化学漂白的工艺与前述软质高岭土相似。
       目前硬质高岭土或高岭岩常用的破碎筛分设备是颚式破碎机、对辊破碎机、振动筛等,磨粉设备主要是悬辊磨(雷蒙磨)、压辊磨、机械冲击磨、球磨机等;干法分级除砂设备主要是空气离心式分级(选)机,湿法分级设备主要是旋流器组和卧式螺旋卸料沉降式离心机;干式磁选设备主要是振动式强磁选机(永磁或电磁),湿式磁选设备与前述软质高岭土相同。
       在部分硬质高岭土,尤其是我国储量极为丰富的煤层共(伴)生高岭岩(目前统称为“煤系高岭土”)中含有一定量的煤泥或碳质。这些碳质或煤泥严重影响高岭土的白度。目前去除这些碳质的主要工艺是煅烧。通过煅烧不仅可以有效去除碳质,显著提高煤系高岭土的白度,同时可以脱除高岭石中高达14%左右的结晶或结构水,变成一种新的功能粉体材料——煅烧高岭土。高岭土的煅烧工艺将在后面作专门介绍。

 
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