高岭土详细资料介绍——山东水处理剂网

您的位置：山东水处理网 >> 技术文章 >> 高岭土详细资料介绍

	高岭土详细资料介绍
一、矿产名称：高岭土(KaoLin) 二、矿床类型及其分布 1、矿床的成因类型：见表1。 2、矿床的工业类型：见表2。表 2 高岭土的工业类型注：①为全硫；②为硫酸盐的硫。 3、矿产的分布情况中国高岭土资源丰富、矿床分布广泛，全国有16个省都有产出，但主要分布在东南沿海一带。华东、中南地区探明储量为全国总储量的80%，其中以江苏、浙江、福建、江西、湖南、广东等省为主，在四川、贵州、云南、河北及辽宁等省也有分布。全国包括陶瓷粘土在内高岭土矿床共有200多处，但大型矿床较少，多为中、小型。主要矿床有：江苏苏州、四川叙永、辽宁丹东、浙江温州、广东潮安、茂名、湛江、福建永春、闽清、同安、湖南醴陵、衡阳、衡山、山西大同、江西景德镇、陕西洛南、山东淄博以及西藏羊八井等矿床。中国高岭土矿床成因类型较多，其中风化型矿床主要分布在广东、四川等地，沉积型高岭土矿床主要分布在山西、河北、福建等地，热液蚀变型矿床主要分布在江西等地。中国北方所产高岭土多属沉积型矿床，南方所产高岭土多属风化残积型及热液蚀变型。此外，在北方、南方都有风化淋滤型及第四纪沉积型高岭土矿床的分布。高岭土矿成矿时代多为中、新生代，矿石类型主要为埃洛石型。三、矿床的主要工业指标：见表3、4。高岭土矿床一般开采技术条件要求：沉积型硬质高岭土：最低可采厚度，露采0.7～1m，地采0.7m；夹石剔除厚度，露采0.3～0.5m，地采0.3m。其它类型高岭土：最低可采厚度，露采0.7～2m，地采1m；夹石剔除厚度露采1～2m，地采0.3m。四、矿石性质 1、矿石的矿物组成风化型高岭土矿是以砂质高岭土为主，有用矿物以高岭石为主，次为埃洛石。其它矿物有石英、长石、云母、褐铁矿等。石英、长石、白云母可综合回收、利用。热液蚀变型高岭土矿，主要矿物有高岭石、地开石、埃洛石。其它矿物有黄铁矿、明矾石、石英、云母、叶蜡石、蒙脱石等。其中黄铁矿、明矾石、石英可综合回收、利用。沉积型高岭土矿，主要矿物为高岭石。少量的有机质、水铝石、勃姆石、石英、云母、蒙脱石、赤铁矿、金红石等。除高岭石外，其余矿物为杂质，没有回收价值。 2、目的矿物的矿物特征高岭土主要由小于2μm的微小片状或管状高岭石族矿物晶体组成。高岭石族矿物共有高岭石、迪开石、珍珠石、7?埃洛石、10?埃洛石等五种。属1:1型层状硅酸盐、单斜晶系。其物化性能见表5，表6。五、工艺特性及主要用途 (一)、工艺特性 1．白度和亮度白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色。高岭土白度分自然白度和煅烧后的白度。对陶瓷原料来说，煅烧后的白度更为重要，煅烧白度越高则质量越好。陶瓷工艺规定烘干105℃为自然白度的分级标准，煅烧1300℃为煅烧白度的分级标准。白度可用白度计测定。白度计是测量对3800—7000 ? 波长光的反射率的装置。在白度计中，将待测样与标准样(如BaSO4、MgO等)的反射率进行对比，即白度值(如白度90即表示相当于标准样反射率的90%)。亮度是与白度类似的工艺性质，相当于4570 ?波长光照射下的白度。高岭土的颜色主要与其所含的金属氧化物或有机质有关。一般含Fe2O3呈玫瑰红、褐黄色；含Fe2+呈淡蓝、淡绿色；含MnO2呈淡褐色；含有机质则呈淡黄、灰、青、黑等色。这些杂质存在，降低了高岭土的自然白度，其中铁、钛矿物还会影响煅烧白度，使瓷器出现色斑或熔疤。 2．粒度分布粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级(以毫米或微米筛孔的网目表示)范围内所占的比例(以百分含量表示)。高岭土的粒度分布特征对矿石的可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理，是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对用作涂料的高岭土要求小于2μm的含量占90—95%，造纸填料小于2μm的占78—80%。 3．可塑性高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础，也是主要的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即W塑性指数=100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直接测定泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得，以kg·cm表示，往往可塑性指标越高，其成型性能越好。高岭土的可塑性可分为四级，见表7。 4．结合性结合性指高岭土与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并具有一定干燥强度的性能。结合能力的测定，是在高岭土中加入标准石英砂(其质量组成0.25—0.15粒级占70%，0.15—0.09mm粒级占30%)。以其仍能保持可塑泥团时的最高含砂量及干燥后的抗折强度来判断其高低，掺入的砂越多，则说明这种高岭土结合能力就越强。通常凡可塑性强的高岭土结合能力也强。 5．粘性和触变性粘性是指流体内部由于内摩擦作用而阻碍其相对流动的一种特征，以粘度来表示其大小(作用于1单位面积的内摩擦力)，单位是Pa·s。粘度的测定，一般采用旋转粘度计，以在含70%固含量的高岭土泥浆中的转速来衡量。在生产工艺中，粘度具有重要意义，它不仅是陶瓷工业的重要参数，对造纸工业影响也很大。据资料表明，国外用高岭土作涂料，在低速涂布时要求粘度约0.5Pa·s，高速涂布时要求小于1.5Pa·s。触变性指已经稠化成凝胶状不再流动的泥浆受力后变为流体，静止后又逐渐稠化成原状的特性。以厚化系数表示其大小，采用流出粘度计和毛细管粘度计测定。粘性和触变性与泥浆中矿物成分，粒度及阳离子类型有关，一般，蒙脱石含量多的，颗粒细的，交换性阳离子以钠为主的，其粘度和厚化系数高。因此工艺上常用添加可塑性强的粘土、提高细度等方法提高其粘性和触变性，用增加稀释电解质和水分等方法降低之。 6．干燥性能干燥性能指高岭土泥料在干燥过程中的性能。包括干燥收缩、干燥强度和干燥灵敏度等。干燥收缩指高岭土泥料在失水干燥后产生的收缩。高岭土泥料一般在40—60℃至多不超过110℃温度下就发生脱水而干燥，因水分排出，颗粒距离缩短，试样的长度和体积就要发生收缩。干燥收缩分线收缩和体收缩，以高岭土泥料干燥至恒重后长度及体积变化的百分数表示。高岭土的干燥线收缩一般在3—10%。粒度越细，比表面积越大，可塑性越好，干燥收缩越大。同一类型的高岭土，因掺合水的不同，其收缩也不同，多者，收缩大。在陶瓷工艺中，干燥收缩过大，坯体容易发生变形或开裂。干燥强度指泥为干燥至恒重后的抗折强度。干燥灵敏度指坯体干燥时，可能产生变形和开裂倾向的难易程度。灵敏度大，在干燥过程中容易变形和开裂。一般干燥灵敏度高的高岭土(干燥灵敏度系数K＞2)容易形成缺陷；低者(干燥灵敏度系数K＜1)在干燥中比较安全。 7．烧结性烧结性是指将成型的固体粉状高岭土坯体加热至接近其熔点(一般超过1000℃)时，物质自发地充填粒间隙而致密化的性能。气孔率下降到最低值，密度达到最大值的状态，称为烧结状态，相应的温度称为烧结温度。继续加热时，试样中的液相不断增加，试样开始变形，此时温度即称转化温度。烧结温度与转化温度的间隔称烧结范围。烧结温度和烧结范围在陶瓷工业中是决定坯料配方、选择窑炉类型的重要参数。试料以烧结温度低、烧结范围宽(100—150℃)为宜，工艺上可以用掺配助熔原料及将不同类型的高岭土按比例掺配的方法控制烧结温度及烧结范围。 8．烧成收缩烧成收缩性是指已干燥的高岭土坯料在烧成过程中，发生一系列物理化学变化(脱水作用、分解作用、生成莫来石，易熔杂质熔化生成玻璃相充填于质点间的空隙等)，而导致制品收缩的性能，也分为线收缩和体收缩两种。同干燥收缩一样，烧成收缩太大，容易导致坯体开裂。另外，焙烧时，坯料中若混有大量的石英，它将发生晶型转化(三方→六方)，使其体积膨胀，也会产生反收缩。 9．耐火性耐火性是指高岭土抵抗高温不致熔化的能力。在高温作业下发生软化并开始熔融时温度称耐火度。其可采用标准测温锥或高温显微直接测定，也可用M．A．别兹别洛道夫经验公式进行计算。耐火度t(℃)=[360+Al2O3-R2O]/0.228 式中：Al2O3为SiO2和Al2O3分析结果之和为100时其中Al2O3所占的质量百分比；R2O为SiO2和Al2O3分析结果之和为100时其它氧化物所占的质量百分比。通过此公式计算耐火度的误差在50℃以内。耐火度与高岭土的化学组成有关，纯的高岭土的耐火度一般在1700℃左右，当水云母、长石含量多，钾、钠、铁含量高时，耐火度降低，高岭土的耐火度最低不小于1500℃。工业部门规定耐火材料的R2O含量小于1.5—2%，Fe2O3小于3%。 10．悬浮性和分散性悬浮性和分散性指高岭土分散于水中难于沉淀的性能。又称反絮凝性。一般粒度越细小，悬浮性就越好。用于搪瓷工业的高岭土要求有良好的悬浮性。一般据分散于水中的样品经一定时间的沉降速度来确定其悬浮性能的好坏。 11．可选性可选性是指高岭土矿石经手工挑选，机械加工和化学处理，以除去有害杂质，使质量达到工业要求的性能。高岭土的可选性取决于有害杂质的矿物成分、赋存状态、颗粒大小等。石英、长石、云母、铁、钛矿物等均属有害杂质。高岭土选矿主要包括除砂、除铁、除硫等项目。 12．离子吸附性及交换性高岭土具有从周围介质中吸附各种离子及杂质的性能，并且在溶液中具较弱的离子交换性质。这些性能的优劣主要取决于高岭土的主要矿物成分，见表8。 13．化学稳定性高岭土具有强的耐酸性能，但其耐碱性能差。利用这一性质可用它合成分子筛。 14．电绝缘性优质高岭土具有良好的电绝缘性，利用这一性质可用之制作高频瓷、无线电瓷。电绝缘性能的高低可以用它的抗电击穿能力来衡量。 (二)、主要用途：见表9。六、产品质量标准 1、有用元素及主要伴生元素对原料的影响在不同的应用领域中，对高岭土的质量要求也不相同。在化学成分方面，造纸涂料、无线电瓷、耐火坩埚等等应用领域要求高岭土Al2O3和SiO2的含量接近高岭石的理论值；日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、白水泥原料、橡胶和塑料的填弃剂对高岭土的Al2O3含量要求可适当放低些，SiO2含量可酌情高些。对Fe2O3、TiO2、SO2等有害成分，亦有不同的允许值，不同的用途中也不尽相同。高岭土的染色杂质是一些含铁、钛的矿物如锐钛砂、金红石、赤铁矿、云母和黄铁矿等，这些矿物具有弱磁性可采用高梯度磁选机或化学漂白的方法除去，以提高高岭土的白度。 2、国家标准无 3、部颁标准见表10—21 4、企业标准 (1)白水泥工业质量要求 Fe2O3<1%, K2O+Na2O<2% SiO2>65%, 烧成白度>80% (2)玻璃纤维工业质量要求 Fe2O3<0.4~0.6%,K2O+Na2O<0.5% 七、综合利用工艺技术（一）列举综合利用技术方法及工艺流程采用下列方法对高岭土进行加工 1、泥料的分散在高岭土湿选工艺中首先将原矿制成泥浆，使矿物以颗粒状单体形态在水中解离，颗粒大小以微米为单位，甚至于更小。为了使高岭石族矿物与杂质矿物(如石英、长石、云母、黄铁矿、钛铁矿等)分离，就必须使粘土颗粒分成细、中、粗三个粒级。高岭土颗粒界面上带着相反电荷，颗粒之间相互吸引产生絮凝呈絮团状，这样就需添加适当的分散剂，使之电离后附在带电荷的高岭土表面，使其具相同的电荷而相互排斥，此时泥浆便具有流动性(矿浆的浓度一般为5—14%)。矿浆中的矿物颗粒只有达到充分分散，才能有效地进行分级和选别。一般粘土悬浮液呈现中性——碱性(pH=8)时，便显示稳定的分散状态。常用的分散剂有如下几种：调整pH：氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(Na2CO3)。沉淀Ca2+：草酸铵〔(NH4)2C2O4·H2O〕络合Al3+、Fe3+：柠檬酸钠(Na3C6H5O2·2H2O) 络合多价金属离子：水玻璃〔Na2O(1.6-4)SiO2〕、焦磷酸钠(Na4P2O4·10H2O)、六聚偏磷酸钠〔(NaPO3)6〕 2、除砂湿法除砂，即主要去掉石英、长石、云母等碎屑矿物和岩屑等较粗粒的杂质，同时也可除去部分铁钛矿物。常用耙式浮槽式分级机、螺旋式分级机、水力旋流器和振动筛等进行。我国小矿山采用自然沉淀除砂，再进入沉淀池浓缩、经沉降脱水干燥后生产出砖块状的高岭土坯子。这种产品一般用于陶瓷工业。在机械化选矿厂，则先用单轴捣浆机除去部分粗砂，而后再进入水力旋流器或振动筛等进一步除砂。据报道，目前国外有一种用于除砂的新型设备——工业型杓轮机(西德产)，经过工业考核，其可以取代现有生产所用的螺旋分级机和振动筛的生产工艺。 3、分级目前我国生产高档产品，特别是涂料级高岭土产品，主要采用分级方法。在造纸涂料加工过程中，2μm粒级含量一直作为工作指标的控制点，要求粒度尽量均匀，既要小于2μm，又要防止研磨时发生过粉碎，因此必须分级。所谓分级就是利用矿物颗粒的大小或密度的差别来分离矿物，若组成矿浆的矿物粒度相差大，则一般用筛网分级；若相近，则据其密度差别进行选别。常用的分级设备有水簸、水力旋流器、离心机等。高岭土深加工工艺中的超细分级，在国外多采用卧式螺旋离心机，一般结构的卧式螺旋离心机在处理过程中，由于螺旋的搅动，中粗颗粒很难沉降，而随溢流带走，同时又夹带着相当部分的细颗粒由螺旋推送到出渣口排出，这样使得分级效果不好。目前国外较先进完善的粒子分级装置首推美国所产的专利离心机。 4、磁选除铁几乎所有的高岭土原矿都含有少量(一般为0.5—3%)的铁矿物，主要有铁的氧化物、钛铁矿、菱铁矿、黄铁矿、云母、电气石等。这些着色杂质通常具有弱磁性，这样即可用磁选方法除去这些有害杂质。磁选是利用矿物的磁性差别而在磁场中分离矿物颗粒的一种方法，对除去磁铁矿和钛铁矿等高磁性矿物或加工过程中混入的铁屑等较为有效。对于弱磁性矿物，一种方法可以先焙烧，待其转变成强磁性氧化铁后再进行磁选分离；再一种方法就是采用高梯度强磁场磁选法。（1）高梯度强磁场磁选法这种方法有两大特点，一是具有能产生高磁场强度(107高斯/cm数量级)的聚磁介质(一般为钢毛)，二是有先进的螺丝管磁体结构，高梯度磁分离技术对于脱除有用矿物中弱磁性微细颗粒甚至胶体颗粒十分有效。这种方法优点是工序简单、产量高、成本低、无污染，能借助于调整分离操作参数来生产不同档次的产品，并可按需要控制生产成本，是一种效果好、适应性强的技术，具有较好的社会和经济效益。早在70年代美国就有不少厂家用此项技术全部或部分取代浮选、化学漂白等传统的提纯高岭土的方法。美国佐治亚中部地区的一些高岭土公司已将高梯度磁选作为标准的处理工艺。缺点是设备投资高、耗电大。表22为不同产地的高岭土用PEM-5型高梯度磁机除铁、钛试验的结果。从表中数据可以看出，高梯度磁机选矿中，有害杂质钛比铁易于除去。（2）超导磁选随着高岭土矿体不断开采，高岭土原矿的质量逐渐降低，赋存于高岭土中的铁钛矿物的粒度也越来越小，高梯度磁选机也无法将几个微米下的弱顺磁性矿物分离出来。据报道，目前国外已有10多个国家正从事用超导磁选机对高岭土进行除铁、钛的研究，超导磁选机由三个主体部件组成。一是超导磁体，它是由铌钛线或铌锡线绕制而成；二是超低温制冷系统，用液氦，液氮制冷，使铌钛或铌锡磁体在4.2K下达到磁体无直流电阻的超导状态；三是分选管道或分选装置，使要分选的矿粒或矿浆在超导磁场中将磁性矿物与非磁矿物分开。超导磁选机根据有无介质及其所产生的梯度不同可分为无梯度超导磁选机和高梯度超导磁选机两种，高岭土比较适合于用后种，这种磁选机可处理几个微米或亚微米级别极弱的顺磁场矿物。超导磁选机能长期运转，与常规磁选机相比，降低电耗80—90%，仅此一项每年可节约15万美元，其占地面积为原来的34%，重量为原有的47%；另外，其还具有快速激磁和退磁能力，可使设备减少分选、退磁和冲洗杂物所需的时间，从而大大提高了矿物的处理量。该设备处理能力为6t/h。 5、浮选浮选法提纯高岭土应用十分广泛，目前工艺和设备也在不断改进、更新，使得高岭土精矿获得更高的白度，而满足工业需要。因高岭土原矿所含的杂质不同，所采用的浮选方法、药剂和设备也不一样。常用的有泡沫浮选、背负浮选、双液层浮选和选择性絮凝浮选等。泡沫浮选对处理几微米以下的矿物，特别是一些难选的矿物效果不大，一般不常用。（1）超细粒浮选法超细粒浮选(又称背负浮选)能处理100%小于3μm，其中48%小于0.5μm的矿物(如锐钛矿、石英砂、电气石和氧化铁等)，是选别微细粒矿物极为有效的工艺之一。该法是采用油酸(塔尔油、燃料油)作捕收剂，松油作起泡剂，可溶性的碱土金属盐(石油磺酸钙)作助选剂，用氢氧化铵调整pH值(一般pH=9左右)，采用—325目的方解石、石英、硅石、萤石、重晶石等作载体，用来捕集要分选的微细矿物杂质，这种方法的实质是用载体增大矿物与气泡的碰撞率和接触面，在浮选过程中，吸附捕收剂的载体背负着杂质颗粒上升到泡沫层，而随泡沫溢流排出，高岭土为底流产品，这样便达到分离的目的。一般情况下，载体矿物粒度的减小，搅拌强度的提高，能显著提高载体矿物与微细欲浮矿粒的碰撞速率，对提高分选指标非常有利，另外对载体矿物预先进行疏水化处理是提高铁脱除率的一项必不可少的措施。超细粒浮选的优点是可采用普通设备和浮选药剂，分选效果好，一般能除去70%的铁钛杂质，白度可达90以上。缺点是工艺流程复杂。（2）双液层浮选法双液层浮选法是在超细粒浮选的基础上发展而来的，这种方法是先在高岭土矿浆中加入分散剂，调整pH在5—11范围之间，再加入能选择性地捕集其中一种矿物的阳离子捕集剂和四氯化碳，然后用有机液调和，矿浆在pH=8—12时，乳化而形成高岭土—水层和杂质—有机液层两种液体层，最后将前者分离出来，并回收纯的高岭土。这种方法的特点是不使用矿物载体，而用能捕集杂质的憎水性捕集剂和非极性的有机液处理矿浆，浮选过程可在水力旋流器或重力沉淀池中进行，分选前须调整矿浆的固含量并加入适当的分散剂，以得到最佳的分选效果。英国高岭土公司(ECC公司)采用此法进行分离高岭土中电气石等杂质的研究，其在粘土矿浆中添加硅酸钠和碱作分散剂，以工业煤油作调和剂，脂肪酸作捕集剂，搅拌混合后静置，两液分层，纯净的高岭土从液相回收，电气石从油相回收。使用过的调和剂(工业煤油)，清除杂质后可重复使用。这种方法的缺点成本较高。（3）选择性絮凝浮洗法此法是使用一种阴离子絮凝剂使高岭土沉淀，其它矿物留在悬浮液中，静置10分钟后倒出悬浮液，将絮凝物在清水中搅拌成悬浮液后再进一步分离。也可使分散于高岭土矿浆中的杂质絮凝，高岭土呈分散状态，用虹吸或倾析法，使高岭土矿浆与絮凝杂质分离。这种方法是近20年来发展起来的被认为是细粒选矿中最有前途的有效工艺之一，美、前苏联、英、西德、捷克等国均采用了这种工艺，使得高岭土的分选能力和选矿回收率均有所提高。我国在70年代末开始进行高岭土选择性絮凝浮选的研究，主要是除明矾石，并取得了一定的成果。试验中采用水玻璃作分散剂，水解的聚丙烯酰胺作絮凝剂，加Ca2+活化矿浆，结果矿石脱硫率可达65.72%。试验中絮凝剂浓度为16×10ppm，絮凝剂聚内烯酰胺水解度为70%，沉降时间为180min，pH=9.5—10，水玻璃用量为400ppm时效果最佳。在矿浆中添加Ca2+可使高岭土和明矾石产生不同的絮凝效果，明矾石絮凝明显活化，当CaCl2达40ppm时，明矾石絮凝回收率可达92%。 6、漂白用作颜料、填料和涂料的高岭土，其白度和亮度的高低直接影响其价值的高低。所谓的漂白即是采用不同手段使高岭土的白度增高。具体方法有磁选漂白、浮选漂白、化学漂白等。磁选漂白与浮选漂白已在前面介绍过，这里着重介绍着色漂白和化学漂白。（1）着色漂白着色漂白是指在高岭土中加入适量的白色药剂，经过充分搅拌后，白色药剂覆盖在高岭土表面，从而大大提高高岭土的白度。着色漂白所使用的药剂有：TiO2、CaSO4·2H2O、CaCO3、CaSiO3·H2O及Al(OH)3等。捷克漂白专家在这项工艺研究上有突破性的进展，目前正致力于工业应用试验。其研究结果表明：以TiO2作覆盖剂漂白效果最佳，Al(OH)3最差。但TiO2价格昂贵，所以建议使用价格低廉的CaSO4·2H2O或CaSiO3,也可以采用其它药剂通过它们之间反应而得到上述药剂，然后再进行搅拌漂白。例如可以采用Ca(OH)2 和Al2［SO4］3·18H2O,二者反应后生成CaSO4·2H2O和Al(OH)3，这两种物质均为白色。反应式如下： 3Ca(OH)2+Al2［SO4］3·18H2O=3CaSO4·2H2O+2Al(OH)3+12H2O 这项工艺中值得注意的是白色药剂的细度及所用的搅拌设备，药剂的细度不足或搅拌速度不当都会降低漂白效果。（2）化学漂白对于一些牢固覆盖在高岭土颗粒表面的氧化铁，采用磁选、浮选方法是很难将其去掉的，这就必须采用化学漂白进行处理。化学漂白法就是采用化学方法溶出铁、钛等着色杂质再漂洗出去。常用的具体方法有：氧化还原法、酸溶法、氯化法等。 (Ⅰ)还原法该法的实质就是使高岭土中难溶性的Fe3+还原成可溶性的Fe2+，而后洗涤除去，从而提高高岭土的白度。这是高岭土工业中传统的除铁方法。在漂白前矿浆流入搅拌机搅拌，并要加入絮凝剂絮凝后，再进行漂白。常用的还原剂有：连二亚硫酸钠(又称保险粉)、硫代硫酸钠、亚硫酸锌等，还原的主要反应式如下： Fe2o3+Na2S2O4+3H2SO4=Na2SO4+2FeSO4+3H2O+2SO2 影响漂白效果的因素有很多，如矿石的特征、温度、pH值、药剂用量、矿浆浓度、漂白时间、搅拌强度等。若矿石中杂质呈星点状、浸染状，含量低，那么可以得到较好的漂白效果，白度显著提高。若矿石中含有机质、杂质含量高，那么漂白效果差，白度提高的幅度不大。漂白过程中的温度的一般宜在常温下，太高，虽然能加快漂白速度，但热耗量大，药剂分解速度过快，造成浪费并污染环境；过低，反应缓慢，生产能力下降。矿浆的pH值调整到2—4时，漂白效果最佳。药剂用量方面，一般随着用量的增大，漂白速度加快，白度也随之提高，但达到一定程度时，白度不再增长。矿浆浓度以12—15%为宜。漂白时间既不能过长，也不能太短，时间过长既浪费药剂，又降低了高岭土的质量因为空气中的氧会导致Fe2+氧化成Fe3+；过短，白度达不到要求。反应完毕后，应立即进行过滤洗涤，否则表面会逐渐发黄。对于产品发黄问题，70年代美国曾有专利介绍了添加磷酸盐可避免返黄，具体方法即是：先加连二亚硫酸钠进行还原漂白，过一定时间后，加入磷酸盐。经验证，漂白后的产品能够达到永久性的漂白。采用连二亚硫酸盐对高岭土进行漂白，在一定程度上可使高岭土的白度和亮度显著提高，但这种还原剂性质极不稳定，受热、受潮或敞露于空气中都能发生分解。在漂白过程中有相当量的Na2S2O4消耗在自身的分解反应中，为了避免这种浪费，近几年来已研究出几种改进方法，如锌粉漂白法、硼氢化钠漂白法、二氧化硫电解法等，这些方法的相同点在于：在漂白过程中即时产生Na2S2O4,从而避免了药剂的浪费，降低了成本，同时也获得了较好的漂白效果。对含黄铁矿、有机质高岭土一般采用氧化漂白法，即使处于还原状态的黄铁矿氧化成可溶性的硫酸亚铁和硫酸铁，同时氧化有机质，使其变成易被洗去的无色氧化物。据资料，国外采用了一种氧化还原联合漂白，并通过试验证明这种方法比单纯的还原或氧化漂白效果更佳。如美国佐治亚洲高岭土，原土<２μm含量为80%，白度70.2%，制成20%的泥浆后，加入还原剂(Na2S2O4)漂白，白度增高到72. 0%，显然，这种效果并不令人满意。如果在泥浆中先加入过氧化氢，让高岭土中着色杂质反应完全，然后再加入Na2S2O4漂白，其白度可提高到85.0%。 (Ⅱ)酸溶法酸溶法就是用酸溶液(盐酸、硫酸、草酸等)处理高岭土，使其中不溶化合物转变为可溶化合物，而与高岭土分离。用盐酸处理高岭土需在90—100℃下持续三小时，一份高岭土需配一份5%的盐酸溶液，处理过后用水冲洗，直至水中无铁的痕迹。一般为了使杂质充分溶解，可同时加入氧化剂(过氧化氢等)或还原剂(氯化亚锡、盐酸羟胺等)。酸溶漂白的效果与铁矿物的赋存状态、酸的用量、反应温度等有关，呈浸染状赋存于高岭土表面的赤铁矿易溶于盐酸而被除去，含钛矿物的高岭土很难用此法除去杂物而提高白度。表23列出了不同矿样用盐酸溶浸漂白的结果。用硫酸处理高岭土，需在压力为2×155Pa的压力锅中持续2—3h，采用8—10%H2SO4溶液且须过量，处理后洗去Fe和剩余酸，用这种方法可除去高岭土中约90%的Fe2O3。采用比例为1:2的浓硫酸和硫酸铵的混合液在100℃下处理高岭土持续2h，过滤悬浮液并用硫酸清洗，钛、铁杂质都可清除。用0.1—0.5%的草酸或草酸钠的热溶液，可使赋存于磨细的高岭土颗粒表面的铁钛化合物溶解而除去。表24列出了用草酸及其盐类处理高岭土的结果。据资料，国外的高岭土的漂白研究又有了新的进展，如在高岭土粉末加入氯化铵，在加热到200—300℃时与高岭土中铁反应，冷却后，用稀HCl浸出生成物，即可漂白。但目前仍处试验阶段，漂白需在高温密闭条件下进行。 7、生物除铁不同种类的微生物(细菌、真菌等)具有从氧化铁(褐铁矿、针铁矿等)中溶解铁的能力，微生物的这种溶解作用与起复合剂作用的有机酸和其它新陈代谢物的形成有关，也与酶解和非酶解对铁的还原作用有关。利用微生物这种溶铁能力，可将高岭土中所含的铁杂质除去。目前已研制出一种两步处理方法：首先制备培养液(即浸出剂)，浸出剂是将菌株在30℃下置于营养媒介中培养而成的。营养媒介中含有3gNH4NO3，1gKH2PO4，0.5gMgSO4·7H2O和每升天然水中不等量的糖蜜。媒介最初的pH值约为7，这类微生物在表面或水中生成，培养所需的时间取决于培养方法和介质中糖浆的初始浓度，一般为5—14天，当糖浆的初始浓度高于150g/1时，最终的pH值总是小于2，浸出剂中有机酸的浓度约大于40g/1。草酸与柠檬酸的含量之和占整个有机酸含量的95%以上，在人工合成的含同量有机酸的浸出剂中加盐酸酸化至pH=0.5，也可取得同样的浸取效果。浸出剂制备好后，在90℃下用浸出剂浸滤高岭土，试验中采用11种不同品种的高岭土，其Fe2O3含量从0.65%到1.49%不等，Al2O3含量分别为32%到35.2%，铁以氢氧化物形式出现，主要是针铁矿，其在高岭土晶格中呈包裹体存在，其余的铁则是从外部渗入且污染了高岭土菌丝体内。试验采用搅拌强度为400—600r/min，矿浆最佳浓度为20—25%，处理时间为2—5h。结果见表25，从表中可看出，经过浸出剂处理后，Fe2O3含量从0.65—1.49%可降至0.44—0.75%，白度从55—87提高到86—92。而仅有少量的铝随铁一起从高岭土中浸出。延长浸取周期，可以浸出高岭土中更多的铁，但同时会使铝发生强烈溶解，所以一般浸出时间要适当控制。 8、超细磨矿为了满足造纸、塑料和橡胶制品等工业对高岭土有较高细度的要求，就必须增加高岭土的细度，从而提高产品的质量。一般常规方法难以达到这一目的。近年来，国外的超细加工工艺研究有了很大的进展，如采用超音速气流粉碎等方法提高了高岭土细度，从而为生产更多的涂料级和高档填料级产品开辟了新的途径，扩大了资源利用率，获得了较好的经济效益。超细磨矿工艺主要有磨剥法、高压挤出法、气流粉碎法。（1）高岭土剥片粗粒的高岭土往往是由许多单片叠加而成。剥片工艺就是从叠层状的高岭土晶体中通过剥离分层的方法把块状聚集体(>2μm)分成单片或减少叠加的层次。目前剥分采用的主要设备是鳞片研磨机，研磨介质有瓷珠、玻璃珠、人造刚玉珠、尼龙聚乙烯珠。珠的相对密度约2.45，直径为2~3mm。通过搅拌泥浆和细研磨介质组成的混合物而达到剥离目的。高岭土经剥分后，晶体结构一般没被破坏，新生面不污染，能解离释放出高岭土中的着色杂质，通过沉降或离心分离除去。所以，在细度大大提高的同时，白度和光泽度也有所提高。用于造纸业，可大大提高纸张的光泽度和不透明性。（2）高压挤出法高压挤出法是在高压挤出装置中，利用高剪切力加空穴效应原理制成的高压均浆器，以泵高压(最高可调到5.88×107Pa)，高压料浆以950m/s线速度从窄缝中摩擦挤出，高速喷射到处于常压区的叶轮上，当物料离开缝隙时，压力降低，这一压力的突然降低便产生空穴效应，好象爆米花一般，这种强大的冲击力结合空穴作用与摩擦剪切力使高岭土的晶面沿结合力较弱的氢键间层层剥开。用此工艺处理的高岭土粒度范围是2—20μm。经试验证明，用高压均浆器一次处理后的料浆中小于2μm的粒级可由原来的18%提高到37%。如福建龙岩高岭土矿，原矿天然白度很高(75—80)，高岭石含量为20—30%，精选后高岭土为片状，粒度以2—5μm、5—10μm为主，达不到涂料级产品标准，采用高压挤压法后，可得小于2μm颗粒占80%以上的涂料级产品，获得了最大的经济效益。（3）气流粉碎法气流粉碎法的实质是利用流体能量，使粉料受到很大的剪切碰撞、摩擦力等的作用。当作用力大于粒子本身的破坏应力时，粒子即被粉碎。该法是将粉料连续给入750m/s或更高的超音速气流中，使粉体颗粒相互碰撞达到碾磨，同时使碾碎的颗粒随同喷射的旋涡气流在粉碎机内设置的特殊分级室中分级，再通过离心作用，将分级旋流中的粗粒子甩向外边，通过回路管使之再循环回到超音速喷嘴，从喷嘴中高速喷射出来的颗粒再碰撞碾磨室中旋涡着的粗颗粒，只有被粉碎了的、小于一定粒度大小的细颗粒被排放出来，进入捕集器收集。经气流粉碎后，煅烧高岭土90%以上的粒度均在5μm以下，由此可见，采用此法可以收到良好的效果。 9、煅烧加工煅烧是改善高岭土性能的特殊加工方法。造纸涂料工业使用煅烧高岭土可以增加散射力和遮盖率，提高油墨吸咐速度。用于电缆填料可增加电阻率，在合成4A沸石、生产氯化铝、冰晶石工业中，煅烧可以增加高岭土的化学活性。高温煅烧能增加白度，可部分代替价昂的钛白粉。煅烧可生产莫来石。对于煤系高岭岩煅烧是必不可少的工艺，因煅烧能脱除炭质、提高白度。高岭石在煅烧过程中随着温度的升高，会产生不同的相变，煅烧相变过程的反应式如下： Al2O3·2SiO2·2H2O　550～700　　　Al2O3·2SiO2(偏高岭石)+2H2O 2(Al2O3·2SiO2) 　925　　　　2Al2O3·3SiO2(硅尖晶石)+SiO2 2Al2O3·3SiO2　　 1100 　　　2(Al2O3·SiO2)(似莫来石)+SiO2 3(Al2O3·SiO2 )　1400℃　　　 3Al2O3·2SiO2(莫来石)+SiO2 从反应式可看出，500～700℃之间脱除结晶水，生成偏高岭石，仍保持片状形态。925℃后产生硅尖晶石相。1100℃时产生似莫来石相。1400℃产生莫来石。高岭土煅烧温度的选择，视用途而定。作为电缆填料、化工产品，温度宜选用700℃左右。生产造纸涂料，宜选择800—900℃，此时产生的偏高岭石仍保持了片状形态。生产莫来石时，温度应大于1400℃。生产高白度和高亮度的填料，温度可选择1000℃左右。为提高煅烧高岭土的白度，可加入煅烧添加剂。添加剂的品种有多种，要根据矿石的性质，合理选用添加剂。 10、表面改性高岭土用于塑料、橡胶、油漆、电缆的填料，为使其与各种有机高分子材料容易均匀的分散，并更牢固的结合，需在高岭土表面包覆一层有机耦联剂，此过程称为表面改性。耦联剂与高岭土的结合，有化学反应、物理吸附或二者兼有。常用的耦联剂有硅烷、钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸及其皂类可以用。改性方法有干法和湿法，干法比湿法效果好。常用的设备为高速捏合机。在改性生产中，高岭土则直接与有机材料在一定温度下掺合，在单螺杆或双螺杆捏合机中进行。改性效果的检测，用红外光谱能准确的测出耦联剂的包覆面积。简便的方法是用疏水法。取少许改性后产品，放入盛有清水的烧杯中，用玻璃棒搅拌一、二分钟，静止后观察水中的浊度。改性效果好的高岭土是疏水的，它漂浮在水的表面而不下沉。（二）高岭土综合利用的工艺流程，见表26。（三）开发生产实例 1、苏州观山高岭土选矿厂（1）原矿性质矿石来源于阳西、阳东两个矿区，属软质和砂质高岭土。矿石中主要矿物成分为高岭石、埃洛石，其次为蒙脱石，此外尚有少量石英、黄铁矿、明矾石及有机质等杂质。矿石类型及其主要化学成分见表27。（2）工艺流程及主要设备采用水力分级、选择性絮凝和化学漂白相结合进行精选。选矿工艺流程见图1。主要设备见表28，用颚式破碎机碎矿，双轴立式捣浆机制浆，水力旋流器组分离较粗的砂粒，水簸分级分离细砂，化学漂白除去褐铁矿、赤铁矿等着色矿物，产品处理采用沉淀池浓缩、压滤机过滤、链板干燥机烘干。根据原矿性质不同，可生产机选特号(M0)、1号(M1)、2号(M2)等产品，当采用水簸及漂白作业时，可生产刮刀涂布级高岭土。（3）技术经济指标观山选矿厂技术经济指标列于表29 （4）焙烧高岭土生产实践中国高岭土公司于1982年研究成功焙烧高岭土生产技术。现已建成50t/a试验生产线。用精选高岭土粉经800℃温度下焙烧，然后用气流磨进行超细磨并用硅油进行表面改性处理。焙烧高岭土生产原则工艺流程见图2。产品技术指标见表30。焙烧高岭土应用于电缆塑料中能显著改善其电性能。使用效果见表31。 [img]http://www.wateradd.com/img/200612094222.gif[/[/img] 2、湛江高岭土选矿厂 (1)原矿性质原矿来自湛江市山岱高岭土矿区。属风化残积型高岭土矿床。高岭土工业类型为砂质型。入选矿石粒度小于30mm，水分24～25%。原矿的矿物组成列于表32，化学组成见表33。主要矿物为高岭石、埃洛石和水云母，其次为长石、石英、白云母，有害杂质为铁钛矿物，铁矿物主要为赤铁矿，其次是褐铁矿、菱铁矿，钛矿物主要为白钛矿，其次为钛铁矿和金红石。原矿中小于44μm产率平均41.61%，其中高岭石占48.08%，水云母占33%；小于20μm产率32.74%，其中高岭石占83.45%，水云母占13.81%；小于2μm产率为10.03%，经剥片可以提高小于2μm产率。此外，原矿中有少量小于0.2μm微细颗粒。 2)工艺流程和设备选矿工艺流程见图3。矿石经捣浆分散、筛分、水力旋流器除砂，获得—20μm产品，再经离心分级、剥片、漂白、洗涤、浓缩脱除小于0.2μm微粒，然后过滤、干燥、磨粉，获得刮刀涂布级和填料级高岭土粉状产品。为了保证产品质量，提高涂布级产品产率。流程中采用了剥片、离心分级等新技术。从国外引进了剥片机、卧式螺旋离心分级机、喷嘴喋片离心机、鼓式滚筒卸料真空过滤机、喷雾干燥机等先进设备。选矿厂主要工艺设备见表34。 (3)技术经济指标因未正常生产,现将设计技术经济指标列于表35。中试产品质量列于表36。 3、大同煤系高岭岩制取造纸涂料(地矿部郑州矿产综合利用研究所试验结果)。大同煤系高岭岩原矿性质见表37、38。（1）、先磨后烧工艺：工艺流程见图4，技术指标指标见表39—41。注(1)产率对原矿计;(2)涂料及填料烧失量为14.5% （2）先烧后磨工艺：工艺流程见图5，技术指标见表42—44。八、开发利用现状及发展趋势 1、开发利用现状，存在问题及解决对策目前，我国的高岭土资源开发、生产水平和综合利用水平还比较低，大型厂矿少，小矿小厂多，初级产品多，高中级产品少，缺乏统一规划，一个矿山往往有多个小企业你开我挖各行其事，挖富矿造成资源严重浪费。机械化水平较高、技术力量强的企业较少，企业很少顾及资源的综合回收与利用。针对上述存在的问题，解决的对策是：(1)要提高开采加工水平，搞好综合利用，注意保护环境；(2)要大力开展深度加工，加速新产品的开发；(3)加强应用研究，以市场为导向，大力发展外向型产品；(4)注意适合高岭土加工工艺特点的专用设备的开发与研究，提高企业的机械化水平。 2、发展趋势今后高岭土的消费量仍呈增长趋势，预计到2000年世界高岭土产量可达3500×104t，预测我国到2000年对高岭土的需求量为300×104t，年均增长率为20%，其中用于造纸20×104t，陶瓷200×104t，其他80×104t。随着人民生活水平的提高，人们对日用陶瓷、卫生瓷、建筑瓷的需求量越来越大；随着汽车工业的发展，塑料和橡胶的用量也随之增长，从而促进了对高岭土的消耗。煅烧高岭土用于电缆的PVC(聚氯乙烯)包层，以及家用聚乙烯膜中作功能材料也日益增多，这是高岭土用于聚合物工业中的一个总的趋势。总之，随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，预计世界对高岭土的消费到2000年仍呈增长趋势，其需求年均增长率将大于3%，且大部分用于造纸工业和陶瓷、橡胶、塑料、耐火材料、聚合物等工业。