高岭土除铁增白技术分析

王志国 李坤

摘 要：随着高岭土除铁增白產业的发展，以磁力脱除为核心的物理法和以强还原酸洗的化学法脱除技术已经日益成熟，本文对高岭土的物理法和化学法除铁增白技术进行阐述总结。同时，面对日益残酷的市场竞争，本文又总结了生物法在高岭土除铁增白的作用原理与效果，为高岭土除铁增白产业发展提供思路。

关键词：高岭土;除铁增白;物理法;化学法;生物法

1 前言

高岭土是一种典型的无机非金属矿物质材料，其主要化学组成为硅铝酸盐，我国目前高岭土主产区所产的高岭土中氧化铝含量集中在34-40%之间，氧化硅含量集中在46-55%之间，其中氧化硅和氧化铝以公用晶体面的形式形成硅铝酸盐，同时由于生产筛选工艺条件的限制，产出的粗制高岭土含有少量的钠、铁、钛、镁和钙等金属氧化物。高岭土由于稳定的化学性质及化学组成，具有可塑性强、分散性好、粘结指数高、耐火好、绝缘性优良的特点，被广泛应用在陶瓷、石油化工、纺织、造纸、涂料、油漆等领域中。随着中国经济建设的发展，国内市场对高岭土的需求呈上升趋势，造成目前高岭土供不应求的市场行情。由于高岭土中含有铁钛氧化物、碳质颗粒等杂质，导致其自然白度普遍偏低，影响了其在高端材料产业中的应用，粗制的高岭土只能用在陶瓷制品、橡胶塑料、油漆等对白度要求较低的行业中，如何提高高岭土的白度，对提高高岭土生产产业的经济效益，提高高岭土的经济附加值变得非常重要。其中铁是造成高岭土染色的主要元素，因此本文通过总结归纳了国内现有高岭土除铁增白技术并展望了未来技术发展趋势。

2 高岭土除铁增白技术现状

一般来说，高岭土中铁元素的存在形式主要包括黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿以及钛铁矿等铁系氧化物。工业中常见的除铁增白技术主要分为物理法和化学法。

2.1 物理法除铁增白

物理法除铁增白的原理是利用不同矿物质的磁性之间的差距，进行的电磁选矿的方法，由于铁矿物质与高岭土组成之间的磁性差异，在磁场的作用下实现分离除铁的作用。此方法的具体步骤首先将水洗过的高岭土浆料通过永久性磁铁或者电磁铁等设备，并在浆料流过的管沟中放上永久性磁铁做多级分离。该方法能够有效的脱除高岭土中磁性较强的铁矿石以及机械混合的铁杂质。

2.2 化学法除铁增白

由于物理法除铁增白的作用只能局限于磁铁矿以及钛铁矿，因此物理法除铁后的高岭土需要做化学除铁的精加工。

化学法除铁增白的原理是利用强还原剂--保险粉（连二亚硫酸钠）对氧化铁进行溶解，并把三价铁离子还原成二价铁离子，经过水洗过滤，实现除铁增白的作用。常见的工艺流程路线：物理除铁后泥浆酸处理→调整pH值→加保险粉→搅拌→压滤→泥饼化浆水洗→压滤→再水洗。其中工艺步骤的主要操作参数包括：选用硫酸调整浆料pH值在2.0左右，再向浆料中分批量的加入保险粉，并保持30min的机械搅拌，搅拌结束后加入碱性缓冲溶液调整酸度在5-6左右，这一步主要是抑制保险粉的水解作用，提高漂白效果。压滤、水洗是去除二价铁离子的关键步骤，需严格按规程操作。

化学法除铁增白除了常见的保险粉强化的方法，还有氢气还原法、高氯酸强氧化法等。通过物理磁力除铁作用和化学强还原的处理脱除，基本可以达到高岭土的除铁增白目的。

3 高岭土除铁增白创新技术开发

以物理法和化学法为核心的传统高岭土除铁增白技术已经成熟，但是存在能耗高、资源利用率低、环境污染高等缺陷，利用特殊功能微生物实现铁系杂质的溶解脱除的技术代表着高岭土除铁增白技术的未来发展方向。氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans，简称T.f.菌）是生物氧化除铁中最常用的一种细菌，其在氧化高岭土中的铁矿中主要实现硫化亚铁的氧化，将亚铁离子氧化成三价铁离子，氧化得到的三价铁离子主要通过有机酸（如草酸、柠檬酸）酸洗的方式脱除。高岭土生物法的除铁增白技术具有能耗低、污染小、资源利用率高的特点。目前高岭土生物法的除铁增白技术使用的菌种主要为铁还原菌，包括了腐败希瓦氏菌、金属还原土杆菌、湖泊高铁杆菌、嗜铁热土杆菌、金属还原菌、深层芽孢杆菌、脱铁热土杆菌等。

4 总结

物理法和化学法的高岭土除铁增白技术对我国经济建设过程中发挥了重要作用，但是面对环境保护问题日趋严重、市场竞争日益残酷、高端高岭土材料需求广泛的市场行情，传统的物理法和化学法很难适用高岭土行业的发展。微生物的除铁增白技术是一种发展潜力较高的技术，可以作为高岭土产业深加工的发展方向，但是目前的研究多局限于实验室小试和中试研究，工业生产经验仍不足，今后的技术开发中，应该加强产学研平台建设，将高校科学院所的强大科研水平和高岭土企业的规模化平台进行融合，早日实现高岭土生物法的除铁增白技术工业应用。

参考文献：

[1]王振宇，刘滢.高岭土选矿除铁工艺研究现状[J].南方金属，2012（03）：11-14.

[2]高菲菲.低品质长石矿物除铁提纯试验研究[D].鞍山：辽宁科技大学，2014.

[3]蔡丽娜，胡德文，李凯琦. 高岭土除铁技术进展[J].矿冶，2008（04）：55-58.

[4]孙亦兵.高岭土中染色物质的赋存形式及除铁技术发展现状[J].辽宁化工，2008（04）：59-60.

[5]王振宇，刘滢.高岭土选矿除铁工艺研究现状[J].甘肃冶金，2012（01）：56-59.

[6]郭敏容，林玉满，张剑辉.纯培养铁还原菌去除高岭土中铁的研究[J]. 福建师范大学学报（自然科学版）， 2009（02）：66