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永磁除铁设备对于高岭土除铁技术进展状况
发布时间:2016-10-03

  高岭土是一种以高岭石及高岭石族矿物为主,并含有多种其它矿物的土质岩石。高岭土是一种1:1型的层状硅酸盐,是由一个八面体和一个四面体组成,其主要成分是SiO2和A120,还含有少量的Fe203,Ti02,MgO,CaO,K2O和Na2O等成分。高岭土具有很多优异的理化性质和工艺特性,因此它广泛地应用于石油化工、造纸、功能材料、涂布、陶瓷、耐水材料等方面。随着现代科技的进步,高岭土的新用途在不断地拓宽,开始向高、精、尖领域渗透。但由于高岭土中含有铁、钛等杂质常使高岭土着色,且影响其烧结白度及其它性能,限制了高岭土的应用。因此,对高岭土中成分的分析及其除杂技术的研究显得尤为重要。近些年,除杂质的工作主要集中在浮选、磁化分离、化学处理和微生物处理等。

  1、铁赋存状态的研究现状

  高岭土是以高岭石族矿物为主要成分的黏土集合矿产物。高岭土的白度,是决定其应用价值的重要指标之一。高岭土中的染色杂质主要是铁、钛矿物和有机质。铁和钛多以赤铁矿、针铁矿、硫铁矿、黄铁矿、菱铁矿、褐铁矿、锐钛矿、及钛铁矿等矿物形态存在,它们在高岭土中的分布也很复杂,晶态者多以微细颗粒状夹杂其中;非晶态者多包附在高岭土细粒表面。特别是含铁矿物,在高温锻烧时均会变成Fe2O,造成原料发黄或呈砖红色。因此,必须在煅烧前或煅烧过程中采取除铁机的措施,才能将产品白度提高至92%或更高E3j。为了有效地除去铁杂质,对它赋存状态的研究必不可少。在铁赋存状态的研究方面国外学者已经做了大量的工作l4j。普遍接受的观点是铁在高岭土中或以结构铁存在或以自由铁(包括细粒晶质铁、表面铁和非晶质铁)存在。

  国内也有人运用电子探针和电子顺磁共振技术做了详细的分析,结果表明,铁主要以两种形式存在。多数铁主要以胶状褐铁矿的形式存在,并处于高度分散状态;少量的铁矿物有近于球状、针状和不规则等形状,它们属于针铁矿和赤铁矿。钛主要以钛的氧化物(金红石或锐钛矿)的形式存在,呈板状,大小为十多微米,也有呈细脉状分布的,少量含钛矿物呈胶状分布。

  2、除铁机技术的研究历史高岭土除铁机增白的传统方法有物理法(包括手选法、水选法、粒度分级法、磁选法、浮选法等方法、化学法(包括氧化法、还原法、氧化还原法等方法),国内外最新的方法是微生物除铁机法、有机酸除铁机增白法。

  2.1物理法

  物理法主要是磁选法,高梯度磁选是最有效的除铁机方法。美国早在1973年就首先应用高梯度磁选除去高岭土中的含铁矿物并获得成功。到20世纪80年代中期,高梯度磁选在高岭土的生产中被广泛使用。1986年美国成功地将超导磁选应用于高岭土选矿,将磁选机的磁体及线圈周围用液氦(或液氮)冷却后进行磁选。1989年,超导磁选机又有了新的设计,分选罐采用往复罐系统,处理能力提高了l倍。到20世纪90年代初又研制了一种新型的往复式超导磁系,该机可以连续给矿,且氦的损失很小。目前各国正在加速发展新型的、价格低廉的永久超导材料,力图降低超导磁体的成本,以使这项技术更广泛地应用于高岭土和其它非金属矿物选矿。

  2.2化学法化学漂白有许多方法,如氧化法、还原法、氧化一还原联合法、酸浸法等。据报道,用蔗糖(C2H22O11)或其水解物作还原剂,在酸性介质中除铁机,除铁机率可达98%。用硼氢化钠和氢氧化钠来处理高岭土矿浆,随后加入SO2或硫酸溶液生成新鲜的连二亚硫酸钠与矿浆中的氧化铁起反应,达到除铁机的目的。美国专利介绍,采用漂白和絮凝联合法,先加入次氯酸钠,再加H2O2,最后加入连二亚硫酸钠漂白,经过漂白之后,再采用选择性絮凝,可以极大地提高自度。之后发明了氧化还原联合方法,先用强氧化剂,如臭氧、次氯酸钠等处理含硫杂质,将铁氧化成三价铁,再用还原剂进行常规的漂白处理。在常温下用氧化漂白的方法,使用过氧化氢、过氧化钠、次氯酸钠、臭氧等除去高岭土中黄铁矿和有机质,不需洗涤,药剂成本低,工艺简单。利用电解Na2SO3溶液生成新生态连二亚硫酸根离子的电化学法对高岭土进行漂白,效果优于直接使用连二亚硫酸钠方法。

  魏克武等用加温酸浸的方法除铁机,使酸中的H置换出三价铁离子并生成可溶性的铁化合物进入溶液。研究发现,硫酸、盐酸及草酸都能用于加温除铁机,但用硫酸加温浸出除铁机时,会导致高岭石晶格的破坏,难以保持高岭石的晶型和物理性能。王平用5%~10%的草酸在100℃水浴加热处理高岭土1.5h,白度由79.5%提高至85%。进一步的研究表明,草酸能溶解矿物表面与晶格联系最牢固的铁离子而不影响高岭土的晶格结构和物理化学性质。陈霞等利用酸溶氢气还原法处理煤系高岭岩,利用活泼金属不断与酸反应生成的氢气将煤系高岭岩中的有色不溶的三价铁还原成可溶的二价铁,从而除去铁杂质,提高高岭土的白度,取得了较好的漂白效果。

  利用聚磷酸盐、乙二胺醋酸盐、草酸、柠檬酸等与金属离子生成稳定的水溶性鳌合物,也能达到除铁机漂白的目的。由于连二亚硫酸钠还原漂白产品白度不稳定,存放易返黄。为了解决这一问题,有人研究了还原一络合漂白法,即在还原的过程中加入络合剂,使还原后的二价铁离子与络合剂形成可溶性的稳定络合物随溶液排出。前苏联采用添加磷酸和聚乙烯醇来提高产品的稳定性;美国则在漂白后添加羟胺或羟胺盐来防止二价铁再氧化;我国学者以草酸、柠檬酸、聚磷酸盐和乙二胺醋酸盐等提高漂白效果和产品稳定性,均有一定成效。



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