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1、茂名石化矿业有限公司,高岭土知识培训课程,高岭土加工技术和深加工技术,一、引言二、公司生产工艺流程三、加工技术与深加工技术的发展趋势四、高岭土的综合加工技术（部分）,一、引言,高岭土的加工技术是多种多样的，新的加工技术也在不断的发展中，现在以茂名目前造纸用高岭土的加工工艺给大家简单介绍下传统的加工技术。茂名目前造纸用高岭土的加工工艺虽有一些差异，但总体工艺流程相近似，我公司的工艺流程如图所示。,二、公司生产工艺流程公司高岭土系风化沉积型砂质高岭土，适合大规模开采。目前，公司主要采用水洗法采矿。采矿时先用钩机把上层表土剥离运走，然后把高岭土层挖松堆积起来，用高压水枪进行冲洗。冲洗出来的浆沿着浆渠
2、由高流到低处的抽浆深坑里，用抽浆泵抽往下一道工序：除砂。,除砂有三级除砂一级除砂采用螺旋分级机进行除砂。螺旋分级机是借助于固体粒大小不同，比重不同，因而在液体中的沉降速度不同的原理，细矿粒（即浆与细砂）浮游在水中从溢流口流出，由管道输入下一级除砂工序，而粗矿粒（即粗砂）则沉于槽底，由螺旋转子螺旋向上从上部排出。该岗位主要除掉粒径较大的粗颗粒。,二级和三级除砂采用水力旋流器进行除砂。水力旋流器来料由进口切向进入旋流器内作螺旋运动，液体在腔内急剧旋转，产生强烈的涡流，颗粒在离心力的作用下具有向旋流器壁沉降的趋向。粗颗粒由于受到较大的离心力作用，向旋流器壁面运动并随外旋流从旋流器底部排出形成底流；细
3、颗粒则由于所受的离心力较小，来不及沉降就随内旋流从溢流管排出形成溢流。该工序主要除掉洗颗粒的矿砂。,三级除砂的底流浆送往三厂，主要用于生产陶瓷土；溢流浆则经浓缩后，根据技术部试漂白度的高低分不同档次抽回大浆池与一厂的储浆池中。该岗位又分三次除砂，其旋流器规格型号由大到小，不同大小的旋流器其除砂效果各不相同。,卧螺岗位。卧螺岗位主要采用卧式螺旋分级机进行分级。其主要原理为：转鼓与螺旋以一定差速同向高速旋转，物料由进料管连续进入转鼓，在离心力场作用下，轻相由溢流口排出机外，重相物截留在转鼓内形在离心力的锥面分力和输料螺旋的共同作用下，连续不断地向底流口移动排出转鼓。卧螺岗位的溢流浆流入漂白岗位前的
4、六个溢流池中。溢流池的作用与大浆池的作用相似，起到提前储浆及调控作用。生产MSH801及SA2土时不需要经过卧螺分级，直接用卧螺溢流浆与原浆按一定比例进行配比使用。,漂白岗位。漂白工艺主要分为还原漂白和氧化漂白，公司生产上主要采用还原漂白工艺，采用连二亚硫酸钠（Na2S2O4）在酸性环境中（pH值在22.5左右）对高岭土浆料进行还原漂白。其化学反应原理为通过还原反应，把不溶三价铁还原为可溶的二价铁，再通过洗涤和压滤去除大部分的有害离子，从而达到漂白的目的，其化学反应式为：3Fe2O3+Na2S2O4 10H+=6Fe2+2SO42-+5H2O+2 Na+,由于二价铁离子不够稳定，容易被氧化成显
5、色的三价铁，即“返黄”现象，影响产品白度，因此生产上通常加入一定量的磷酸，使之与二价铁离子络合生成相对稳定的络合物。漂白浆可根据所生产的产品要求进入不同的后续工序。生产刮刀土时，漂后浆直接输送至一次压滤，经过压滤后直接包装入库；生产粉状产品时，漂后浆可先进行一次压滤洗涤后再输送至二次压滤岗位，也可以进入碟离岗位经过洗涤后输送至二次压滤岗位。,碟离洗涤。生产工艺中主要采用碟式离心机，通过洗涤可以脱除部分高岭土浆料中的有害离子（Fe2+离子及插层剂、漂白过程中添加的H+等），有害介质离子的清除可增大矿粒表面的负电位而增大矿粒间的静电排斥势能，以达到稳定分散矿粒的作用，同时可以稳定产品质量，避免产品
6、返黄等问题。其工作原理：离心分离机转鼓内有数十个形状和尺寸相同的锥形碟片，当具有一定压力和流速的悬浮液进入离心分离机后，就会从碟片组外缘进入各相邻碟片间的薄层隙道，由于离心分离机高速旋转，这时悬浮液也被带着高速旋转，具有了离心力。固体颗粒获得的离心沉降速度大于后续液体的流速，则有向外运动的趋势，就沿碟片下表面离开轴线向外运动，并连续向鼓壁沉降；澄清液获得的离心沉降速度小于后续液体的流速，则在后续液体的推动下被迫反方向向轴心方向流动，移动至转鼓中心的进液管周围，并连续被排出。这样，固体和液体就在碟片间的隙道流动的过程中被分开。,压滤岗位。压滤岗位主要是通过把低浓度的浆，在进浆压力的作用及机械外力
7、作用下，使水渗过滤布流出，而浆则形成所谓的“滤饼”。在该过程中，由于漂白过程中形成的各有害离子溶于水中，大部分有害物质被清除掉。生产的滤饼卸入分散池，加入一定量的烧碱与分散剂，经过搅拌机搅拌成浆后输送至剥片岗位前的分散池。压滤岗位主要是要把滤饼分散好，一般其分散浆PH要达到5以上。,剥片岗位。剥片岗位采用剥片机把进入的浆磨细使之达到产品的粒度要求。剥片机主要由转子的转动，带动剥片桶里的磨剥介质（公司主要采用锆珠）做圆周运动，在运动过程中，磨珠转动产生的切应力及对磨时产生的剪切力把矿粒磨的更细。剥片浆经过振动筛（325目）进入干燥岗位。影响剥片效果的因素主要有进浆泵的转速即进浆量、浆的浓度、浆的
8、粘度、搅拌桶所加入的磨珠量等。浆的浓度太稀与磨珠量太大一样，会造成磨珠的过分自磨，浆也会被过分磨细，影响产品的粘浓度，并导致磨珠过度损耗，增加成本。浆的粘度过大也会影响剥片效果。,干燥岗位。干燥岗位分喷雾干燥与闪蒸干燥。二厂采用的是喷雾干燥，即过振动筛后的浆，用喷头以水雾状喷出，而通过热交换加热后的干净空气（非绝对干净）沿着干燥塔壁吹出与之充分接触进而达到干燥的目的。使用间接换热法进行干燥可以避免因燃料燃烧不完全产生的黑色杂质污染到产品。一厂采用的是闪蒸干燥，原先通过燃烧柴油直接加热空气去烘干绞碎的滤饼，现在技改后采用燃烧油页岩加热，然后抽取过滤后的空气进入热交换炉中进行热交换，经热交换后加热
9、起来的空气进入干燥系统将绞碎的滤饼烘干。二厂因采用的是喷雾干燥，在干燥过程中浆料以雾珠形态被干燥，因此干燥后的产品呈较粗的颗粒团，称之为“假性颗粒”。,三、加工与深加工技术的发展趋势 1、增白技术（1）磁选 高岭土中染色矿物如褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿、锐钛矿、金红石、黑云母等均具有弱磁性，而高岭土中含铁、钛矿物大多嵌布粒度较细，一般的强磁选机往往脱除率不高，因此工业上大多采用高梯度磁选机进行高岭土的磁选。同时也根据原矿状况有选择性地使用磁选。如果单一使用磁选增白，高岭土产品白度难以达到造纸技术的要求。,磁选试验：条件是高梯度磁选机磁场强度为1.6T，矿浆浓度10%左右。如采用高梯度磁选与
10、化学漂白相结合的工艺，使产品的白度可进一步提高，且能降低化学漂白药剂用量，效果一可以降低产品生产成本；二减少环境污染。,（2）化学漂白 根据铁、钛物相分析、高岭土中铁的赋存状态如矿物铁和晶格铁两种，其中矿物铁占60%左右，有一部分为地表铁质淋滤污染，所以采用化学漂白最经济、有效，也被广泛采用。利用还原漂白剂将Fe3+还原成可溶性的Fe2+，再通过洗涤作业将其除去。漂白工艺技术主要体现在：根据不同矿点物料摸索不同药剂制度，使其更加合理有效；,漂白药剂除常规漂白剂外，还需添加络合物等其它药剂，以产生综合效果；漂白产品须进行洗涤，及时脱除可溶性二价铁，以免产生“返黄”现象。为了去除深色的有机质，细粒
11、污染的黄铁矿等杂质，可采用强氧化剂进行氧化漂白。,茂名高岭土产品的白度都能满足造纸企业生产技术的要求。,以上样品为纸厂提供的原料样品。,2、超细技术高岭土产品的粒度及其分布是一个至关重要指标，对铜板纸、涂布纸及纸板的涂布质量会产生一定的影响，尤其对纸的光泽度、印刷光泽度、平滑度等指标的影响，高岭土的超细分级方式有：自然沉降法：通过调整矿浆的PH值，加入一定量的分散剂、速凝剂、颗粒粗、大的高岭土通过自重迅速下沉到池的底部后，速凝剂把池底部的高岭土凝结起到分级作用，此法成本低，操作简单，但缺点亦非常明显。,卧式离心机分级法：设定离心机的转速形成稳定的离心力场，高岭土颗粒在力场的作用下形成环圆运动，
12、细颗粒向端部流动，粗颗粒向底部流动，达到分级作用。高岭土剥片：上述的两种方法都有可能有粗颗粒高岭土的存在，粒度分布亦不尽合理，剥片技术是解决问题最有效的方法，是借助研磨介质的相对运动，对高岭土颗粒产生剪切、冲击和磨剥作用，使其沿层间剥离成薄片状微细颗粒。能满足造纸工艺对高岭土粒度及分布的要求。,高岭土剥片示意图,剥 片,插层技术：高岭石在加入插层剂后，使高岭石层间距发生膨胀，再加上机械研磨剥片，实现一次剥离；加水冲洗清除插层剂，使高岭石结构坍塌，达到二次剥离。此技术未实现工业化生产。,3、降粘技术 粘浓度是高岭土产品的一个重要指标，目前国内产品与国外产品有较大差距的是此指标，国产造纸用高岭土产
13、品的粘浓度在6668%，少量产品达到70%。而国外同类产品粘浓度达到74%以上。影响高岭土产品粘浓度的因素很多，如矿石的成因；晶体结构的有序度；高岭石的形态；粒度与粒度分布；矿物组成；PH值；分散剂的种类和用量；加工过程添加的药剂；高岭土的加工方法。,从以上影响因素来看是多方面的，有高岭土本身的特性，也有来自外部因素；降低高岭土产品的粘度必须对原矿进行综合分析，有针对性采用相应的工艺方法。虽然不能指望单一的方法来降低产品粘度，也不可能改变所有的高岭土产品。添加降粘剂，是一种降低高岭土粘度最 常用、最有效的办法。降粘剂的作用是改善高岭土粒子表面的电性、增加排斥力、从而达到降粘的目的。,机械降粘在
14、某一高岭土厂的实际使用能达到一定的作用，是一种工艺简单、成本低的降粘手段。,四、高岭土的综合加工技术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,针对不同性质的高岭土有不同的加工技术和加工工艺,具体如下:,高岭土综合利用的工艺流程，硬质高岭土:1.原矿粉碎捣浆 旋流器分级离心机分级 剥片漂白造纸涂料级 2.原矿粉碎焙烧捣浆旋流器分级 剥片离心机分级 造纸涂料级和填料级软质高岭土:1原矿破碎捣浆旋流器分级 选择性絮凝漂白优质造纸、陶瓷级 2原矿破碎捣浆旋流器分级离心机分级剥片磁选造纸涂料级砂质高岭土:1.原矿捣浆螺旋分级机除砂 沉淀池分级 离心机分级剥片漂白造纸涂料级和填料级 2原
15、矿捣浆重选除砂调和槽(载体)浮选(药剂)优质造纸、陶瓷级,现就具体的介绍10种加工技术介绍如下: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514%)。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
16、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)2C2O4H2O络合Al3+、Fe3+：柠檬酸钠(Na3C6H5O22H2O)络合多价金属离子：水玻璃Na2O(1.6-4)SiO2、焦磷酸钠(Na4P2O410H2O)、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
17、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，2m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2m，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
18、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0.53%)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
19、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
20、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。,表22 不同产地高岭土用PEM-5型高梯度磁选结果,（2）超导磁选随着高岭土矿体不断开采，高岭土原矿质量逐渐降低，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。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
21、，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8090%，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
22、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3m，其中48%小于0.5m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
23、(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
24、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511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=812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
25、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
26、。,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1610ppm，絮凝剂聚内烯酰胺水解度为70%，沉降时间为180min，pH=9.510，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。
27、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、CaSO42H2O、CaCO3、CaSiO3H2O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CaSO42H2O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
28、，然后再进行搅拌漂白。例如可以采用Ca(OH)2 和Al2SO4318H2O,二者反应后生成CaSO42H2O和Al(OH)3，这两种物质均为白色。反应式如下：3Ca(OH)2+Al2SO4318H2O=3CaSO42H2O+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。,()还原法 该
29、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
30、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24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1215%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
31、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
32、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m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%。,()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90100下持续三小时，一份高岭土需配一
33、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2155Pa的压力锅中持续23h，采用810%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
34、酸清洗，钛、铁杂质都可清除。用0.10.5%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200300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。,表23 不同矿样用盐酸溶浸漂白试验结果,表24 用草酸及其盐类处理高岭土的试验结果,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
35、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3gNH4NO3，1gKH2PO4，0.5gMgSO47H2O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514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
36、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400600r/min，矿浆最佳浓度为2025%，处理时间为25h。结果见表25，从表中可看出，经过浸出剂处理后，Fe2O3含量从0.651.49%可降至0.440.75%，白度从5587提高到8692。,而仅有少量的铝随铁一起从高
37、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。,表25 用各种微生物方法除去高岭土中的铁,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
38、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(2m)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23mm。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。目前的剥片一般使用介质磨剥与振动磨剥。介质搅拌磨主要由一个静置的内填小直径研磨介质(钢球、陶瓷球、玻璃球等)的研磨筒和一个旋转搅拌
39、器构成,其工作原理:通过搅拌器搅动研磨介质产生冲击、摩擦、剪切等作用使物料粉碎。由于搅拌磨在超细粉磨设备中效率较高,能耗较低,可以得到平均粒径1m以下的产品,所以被广泛应用于高级陶瓷原料、颜料、云母、硅灰石等非金属矿的超细粉碎。,振动磨是国内外广泛应用的机械粉碎法设备,其工作原理:利用研磨介质(球形或棒形)在作高频振动的筒体内对物料进行冲击、摩擦、剪切等作用,从而使物料达到粉碎。其产品细度可达亚微米级,且具有较强的机械化学效应,能耗较低,易于工业大规模生产,所以振动磨在超细粉碎加工中占有一定的比重,广泛地应用于建材、化工、陶瓷、耐火材料和非金属矿等行业的粉体加工。,（2）高压挤出法高压挤出法是
40、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5.88107Pa)，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220m。经试验证明，用高压均浆器一次处理后的料浆中小于2m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(7580)，高岭石含量为2030%，精选后高岭土为片状，粒度以25m、510m为主，达不到涂
41、料级产品标准，采用高压挤压法后，可得小于2m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
42、粉碎后，煅烧高岭土90%以上的粒度均在5m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：Al2O32SiO22H2O550700Al2O32SiO2(偏高岭石)+2H2O 2(Al
43、2O32SiO2)9252Al2O33SiO2(硅尖晶石)+SiO2 2Al2O33SiO2 1100 2(Al2O3SiO2)(似莫来石)+SiO2 3(Al2O3SiO2)14003Al2O32SiO2(莫来石)+SiO2,从反应式可看出，500700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。高岭土的煅烧，按煅烧温度划分，有低温煅烧(650以下)、中温煅烧(6501050)、高温煅烧(13001525)等。中温煅烧可分为不完全煅烧(800950)、完全煅烧(9501050)。不同的煅烧温度，所得产品性能及用途也有差别
44、。高岭土煅烧温度的选择，视用途而定。低温煅烧产品为偏高岭石相，属非晶相，其活性高，用于合成分子筛，铝盐化工及塑料、橡胶的功能性材料。作为电缆填料、化工产品，温度宜选700左右。,中温煅烧(6501050)高岭土为硅铝尖晶石，其白度好，不透明度高，用于造纸工业、涂料工业，替代钛白粉作结构性颜料，煅烧产品除白度好、不透明度高之外，还要求光散性能好、孔隙率高，用于造纸可增加涂料纸涂层孔隙体积和松厚度，减少压光时的亮度和不透明度损失。生产造纸涂料，宜选择800900,此时产生的偏高岭石仍保持了片状形态。生产高白度和高亮度的填料，温度可选择1000左右。高温煅烧高岭土为莫来石、方英石相，用于生产莫来石型
45、砂、耐火材料和特种陶瓷。生产莫来石时，温度应大于1400。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。,
