王志國(guó) 李坤

摘 要：隨著高嶺土除鐵增白產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以磁力脫除為核心的物理法和以強(qiáng)還原酸洗的化學(xué)法脫除技術(shù)已經(jīng)日益成熟，本文對(duì)高嶺土的物理法和化學(xué)法除鐵增白技術(shù)進(jìn)行闡述總結(jié)。同時(shí)，面對(duì)日益殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，本文又總結(jié)了生物法在高嶺土除鐵增白的作用原理與效果，為高嶺土除鐵增白產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供思路。

關(guān)鍵詞：高嶺土;除鐵增白;物理法;化學(xué)法;生物法

1 前言

高嶺土是一種典型的無(wú)機(jī)非金屬礦物質(zhì)材料，其主要化學(xué)組成為硅鋁酸鹽，我國(guó)目前高嶺土主產(chǎn)區(qū)所產(chǎn)的高嶺土中氧化鋁含量集中在34-40%之間，氧化硅含量集中在46-55%之間，其中氧化硅和氧化鋁以公用晶體面的形式形成硅鋁酸鹽，同時(shí)由于生產(chǎn)篩選工藝條件的限制，產(chǎn)出的粗制高嶺土含有少量的鈉、鐵、鈦、鎂和鈣等金屬氧化物。高嶺土由于穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)及化學(xué)組成，具有可塑性強(qiáng)、分散性好、粘結(jié)指數(shù)高、耐火好、絕緣性優(yōu)良的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在陶瓷、石油化工、紡織、造紙、涂料、油漆等領(lǐng)域中。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)高嶺土的需求呈上升趨勢(shì)，造成目前高嶺土供不應(yīng)求的市場(chǎng)行情。由于高嶺土中含有鐵鈦氧化物、碳質(zhì)顆粒等雜質(zhì)，導(dǎo)致其自然白度普遍偏低，影響了其在高端材料產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，粗制的高嶺土只能用在陶瓷制品、橡膠塑料、油漆等對(duì)白度要求較低的行業(yè)中，如何提高高嶺土的白度，對(duì)提高高嶺土生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提高高嶺土的經(jīng)濟(jì)附加值變得非常重要。其中鐵是造成高嶺土染色的主要元素，因此本文通過(guò)總結(jié)歸納了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有高嶺土除鐵增白技術(shù)并展望了未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

2 高嶺土除鐵增白技術(shù)現(xiàn)狀

一般來(lái)說(shuō)，高嶺土中鐵元素的存在形式主要包括黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦以及鈦鐵礦等鐵系氧化物。工業(yè)中常見(jiàn)的除鐵增白技術(shù)主要分為物理法和化學(xué)法。

2.1 物理法除鐵增白

物理法除鐵增白的原理是利用不同礦物質(zhì)的磁性之間的差距，進(jìn)行的電磁選礦的方法，由于鐵礦物質(zhì)與高嶺土組成之間的磁性差異，在磁場(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)分離除鐵的作用。此方法的具體步驟首先將水洗過(guò)的高嶺土漿料通過(guò)永久性磁鐵或者電磁鐵等設(shè)備，并在漿料流過(guò)的管溝中放上永久性磁鐵做多級(jí)分離。該方法能夠有效的脫除高嶺土中磁性較強(qiáng)的鐵礦石以及機(jī)械混合的鐵雜質(zhì)。

2.2 化學(xué)法除鐵增白

由于物理法除鐵增白的作用只能局限于磁鐵礦以及鈦鐵礦，因此物理法除鐵后的高嶺土需要做化學(xué)除鐵的精加工。

化學(xué)法除鐵增白的原理是利用強(qiáng)還原劑--保險(xiǎn)粉（連二亞硫酸鈉）對(duì)氧化鐵進(jìn)行溶解，并把三價(jià)鐵離子還原成二價(jià)鐵離子，經(jīng)過(guò)水洗過(guò)濾，實(shí)現(xiàn)除鐵增白的作用。常見(jiàn)的工藝流程路線：物理除鐵后泥漿酸處理→調(diào)整pH值→加保險(xiǎn)粉→攪拌→壓濾→泥餅化漿水洗→壓濾→再水洗。其中工藝步驟的主要操作參數(shù)包括：選用硫酸調(diào)整漿料pH值在2.0左右，再向漿料中分批量的加入保險(xiǎn)粉，并保持30min的機(jī)械攪拌，攪拌結(jié)束后加入堿性緩沖溶液調(diào)整酸度在5-6左右，這一步主要是抑制保險(xiǎn)粉的水解作用，提高漂白效果。壓濾、水洗是去除二價(jià)鐵離子的關(guān)鍵步驟，需嚴(yán)格按規(guī)程操作。

化學(xué)法除鐵增白除了常見(jiàn)的保險(xiǎn)粉強(qiáng)化的方法，還有氫氣還原法、高氯酸強(qiáng)氧化法等。通過(guò)物理磁力除鐵作用和化學(xué)強(qiáng)還原的處理脫除，基本可以達(dá)到高嶺土的除鐵增白目的。

3 高嶺土除鐵增白創(chuàng)新技術(shù)開(kāi)發(fā)

以物理法和化學(xué)法為核心的傳統(tǒng)高嶺土除鐵增白技術(shù)已經(jīng)成熟，但是存在能耗高、資源利用率低、環(huán)境污染高等缺陷，利用特殊功能微生物實(shí)現(xiàn)鐵系雜質(zhì)的溶解脫除的技術(shù)代表著高嶺土除鐵增白技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillus ferrooxidans，簡(jiǎn)稱T.f.菌）是生物氧化除鐵中最常用的一種細(xì)菌，其在氧化高嶺土中的鐵礦中主要實(shí)現(xiàn)硫化亞鐵的氧化，將亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，氧化得到的三價(jià)鐵離子主要通過(guò)有機(jī)酸（如草酸、檸檬酸）酸洗的方式脫除。高嶺土生物法的除鐵增白技術(shù)具有能耗低、污染小、資源利用率高的特點(diǎn)。目前高嶺土生物法的除鐵增白技術(shù)使用的菌種主要為鐵還原菌，包括了腐敗希瓦氏菌、金屬還原土桿菌、湖泊高鐵桿菌、嗜鐵熱土桿菌、金屬還原菌、深層芽孢桿菌、脫鐵熱土桿菌等。

4 總結(jié)

物理法和化學(xué)法的高嶺土除鐵增白技術(shù)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，但是面對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日趨嚴(yán)重、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益殘酷、高端高嶺土材料需求廣泛的市場(chǎng)行情，傳統(tǒng)的物理法和化學(xué)法很難適用高嶺土行業(yè)的發(fā)展。微生物的除鐵增白技術(shù)是一種發(fā)展?jié)摿^高的技術(shù)，可以作為高嶺土產(chǎn)業(yè)深加工的發(fā)展方向，但是目前的研究多局限于實(shí)驗(yàn)室小試和中試研究，工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)仍不足，今后的技術(shù)開(kāi)發(fā)中，應(yīng)該加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)建設(shè)，將高校科學(xué)院所的強(qiáng)大科研水平和高嶺土企業(yè)的規(guī)?；脚_(tái)進(jìn)行融合，早日實(shí)現(xiàn)高嶺土生物法的除鐵增白技術(shù)工業(yè)應(yīng)用。

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