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(脂肪酸类)和四氯化碳,然后用有机液(工业煤油)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,提纯的高岭土从水相中回收,杂质矿物从油相中除去,这种方法的特点是不使用矿物载体,而只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 。这种方法的缺点是成本较高 。
3)选择性絮凝浮洗法:
①选择性絮凝高岭石 。此法是使用一种阴离子絮凝剂(如高分子絮凝剂聚丙烯酰胺),通过桥键作用,将高岭石连接成一种松散的网状的聚集状态,沉淀于底部 。对薄片状的高岭石,由于其层面与端面的电化学性质不同,其中端面与絮凝剂(聚丙烯酰胺)相互作用强烈,这种聚合物和端面的吸附形成桥键,引起端面与端面的絮凝,结果引起颗粒与颗粒之间的絮凝沉向底部 。
其他矿物留在悬浮液中,静置一定时间后,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 。
②选择性絮凝石英、明矾石等杂质 。高岭石与杂质矿物的电化学性质差异较大,也可选择一定的絮凝剂,将石英等杂质絮凝,使细微的高岭土呈分散状态悬浮状态,用虹吸或倾析法,使高岭土矿浆与絮凝杂质分离 。进而可获得纯度高、粒度细的高岭土产品 。
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,美国、俄罗斯、英国、德国、捷克等均采用了这种工艺,使得高岭土的分选能力和选矿回收率均有所提高 。
我国在20世纪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160×10-6,絮凝剂聚丙烯酰胺水解度为70%,沉降时间为180min,pH=9.5~10,水玻璃用量为400×10-6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40×10-6时,明矾石絮凝回收率可达92% 。
(4)漂白
高岭土的漂白主要是除去高岭土中的铁、钛氧化物着色杂质和染色的有机物 。
1)化学漂白:采用化学方法可以除去牢固覆盖在高岭土颗粒表面的氧化铁膜 。因为这部分铁采用磁选和浮选法很难除去,这就必须采用化学漂白进行处理,即采用化学方法溶出铁、钛等着色杂质再漂洗出去 。常用的化学漂白法方法有氧化还原法、酸溶法、氯化法等 。
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 。
此过程可使难溶的Fe3+→Fe2+,然后洗涤除去 。
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,也不能过短,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,20世纪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 。
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