对含黄铁矿、有机质的高岭土,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-还原联合漂白法,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 。如美国佐治亚州高岭土,原土<2μm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双氧水(过氧化氢)、次氯酸钠等氧化剂,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:利用高岭土耐酸不耐碱的性质,用酸液(HCl、H2SO4、草酸)处理高岭土,使其中不溶化合物转变成可溶化合物,而与高岭土分离 。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 。
用硫酸处理高岭土,需在压力为2×155Pa的压力锅中持续2~3h,采用8%~10%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,过滤悬浮液并用硫酸清洗,钛、铁杂质都可清除 。用0.1%~0.5%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 。
国外的高岭土漂白研究中新的进展:如在高岭土粉末中加入NH4Cl,在加到200~300℃时与高岭土中的铁反应,冷却后,用稀盐酸浸出铁的生成物FeCl3,即可漂白 。目前正处于试验阶段,这种漂白需要在高温密闭条件下进行 。
2)生物除铁漂白:利用某些微生物(细菌,真菌)具有从氧化铁(褐铁矿,针铁矿)中溶解铁的能力 。利用微生物这种溶解铁的能力,可将高岭土中所含铁杂质除去 。微生物这种溶解铁的能力,情况很复杂,原因尚不清楚,有人认为与起复合剂作用的有机酸和其他新陈代谢物的形成有关,也与酶解和非酶解对铁的还原作用有关 。
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3gNH4NO3,1gKH2PO4,0.5gMgSO4·7H2O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5~14天,当糖浆的初始浓度高于150g/L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/L 。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%~1.49%不等,Al2O3含量分别为32%~35.2%,铁以氢氧化物形式出现,主要是针铁矿,其在高岭土中呈包裹体存在,其余的铁则是从外部渗入且污染了高岭土菌丝体内 。试验搅拌强度为400~600r/min,矿浆最佳浓度为20%~25%,处理时间为2~5h 。结果见表7-3,从表中可看出,经过浸出剂处理后,Fe2O3含量从0.65%~1.49%可降至0.44%~0.75%,白度从55~87提高到86~92 。而仅有少量的铝随铁一起从高岭土中浸出 。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 。
3)磁选除铁漂白:几乎所有的高岭土原矿都含有少量的铁矿物(Fe2O3一般为0.5%~3%),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,一种方法是可以先焙烧,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 。
表7-3 用各种微生物方法除去高岭土中的铁
(据郭守国等,1991)
A.高梯度强磁场磁选法
1973年,美国生产出第一台高梯度磁选机 。1981年,我国长冶研究院研制出我国第一台半工业型周期式高梯度磁选机,已用于陶瓷原料的提纯 。目前,高梯度磁选机已广泛用于高岭土等非金属矿的除铁 。
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