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化學(xué)法去除高嶺土中鐵雜質(zhì)化學(xué)法去除高嶺土中鐵雜質(zhì)高嶺土作為一種性能優(yōu)良的工業(yè)礦物，廣泛應(yīng)用于陶瓷、造紙、橡膠、塑料、 建材、油漆、石油化工等，尤其在陶瓷工業(yè)中用得較多。高嶺土既可作為陶瓷坯料， 又可作釉料。 無論陶瓷工業(yè)還是其它工業(yè)部門，對高嶺土的白度都有一定要求。而自然界產(chǎn) 出的高嶺土中，往往因含有一些有機(jī)質(zhì)和鐵、鈦、錳等元素的礦物而影響其自然白 度。高嶺土中的鐵雜質(zhì)不僅影響陶瓷產(chǎn)品的燒后顏色，而且還嚴(yán)重影響陶瓷產(chǎn)品的 介電性能和化學(xué)穩(wěn)定性。采用常規(guī)的物理選礦方法，對黃鐵礦等弱磁性礦物及細(xì)顆 粒含鐵雜質(zhì)去除效果不明顯。而采用化學(xué)除鐵法可以有效地除去這部分鐵雜質(zhì)。 一、高嶺土的化學(xué)除鐵法 目前高嶺土常用的化學(xué)除鐵法有氧化法、還原法和漢化-還原聯(lián)合法三種，其中 還原法應(yīng)用得最廣泛。具體用哪一種方法適應(yīng)要根據(jù)高嶺土中含有的鐵礦物類型來 定。 （一）氧化除鐵法 當(dāng)高嶺土中含有黃鐵礦和有機(jī)質(zhì)時(shí)，常使礦物呈灰色，這些物質(zhì)采用酸洗和還 原法均難以除去，需要采用氧氣除鐵法進(jìn)行漂白。 氧化除鐵法是用強(qiáng)氧化劑，在水介質(zhì)中將處于還原狀態(tài)的黃鐵礦等氧化成可溶 于水的亞鐵離子；同時(shí)將深色有機(jī)質(zhì)氧化，使其成為能被水洗去的無色氧化物。氧 化法中所用的氧化劑有次氯酸鈉、過氧化氫、高錳酸鉀、氯氣、臭氧等。 氧化除鐵效果與介質(zhì)的pH值有關(guān)，還受到礦石特性、溫度、藥劑用量、礦漿濃 度、漂白時(shí)間等因素的影響。 、pH值的影響。次氯酸鹽為弱酸鹽，在不同pH值下其氧化能力不同。在堿性 介質(zhì)中較穩(wěn)定，而在酸性和中性介質(zhì)中不穩(wěn)定，且分解迅速，生成強(qiáng)氧化成分。在 弱酸性（Ph5～6）條件下，其活性最大，氧化能力最強(qiáng)，此時(shí)二價(jià)鐵離子也相對較 穩(wěn)定。 、溫度的影響。隨著溫度升高，漂白劑的水解速度加快，漂白速度也加快，所 需漂白時(shí)間縮短。但溫度過高時(shí)熱耗量大，藥劑分解速度過快，會(huì)造成浪費(fèi)并污染 環(huán)境。實(shí)際操作中可在常溫下通過加大藥劑量、調(diào)整pH值、延長漂白時(shí)間等來達(dá)到 預(yù)期效果。 、藥劑用量的影響。最佳藥劑用量與原礦特性、雜質(zhì)被氧化程度、反應(yīng)溫度、 時(shí)間和pH值等有關(guān)，藥劑用量過大或過小皆影響除鐵效果。 、礦漿濃度的影響。藥劑用量一定時(shí)，礦漿濃度降低則除鐵漂白效果下降；若 濃度過高，由于產(chǎn)品不洗滌，過濾后殘留藥劑離子過多也會(huì)影響產(chǎn)品性能。 、漂白時(shí)間的影響。時(shí)間越長除鐵效果越好，開始時(shí)反應(yīng)速度很快，隨后越來 越慢，合理又經(jīng)濟(jì)的漂白時(shí)間需要通過試驗(yàn)才能確定。 （二）還原除鐵法 、保險(xiǎn)粉還原法 高嶺土還原除鐵最常用的藥劑是連二亞硫酸鈉，工業(yè)上又稱為保險(xiǎn)粉，其分子 式為Na2S2O4，是一種強(qiáng)還原劑，高嶺土中存在的三價(jià)鐵的氧化物不溶于水，也難溶 于稀酸，但在保險(xiǎn)粉存在的條件下，可將氧化鐵中的三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵。由于二 價(jià)鐵可溶于水，經(jīng)過濾、洗滌即可除去。該過程的主要反應(yīng)如下： O3 Na2SO4 H2S2O4=Na2SO4 2FeSO3 H2O 影響這一反應(yīng)過程的主要因素如下： （1）酸度的影響 保險(xiǎn)粉還原氧化鐵的反應(yīng)不宜在堿性條件下進(jìn)行。但是漂白反應(yīng)的pH值又不宜 太低，否則保險(xiǎn)粉穩(wěn)定性下降，發(fā)生分解反應(yīng)。試驗(yàn)表明，pH=0.8時(shí)，在室溫下只 要2min，保險(xiǎn)粉就會(huì)分解一半。 （2）溫度的影響 與大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)一樣，保險(xiǎn)份與氧化鐵的反應(yīng)隨溫度升高而加快，但是保險(xiǎn) 粉的穩(wěn)定性則隨溫度升高而大大下降。在實(shí)際生產(chǎn)中控制好其它條件，在常溫下漂 白也可取得較好效果。 （3）保險(xiǎn)粉用量的影響 理論上，根據(jù)高嶺土中所含氧化鐵量可計(jì)算出保險(xiǎn)粉用最，但實(shí)際用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 過理論用量。 保險(xiǎn)粉用量一般需通過試驗(yàn)來確定。另外，要進(jìn)行除鐵漂白的高嶺土中Fe2O3 含量不宜太高（一般低于1％），否則保險(xiǎn)粉用量過多會(huì)導(dǎo)致除鐵成本增大。 （4）其它因素的影響 反應(yīng)時(shí)間對除鐵效果影響較大，時(shí)間過短達(dá)不到理想白度；時(shí)間過長浪費(fèi)藥劑， 甚至因空氣氧化二價(jià)鐵的重新氧化，同樣導(dǎo)致產(chǎn)品白度下降。一般認(rèn)為，反應(yīng)時(shí)間 應(yīng)在40min到2h，反應(yīng)完畢應(yīng)立即洗滌、過濾，否則就會(huì)出現(xiàn)返黃現(xiàn)象，即二價(jià)鐵 重新氧化，使高嶺土白度降低；礦漿濃度雖對漂白本身影響不大，但濃度過高時(shí)礦 漿粘度增大，使反應(yīng)難以進(jìn)行，一般礦漿濃度應(yīng)控制在15％以下。 、硼氫化鈉還原法 常用的還原劑除了連二亞硫酸鈉外，還有連二亞硫酸鋅，相比之下前者很不穩(wěn) 定．后者則穩(wěn)定得多。但是用連二亞硫酸鋅漂白時(shí)會(huì)使廢水中鋅離子濃度過高，對 江河水造成污染。為此，可采用硼氫化鈉還原法。 這種方法實(shí)際上是在漂白過程中通過硼氫化鈉與其它藥劑反應(yīng)生成連二亞硫酸 鈉來進(jìn)行漂白。具體過程為： 在pH為7.0～10.0的條件下，將一定量的硼氫化鈉和NaOH與礦漿混合，然后 通入SO2氣體。調(diào)節(jié)pH值在6～7，此pH值有利于在礦漿中產(chǎn)生最大量的連二亞硫 酸鈉。再用H2SO3或SO2調(diào)節(jié)pH值到2.5～4，此時(shí)即可發(fā)生漂白反應(yīng)。生成連二 亞硫酸鈉的反應(yīng)如下： 9NaOH 9SO2=4Na2S2O4 NaBO2 NaHSO3 6H2O 這種方法的本質(zhì)仍是連二亞硫酸鈉起還原漂白作用，但在pH6～7時(shí)，生成的大 量連二亞硫酸鈉十分穩(wěn)定。 在隨后的pH值降低時(shí)，連二亞硫酸鈉與高嶺土礦漿中的氧化鐵立即反應(yīng)，得到 及時(shí)利用，從而避免了連二亞硫酸鈉的分解損失。 、還原絡(luò)合除鐵法 如前所述，高嶺土中的三價(jià)鐵用連二亞硫酸鈉還原成二價(jià)鐵后，如果不立即過 濾洗滌，產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)返黃現(xiàn)象。解決這一問題較有效的方法是加絡(luò)合劑，使二價(jià) 鐵離子得到絡(luò)合而不再容易被氧化�？捎脕韺﹁F進(jìn)行絡(luò)合的藥劑很多，有磷酸、聚 乙稀醇、羥胺、羥胺鹽、草酸、聚磷酸鹽、乙二胺醋酸鹽、檸檬酸等。 （三）氧化－還原聯(lián)合除鐵法 有些高嶺土單獨(dú)采用氧化除鐵法或還原除鐵法均不能達(dá)到滿意的效果，這時(shí)就 需采用氧化－還原聯(lián)合除鐵法進(jìn)行漂白。該工藝是先用強(qiáng)氧化劑次氯酸鈉和過氧化 氫對高嶺土中的染色有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦等進(jìn)行氧化除去，然后再用連二亞硫酸鈉進(jìn)行 還原漂白，使高嶺土中剩余的鐵的氧化物如Fe2O3、FeOOH等被還原成可溶性二價(jià) 鐵而除去，使這一類高嶺土得到漂白。 二、結(jié)語 高嶺土的精加工要經(jīng)過提純分級、剝片、磁選、化學(xué)漂白等一系列工序。由于 化學(xué)漂白法的藥劑成本相對較高，因此在工業(yè)生產(chǎn)中要充分利用前面的幾道工序?qū)?/span> 高嶺土進(jìn)行選礦、除鐵，然后再進(jìn)行化學(xué)漂白，以盡量減少漂白工藝所處理的礦漿 量，減少漂白劑用量。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，陶瓷工業(yè)及其它工業(yè)部門對高嶺土的白度要求越來越高， 化學(xué)除鐵漂白法將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。 酸浸除鐵提純鉀長石粉的工藝試驗(yàn) [導(dǎo)讀]采用硫酸作為浸出劑，通過單因素條件試驗(yàn)與正交試驗(yàn)，對河南洛陽篙縣金都 礦業(yè)公司的鉀長石粉進(jìn)行了硫酸酸浸除鐵試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在硫酸體積分?jǐn)?shù)40%， 溫度94℃，酸浸時(shí)間為210min的優(yōu)化條件下，鉀長石粉鐵的浸出率為93.2%，除鐵 效果顯著。 鉀長石是一種重要的工業(yè)原料，而天然鉀長石礦石中又普遍含較多的鐵質(zhì)，降低了 鉀長石的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也妨礙了它在許多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。研究表明，酸浸除鐵是礦 物除鐵的一種較好方法，而硫酸除鐵提純鉀長石又是比較新的課題，目前這一方面 研究并不多。本文在常壓恒溫下分別采用單因素和正交試驗(yàn)研究了硫酸除鐵提純鉀 長石的工藝條件。 一、試驗(yàn)材料與研究方法 （一）試驗(yàn)材料 試驗(yàn)所用原礦鉀長石采自河南洛陽嵩縣金都礦業(yè)公司，原礦樣經(jīng)球磨機(jī)初碎、中碎、 細(xì)碎處理，過200目（－0.074mm）套篩，備用。酸浸除鐵試驗(yàn)所用樣品未經(jīng)重選和 磁選處理。鉀長石礦樣主要成分見表1。
（二）研究方法 單因素條件實(shí)驗(yàn)：將恒溫水浴升溫至預(yù)定溫度后，放入盛有硫酸的燒杯，待燒杯預(yù) 熱至設(shè)定溫度，加入準(zhǔn)確稱取的鉀長石粉1g，攪拌均勻。達(dá)到設(shè)定的反應(yīng)時(shí)間取出 燒杯并置于冷水中冷卻，此時(shí)反應(yīng)結(jié)束。經(jīng)水循環(huán)式真空泵真空過濾、水洗，直至 濾液接近中性，測定濾液中Fe2含量，從而得出此次酸浸出鐵的浸出率。依次確定＋ 最佳浸出時(shí)間、浸出溫度和浸出劑硫酸體積分?jǐn)?shù)。 正交試驗(yàn)：為了進(jìn)一步確定各因素各水平對酸浸除鐵效果的影響，采用4因素3水 平正交試驗(yàn)對試驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化，確定最佳酸浸除鐵工藝參數(shù)。 二、試驗(yàn)結(jié)果及分析 （一）硫酸體積分?jǐn)?shù)與除鐵率的關(guān)系 酸浸溫度為94℃，酸浸時(shí)間為210min，研究了硫酸體積分?jǐn)?shù)對除鐵率的影響，結(jié)果 見圖1。 圖1 硫酸體積分?jǐn)?shù)與除鐵率的關(guān)系 由圖1可見，除鐵率隨硫酸體積分?jǐn)?shù)的增大呈遞增趨勢，但是硫酸體積分?jǐn)?shù)增加到 一定程度后除鐵率增長不明顯了。綜合工藝條件和生產(chǎn)成本考慮，硫酸體積分?jǐn)?shù)在 %左右時(shí)浸除效果較好。 （二）酸浸時(shí)間對酸浸除鐵的影響 酸浸溫度為94℃，硫酸體積分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，研究了酸浸時(shí)間對除鐵率的影響，結(jié)果 見圖2。
圖2 酸浸時(shí)間與除鐵率的關(guān)系 由圖2可見，除鐵率隨酸浸時(shí)間的延長呈遞增趨勢。酸浸時(shí)間超過150min后，除鐵 率增加趨于平緩，酸浸時(shí)間為210min時(shí)，除鐵率已達(dá)到93.2%，因此，確定最佳酸 浸時(shí)間為210min。 （三）酸浸溫度對酸浸除鐵的影響 硫酸體積分?jǐn)?shù)為40%，酸浸時(shí)間為210min時(shí)，研究了酸浸溫度對除鐵率的影響，結(jié) 果見圖3。
圖3 酸浸溫度與除鐵率的關(guān)系 由圖3可以看出，隨著酸浸溫度的升高，除鐵率增大，當(dāng)酸浸溫度達(dá)到90℃以后， 除鐵率基本不變，故確定最佳酸浸除鐵溫度為90℃。 （四）正交試驗(yàn)結(jié)果 單因素條件試驗(yàn)表明，硫酸體積分?jǐn)?shù)、酸浸時(shí)間、浸出溫度對鉀長石中除鐵率影響 明顯，為了進(jìn)一步確定各因素各水平對酸浸除鐵效果的影響，采用4因素3水平正 交試驗(yàn)對試驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化，其中礦物濃度因素對浸出效果影響不是很明顯，故 固定礦粉質(zhì)量為1g。試驗(yàn)條件及結(jié)果分別見表2與表3。
備注：Mi表示該水平3個(gè)重復(fù)的除鐵率之和的平均值。 由表3結(jié)果可以看出，在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，采用較大的硫酸濃度、較高的溫度和較 長的酸浸時(shí)間，除鐵效果比較好。在硫酸體積分?jǐn)?shù)為40%，浸出溫度為94℃，浸出 時(shí)間210min條件下，鉀長石粉酸浸除鐵率達(dá)到最大值，為93.2%。 在硫酸體積分?jǐn)?shù)為40%，反應(yīng)溫度為94℃的條件下，在反應(yīng)開始階段，富鐵物相的 溶解非�？�，一段時(shí)間后，反應(yīng)速度趨于平緩；以120min為界，可以將反應(yīng)過程分 為兩個(gè)階段。楊曉杰等人進(jìn)行高嶺土浸出除鐵的試驗(yàn)時(shí)也發(fā)現(xiàn)了鐵溶解的兩階段性， 并認(rèn)為，第一階段反映樣品中存在可溶性的氧化礦物，第二階段是鋁硅酸鹽礦物晶 格中呈類質(zhì)同象替代的微量鐵質(zhì)的溶解。 根據(jù)收縮未反應(yīng)芯模型，當(dāng)控制反應(yīng)過程的步驟為化學(xué)反應(yīng)時(shí)，鐵浸出率與浸出時(shí) 間滿足： －（1－α）1/3＝kht （1） 當(dāng)控制步驟為擴(kuò)散過程時(shí)，則符合： － α－（1－α）2/3＝kkt （2） 式中a為浸出率；t為酸浸時(shí)間，kh和kk分別為當(dāng)控制步驟為擴(kuò)散過程和化學(xué)反應(yīng) 時(shí)的速率常數(shù)�？梢钥闯鲩_始階段反應(yīng)速率主要由化學(xué)反應(yīng)速率控制，其后則由擴(kuò) 散作用控制。Chirizia等人在研究鐵的氧化物如赤鐵礦的酸浸時(shí)發(fā)現(xiàn)，溶解過程由表 面化學(xué)反應(yīng)控制。而含鐵礦物如黑云母、角閃石等物相中鐵質(zhì)的溶解非常困難。由 此可見，在鉀長石粉酸浸除鐵開始階段，主要是大量極細(xì)小的富鐵礦物顆粒赤鐵礦、 磁鐵礦、黃鐵礦等礦物相的溶解，此后，可能主要是微斜長石晶格中微量鐵質(zhì)的溶 解。 三、結(jié)語 （一）根據(jù)硫酸對鉀長石粉的酸浸試驗(yàn)，在硫酸體積分?jǐn)?shù)、溫度、酸浸時(shí)間不相同 的時(shí)候，鐵浸出率也各不相同。通過單因素試驗(yàn)及其結(jié)果可知，在一般情況下，硫 酸體積分?jǐn)?shù)越大、溫度越高、酸浸時(shí)間越長，除鐵效果相對好一些。通過4因素3 水平正交試驗(yàn)表明，在硫酸體積分?jǐn)?shù)40%，溫度94℃，酸浸時(shí)間210 min的優(yōu)化條 件下，得到鉀長石粉鐵的浸出率為93.2%。 （二）鉀長石粉酸浸除鐵反應(yīng)開始時(shí)，鐵質(zhì)的溶解速度極快，反應(yīng)速率主要由化學(xué) 反應(yīng)控制；其后的溶解則相對緩慢，反應(yīng)速率由擴(kuò)散作用控制。 （三）酸浸后的濾液中含有大量的鐵質(zhì)，且游離硫酸的體積分?jǐn)?shù)仍很大。采用合理 的技術(shù)路線，可由濾液中提取氧化鐵紅、硫酸亞鐵等產(chǎn)品，并使剩余的硫酸廢液得 以循環(huán)利用，從而降低生產(chǎn)成本。相關(guān)的問題有待于進(jìn)一步研究。 石英砂除鐵新方法 [此處圖片未下載成功] 除鐵的方法有多種，除了超聲波除鐵、浮選除鐵、磁選除鐵等方法外，亞恒石英砂廠提示您可以用 方法除去石英砂中的鐵雜質(zhì)。 英砂酸浸除鐵是利用石英砂不溶于酸(HF除外)，含F(xiàn)e的雜質(zhì)礦物能被酸液溶解的特點(diǎn)，從而可以實(shí)除去含鐵礦物的目的。酸浸法不僅可以從石英砂中除去含鐵礦物，對石英中的非金屬雜質(zhì)礦物均有 去除效果。 選后的石英顆粒其有害成分以斑點(diǎn)或包裹體形態(tài)連體在表面。要脫除這部分雜質(zhì)，必須進(jìn)行酸浸處用酸類有硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸等。對Fe、AI、Mg的脫除，上述酸均有效果。研究發(fā)現(xiàn)鹽酸 去除效果比硫酸要好。 石英砂中由于有害成分是以礦物集合體而不是以純礦物形態(tài)存在，采用混合酸浸出比單一酸的酸浸效種酸的配比以及加入順序?qū)﹄s質(zhì)礦物的去除也有較大影響。酸液濃度要適合，酸液濃度過低，耗時(shí) 除雜效果不好；酸液濃度過高，不但會(huì)使成本增加，對設(shè)備的腐蝕加劇，而且同樣會(huì)使SiO2產(chǎn)量浸溫度對石英中雜質(zhì)的除去率影響較大。溫度越低，反應(yīng)速度越慢，需時(shí)越長；溫度越高，酸的揮從而使酸的用量增加。另外，酸浸時(shí)間、礦物粒度及礦漿攪拌均對去除效果產(chǎn)生影響。當(dāng)經(jīng)一次酸品中雜質(zhì)含量達(dá)不到要求還可以進(jìn)行二次酸浸和多次酸浸，直到雜質(zhì)鐵的含量達(dá)到要求為止。 般來說使用硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸費(fèi)用高，而且對環(huán)境影響大。外國學(xué)者F 維格里奧等人使用除去石英砂礦物中的鐵。這種方法是利用革酸與礦粒表面的Fe3 反應(yīng)生成絡(luò)合物再溶于水達(dá)到除鐵情況下鐵的溶解機(jī)理有別于無機(jī)酸對鐵礦物的溶解。使用草酸除鐵優(yōu)點(diǎn)在于，浸出時(shí)形成了可溶性絡(luò)草酸鐵(III)絡(luò)合陰離子)，該絡(luò)合物在微生物和日光作用下均可被分解。另外用草酸除鐵對礦石的粒求，一般要求把礦石磨細(xì)到平均粒徑20um左右，在處理礦石3h以上，除鐵率可達(dá)80％～100％。 浸處理后，可獲得SiO2純度達(dá)99.99％，F(xiàn)e含量<235ppm的高純石英砂。 河南華冠環(huán)�？萍加邢薰�在山西境內(nèi)有大量的煅燒高嶺土行業(yè)業(yè)績，細(xì)度有325、800、1000、1250目， 產(chǎn)量有50-200噸每天產(chǎn)能，可技術(shù)轉(zhuǎn)讓，可出售設(shè)備，產(chǎn)品。 河南華冠環(huán)�？萍加邢薰�專業(yè)致力于資源再利用、高嶺土行業(yè)，生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)率可提高10%以上，產(chǎn)量提高5%～10%，能耗降低20%左右，產(chǎn)能達(dá)到50-500t/d，更加節(jié)能環(huán)保。如有需求，可直接咨詢18637113703(微信同號)，華冠環(huán)保科技公司為您竭誠服務(wù)，隨時(shí)歡迎前來參觀! 專業(yè)售后服務(wù)！ |
