但通常情況下，高嶺土原礦含有少量的含鐵礦物質(zhì)影響了高嶺土的白度。深入研究高嶺土中鐵、鈦物相的賦存狀態(tài)對(duì)于深化高嶺土的礦物學(xué)研究和高嶺土的開發(fā)利用具有重要理論意義和指導(dǎo)意義。
所分析樣品來源為兗礦北海高嶺土公司提供的高嶺土產(chǎn)品。
（1）化學(xué)成分
北海高嶺土中鈦含量較少，主要染色元素為鐵。
（2）礦物組成
X射線衍射圖譜分析：北海高嶺土中最主要的礦物成分為高嶺石、白云母和石英。
高嶺石：無色或淡黃褐色，以細(xì)小鱗片狀為主，呈集合體分布。伴有石英存在。高嶺石之間有大顆粒及細(xì)粒石英集合體。
白云母：礦物組成除高嶺石外，可見粒徑1.0～1.5μm的白云母。白云母是高嶺土樣品中的主要的脈石礦物，在鏡下多為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，可見有因重結(jié)晶而晶粒變?yōu)榘鍡l狀的白云母，大者可見其大小為0.15mm×0.4mm。
石英：石英也是北海高嶺土中主要的脈石礦物，顆粒的磨圓度較差，具有棱角，其大小主要為0.001～0.6mm、粒徑0.05μm左右的碎屑狀石英。
（3）巖相分析
△a為高嶺土樣品的低倍率掃描電鏡照片，b為放大10000倍的掃描電鏡照片
北海高嶺土為球形顆粒，且顆粒大小不均勻，粒徑約在100μm以下。樣品是由片狀晶體構(gòu)成的晶粒組成，晶粒之間分散較好。
（4）粒度
北海高嶺土樣品的粒度分布較集中，分布范圍較窄。顆粒粒徑大多集中在2～15μm范圍內(nèi)，粒度較細(xì)，通過普通物理分級(jí)方法很難脫除其中的雜質(zhì)。
普遍認(rèn)為鐵在高嶺土中或以結(jié)構(gòu)鐵存在或以自由鐵（包括細(xì)微粒晶質(zhì)鐵、表面鐵和非晶質(zhì)鐵）存在。經(jīng)分析，北海高嶺土中的鐵元素主要以下面兩種形式存在：
（1）結(jié)構(gòu)鐵
結(jié)構(gòu)鐵是指通過類質(zhì)同象取代的方式進(jìn)入高嶺土晶格中的Fe元素。根據(jù)SEM和偏光顯微觀察分析，北海高嶺石呈假六方片狀，偏光顯微觀察表明，北海高嶺土中可見到浸染狀的鐵，這說明高嶺石晶格中存在Fe的類質(zhì)同象取代，而且結(jié)構(gòu)鐵比結(jié)構(gòu)鈦更普遍些。
（2）含鐵礦物
赤鐵礦（Fe2O3）是北海高嶺土中主要存在的鐵礦物，屬三方晶系，以粒狀、粉末狀為主，多呈不規(guī)則粒狀集合體存在，粒徑約0.2～0.4μm。據(jù)其晶形，容易辨認(rèn)赤鐵礦的存在。
鐵還以菱鐵礦的形式存在，菱鐵礦中間部分色淺，邊緣淺褐色，菱形平行排列，不均勻分布。多呈不規(guī)則狀，成團(tuán)集中分布或呈細(xì)小分散狀分布。
此外，褐鐵礦也是北海高嶺土中存在的重要染色礦物，褐鐵礦一種含水氧化鐵混合物的總稱，主要成分是針鐵礦和纖鐵礦，同時(shí)還混入細(xì)粒石英及高嶺石等粘土礦物。因此，它的成分中不僅含有吸附水，還有Si、Al、Ca等，褐鐵礦主要為隱晶質(zhì)的針鐵礦和纖鐵礦，它們均屬斜方晶系，一般無特定形態(tài)，薄片中不透明或半透明，細(xì)而薄的顆粒能透光，顯褐色、紅褐色、黃褐色，反光下呈褐色。
北海高嶺土礦物主要成分為高嶺石、白云母和石英，高嶺土中的鐵一部分以結(jié)構(gòu)鐵的形式存在，其余以赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等伴生礦物的形式存在，所以，結(jié)構(gòu)鐵和氧化鐵礦物是北海高嶺土中主要的雜質(zhì)礦物，它是高嶺土進(jìn)一步提純除雜的主要對(duì)象。
通過以上分析可以得出，在經(jīng)過簡(jiǎn)單的除砂和分級(jí)提純處理后，進(jìn)行除鐵增白是進(jìn)一步提升北海高嶺土品質(zhì)的關(guān)鍵，但因北海高嶺土粒度較細(xì)，浮選方法效果不明顯，且北海高嶺土屬于砂質(zhì)高嶺土，用磁選除鐵的方法效果也不好，并且使用磁選設(shè)備成本較高。因此，采用化學(xué)漂白法對(duì)北海高嶺土進(jìn)行除鐵增白是比較經(jīng)濟(jì)可行的方法。
礦物化學(xué)漂白方法有還原漂白和氧化漂白兩種。還原漂白主要是用還原劑對(duì)礦物漂白，常用亞硫酸鹽、連二亞硫酸鹽、氫硼化物等，如Na2S2O3、Na2S2O4、ZnS2O4、NH4HSO4、Na2SO3等，其中以Na2S2O4、ZnS2O4效果最好，其他亦有鹽酸、草酸、草酸鹽等。
氧化漂白是以氧化劑對(duì)礦物進(jìn)行漂白處理。常用過氧化物、次氯酸鹽、過醋酸、臭氧、高錳酸鉀等。在工業(yè)應(yīng)用中氧化漂白和還原漂白可單獨(dú)使用，也可分段聯(lián)合使用。
水洗軟質(zhì)高嶺土的化學(xué)漂白，在國內(nèi)外生產(chǎn)中應(yīng)用得較多，亦是提高高嶺土白度的關(guān)鍵作業(yè)。因天然的高嶺土受鐵、鈦、硫礦物的污染自然白度較低，即使經(jīng)過磁選白度提高也有限，通過化學(xué)漂白后白度可提高到85度以上。對(duì)水洗軟質(zhì)土的化學(xué)漂白大多采用保險(xiǎn)粉（連二亞硫酸鈉）的還原漂白。
（1）礦漿濃度
漂白過程一般在低濃度條件下進(jìn)行，如某高嶺土漂白試驗(yàn)的最佳液固比為4：1，濃度20%。濃度過低，水中含有的氧可足以使還原劑氧化而失效；濃度過高，一是pH值不好控制，二是黏度過高易夾帶空氣，使還原劑部分氧化。
（2）漂白劑用量
漂白劑用量是高嶺土漂白白度重要影響因素之一。在一定的Na2S2O4的用量范圍內(nèi)（0.5%-1%），漂白劑用量增加，白度、亮度及白色度均提高，且效果明顯，以1%為最好。漂白劑用量過大，漂白效果下降，主要原因在于過多的Na2S2O4來不及與Fe2O3反應(yīng)，自身發(fā)生歧化反應(yīng)生成單質(zhì)硫混人產(chǎn)品中，使其白度下降。
漂白劑的用量與原礦性質(zhì)、雜質(zhì)被氧化的程度、反應(yīng)速度等均有關(guān)，可依不同礦石性質(zhì)不同對(duì)待。
（3）介質(zhì)pH值
礦漿pH值是影響漂白效果的重要參數(shù)之一。pH值的大小，影響產(chǎn)品的漂白指標(biāo)，亦影響設(shè)備的抗腐蝕性及生產(chǎn)成本，合適的pH值選擇非常重要。
一般來講，在pH值為2-4范圍內(nèi)可得比較理想的漂白效果，以pH值為2時(shí)最好，pH值為1時(shí)，Na2S2O4很快分解，失去漂白作用，pH值較高時(shí)，Na2S2O4的還原能力下降。
連二亞硫酸鈉的漂白過程屬于復(fù)雜和不穩(wěn)定的化學(xué)體系，其漂白反應(yīng)的結(jié)果生成酸性基團(tuán)，可自身導(dǎo)致pH值迅速下降。如增加一定的pH值緩沖劑時(shí)，連二亞硫酸鈉的最佳pH值范圍會(huì)有所提高，在4-5之間。
（4）漂白劑的添加次數(shù)
還原漂白劑Na2S2O4劑在溶液中分解速度較快，尤其在高溫和酸性條件下，一次性添加Na2S2O4利劑，在因受還原反應(yīng)速度的限制，部分漂白劑來不及反應(yīng)而分解失效，導(dǎo)致Na2S2O4利用率下降。分批添加可較好地解決上述問題。
分次添加（用量相同時(shí)）漂白劑，顯著改善利用率，提高漂白產(chǎn)品指標(biāo)。對(duì)于分批添加漂白劑，在生產(chǎn)上可由連續(xù)加藥來實(shí)現(xiàn)，且效果較好。
（5）溫度
溫度對(duì)漂白也有一定影響，適當(dāng)增加溫度，漂白效果也有改善，以40℃左右為好。溫度過高，不僅增大能源消耗，又使藥劑過快分解造成浪費(fèi)。實(shí)際生產(chǎn)一般在常溫進(jìn)行。
（6）漂白時(shí)間
工業(yè)生產(chǎn)一般在3h內(nèi)漂白白度改善較大，時(shí)間過長無明顯效果，且影響生產(chǎn)能力，實(shí)際生產(chǎn)中漂白時(shí)間視條件而定，一般在2h左右為好。
（7）添加劑
添加劑與漂白劑聯(lián)合使用可改善漂白效果。如Na2S2O4中加人鰲合劑，可使白度提高2-4度。這里的添加劑，主要包括分散劑、緩沖劑、鰲合劑等。
分散劑使礦漿充分分散，不產(chǎn)生團(tuán)聚，降低黏度，增加流動(dòng)性，常用六偏磷酸鈉或水玻璃等。
鰲合劑可降低金屬離子對(duì)連二亞硫酸鈉的漂白影響。最有效的鰲合劑有胺基竣酸鹽（乙二胺四聚磷酸鈉、EDTA等）、NTA及三聚磷酸鈉（SPT）等。
來源：北海高嶺土礦物特征及鐵賦存狀態(tài)的研究，作者：夏光華、李曉鳴、趙曉東；
非金屬礦加工技術(shù)與應(yīng)用手冊(cè)，作者：鄭水林，袁繼祖；
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
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