高嶺土是一種重要的非金屬礦產(chǎn)資源，由純高嶺石或相關(guān)黏土礦物組成。高嶺石的晶體化學(xué)式為Al2Si2O5(OH)4，是一種1:1型層狀硅酸鹽礦物。
高嶺土提純的目的主要是去除石英、長石等砂質(zhì)礦物以及鐵礦物、鈦礦物、有機質(zhì)等染色雜質(zhì)以提升高嶺土的白度和品質(zhì)，從而使其滿足在多元化產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用需求。
 目前，國內(nèi)外采用的提純工藝主要有重選、磁選、浮選、焙燒、酸浸漂白、生物法等。在實際生產(chǎn)中往往會結(jié)合使用，以最大程度地去除雜質(zhì)，提高高嶺土的品質(zhì)。
表1 高嶺土提純工藝的優(yōu)勢和劣勢
1、重選
重選是一種基于礦物密度差異的物理分離方法。通過重選工藝，能有效去除密度較大的雜質(zhì)如石英、長石、有機質(zhì)等。常用的重選設(shè)備包括螺旋選礦機、離心分離機等，適用于去除粒度較粗的砂質(zhì)雜質(zhì)，尤其是含量較高的鐵質(zhì)和鈦質(zhì)雜質(zhì)顆粒。
劉振環(huán)等針對朔州煤系高嶺土進行了重力分選脫碳試驗，使用不同密度級的重液實現(xiàn)了煤-高嶺土連生體的分離；研究發(fā)現(xiàn)，+2.0g/cm³密度級的沉物中燒失量低于20%，接近高嶺土的理論燒失量，且產(chǎn)率超過70%，有效去除了有機碳等雜質(zhì)。
水力旋流器提純也是一種重選提純工藝，水力旋流器依賴于離心力分離，而非傳統(tǒng)重選中的重力，但其亦為基于顆粒密度和粒度差異實現(xiàn)分離的物理方法。裴陽等對贛中地區(qū)的高嶺土進行了水力旋流器提純實驗，該方法有效去除了云母（底流中K?O和Na?O質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過11%）和部分鐵氧化物（溢流中Fe?O?質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至1.9%），從而降低了高嶺土中的堿金屬氧化物和鐵雜質(zhì)的含量。
石英等脈石與高嶺土密度差異較大，也可通過重選提純。易龍生等通過離心脫硅實驗，使產(chǎn)品的SiO?含量從52.4%降至47.2%，去除了部分石英和長石，Al?O?質(zhì)量分?jǐn)?shù)從36.5%提升至38.0%，初步提高了鋁硅比。然而，該過程中Fe?O?和TiO?質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別從0.69%和0.74%升至1.08%和0.92%，使得產(chǎn)品鐵鈦雜質(zhì)相對富集。因鐵鈦雜質(zhì)的占比上升，自然白度和煅燒白度分別從82%和86.3%降至80.7%和83.9%。盡管實現(xiàn)了初步提純，但無法去除晶格替代形式的鐵鈦雜質(zhì)，需結(jié)合后續(xù)氯化焙燒進一步提升產(chǎn)品質(zhì)量。
重選提純對高嶺土質(zhì)中的有機質(zhì)、鐵雜質(zhì)、石英均有不同程度的提純效果，但難以獲得高純度、高產(chǎn)率的高嶺土。
2、磁選
磁選主要用于去除高嶺土中的磁性鐵礦物雜質(zhì)，如赤鐵礦、磁鐵礦和針鐵礦等。磁選提純設(shè)備在提升高嶺土品質(zhì)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，而新型磁選設(shè)備更加節(jié)能高效。
陳志友等利用周期式高梯度磁選機，考察了背景磁感應(yīng)強度、礦漿流速、礦漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)和磁介質(zhì)規(guī)格對高嶺土除鐵效果的影響，結(jié)果表明：增大背景磁感應(yīng)強度，可以有效降低高嶺土中的Fe?O?質(zhì)量分?jǐn)?shù)并提高白度；在最佳參數(shù)下，一次磁選使Fe?O?質(zhì)量分?jǐn)?shù)由1.32%降至0.62%，白度由62.6%提升至84.6%；二次磁選后，F(xiàn)e?O?質(zhì)量分?jǐn)?shù)進一步降至0.42%，白度提升至90.2%。周期式高梯度磁選機在提升高嶺土白度方面表現(xiàn)良好，優(yōu)化設(shè)備參數(shù)、探索多次磁選組合方式以及改進磁介質(zhì)材料或結(jié)構(gòu)等是未來的發(fā)展方向，以進一步提高除鐵效率并減少操作中的堵塞現(xiàn)象。
電磁漿料高梯度磁選機是鉀鈉長石、高嶺土、石英砂等非金屬礦提純除雜中最為常用的強磁選設(shè)備。王寶春等開發(fā)了HTDZ系列特大型智能電磁漿料高梯度磁選機，采用優(yōu)化的磁選方法對高嶺土進行了除鐵提純；該設(shè)備通過油水復(fù)合冷卻和多管路進漿等技術(shù)創(chuàng)新，顯著降低了能耗并改善了除鐵效果，使高嶺土中Fe?O?質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.86%降至0.46%，白度由75%提升至86%。但是該設(shè)備還存在進一步優(yōu)化空間，如改進物料均勻性控制及降低磁選過程中的能耗等。
磁選提純設(shè)備的應(yīng)用與推廣需綜合考慮市場需求（如高白度、高純度高嶺土產(chǎn)品在造紙和電子工業(yè)中的應(yīng)用）、資源條件（不同地區(qū)高嶺土資源的礦物組成和雜質(zhì)含量不同）、工藝整合（磁選通常與其他提純工藝如浮選、脫硅、焙燒等聯(lián)用）及經(jīng)濟可行性（如磁選設(shè)備的初始投資成本和維護費用）等因素。
3、浮選
高嶺土顆粒表面疏水性較弱，而雜質(zhì)礦物（如石英、長石、有機碳等）容易通過添加捕收劑變?yōu)楸砻媸杷细≈恋V漿表面，因而高嶺土的浮選提純主要為反浮選。
胡炳升等采用“粗選-兩段精選-掃選”的反浮選工藝對煤系高嶺土中的殘留炭進行了回收，以石灰和水玻璃作為調(diào)整劑、煤油為捕收劑、仲辛醇為起泡劑，獲得了85.22%的殘留炭回收率，且顯著降低了灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（由81.40%降至14.56%），固定碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)由18.60%提升至89.38%。若需進一步提高回收率或降低灰分含量，可考慮優(yōu)化藥劑組合及用量、調(diào)整浮選流程參數(shù)（如增加浮選次數(shù)、延長精選時間），或結(jié)合磁選、酸洗等預(yù)處理手段，但須平衡成本與效果的關(guān)系。
BU等通過反浮選對煤系高嶺土進行微細(xì)石英除雜，采用多段浮選的工藝流程，最終獲得了滿足工業(yè)要求的m（SiO?）：m（Al?O?）小于1.26、回收率為46.55%的煤系高嶺土產(chǎn)品。
浮選除鐵主要利用礦物表面化學(xué)性質(zhì)的差異，通過藥劑調(diào)控使含鐵雜質(zhì)與高嶺土分離。任瑞晨等在礦漿pH=6.0、黃藥用量100g/t的條件下，以水玻璃為抑制劑、黃藥為捕收劑，有效去除了黃鐵礦等含鐵雜質(zhì)，精礦Fe?O?質(zhì)量分?jǐn)?shù)由2.96%降至0.74%，產(chǎn)率達(dá)92.14%。
浮選除鐵效果受礦漿pH、藥劑種類和用量的影響，可以通過優(yōu)化這些參數(shù)來提高除雜效率。高嶺土浮選提純能有效去除石英、長石、有機碳和含鐵雜質(zhì)，提升高嶺土純度。浮選工藝適用性廣，能夠靈活適應(yīng)不同雜質(zhì)的分離需求，且通過調(diào)整磨礦細(xì)度、pH、浮選次數(shù)等參數(shù)，提升工藝的可控性。
浮選法的不足是：高嶺土顆粒疏水性較弱，分離難度較大，藥劑用量較多，提純成本較高；此外，藥劑組合和用量的優(yōu)化較復(fù)雜，不同礦石中的雜質(zhì)成分多樣，且部分工藝的回收率和雜質(zhì)控制仍有提升空間。
未來的研究方向包括：優(yōu)化環(huán)保藥劑組合以降低成本，改進流程參數(shù)，提升浮選效率；探索浮選與磁選、酸洗等方法的聯(lián)合應(yīng)用；加強對礦物表面化學(xué)性質(zhì)的研究，以開發(fā)更高效的浮選技術(shù)。
4、焙燒
焙燒高嶺土除雜是一種利用高溫條件分解含鐵、鈦等雜質(zhì)，從而提升高嶺土的白度和純度的工藝。該工藝相對簡單，適合與其他方法（如酸浸、磁選）聯(lián)合使用，提純效果顯著。通過優(yōu)化焙燒溫度和焙燒氣氛，可以顯著提升高嶺土的白度和純度。
馬駿輝等以四川煤系高嶺土為原料，對精礦進行酸浸和還原氣氛下的高溫焙燒，在最佳還原焙燒溫度950℃下，最終獲得了白度分別為70.89%和83.36%的高嶺土精礦產(chǎn)品，鐵去除率分別達(dá)67.90%和70.23%。
磁化焙燒是一種通過高溫還原焙燒改變礦物磁性特性，從而實現(xiàn)雜質(zhì)分離的技術(shù)。趙劉闖等針對貴州某鐵雜質(zhì)以赤、褐鐵礦為主的高嶺土礦，以竹炭為還原焙燒劑、NaHCO?為溫度降低劑、硼酸為活化劑進行磁化焙燒后磁選除雜，在焙燒時間為69min、焙燒溫度為465.7℃、硼酸用量為2.173%的最佳工藝條件下，最終獲得了白度為89.37%的高嶺土產(chǎn)品。
焙燒提純技術(shù)雖然提純效果顯著，但仍存在一些問題亟待解決：
①高溫條件（通常為900℃以上）導(dǎo)致能耗和環(huán)境成本較高，尤其在還原氣氛焙燒中，燃料需求和二氧化碳等氣體排放增加了運行成本和環(huán)境負(fù)擔(dān)。
②該技工藝對原料中的雜質(zhì)類型和含量的適應(yīng)性有限，不同鐵雜質(zhì)（如赤鐵礦或黃鐵礦）需要特定的焙燒條件，增大了工藝復(fù)雜性。
③部分焙燒添加劑（如硼酸、NaHCO?）可能引入新的雜質(zhì)，存在二次污染風(fēng)險。④焙燒提純的產(chǎn)業(yè)化面臨成本高、設(shè)備投資大、工藝復(fù)雜以及配套設(shè)施要求高等限制。
未來的發(fā)展方向包括開發(fā)低溫焙燒技術(shù)與優(yōu)化環(huán)保型添加劑，聯(lián)合酸浸、磁選等技術(shù)以提高提純效率，應(yīng)用智能化與節(jié)能設(shè)計優(yōu)化焙燒過程，開發(fā)綠色環(huán)保和廢氣廢水處理技術(shù)，并通過中試與設(shè)備優(yōu)化提升工藝穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。
5、酸浸漂白
酸浸漂白法除雜是一種通過酸浸漂白去除高嶺土中鐵、鈦等有色雜質(zhì)的技術(shù)，其原理是利用酸（如鹽酸、硫酸、硝酸、草酸等）溶解雜質(zhì)礦物，將其從高嶺土中分離，從而提高產(chǎn)品的白度和純度。
周立軍等以鹽酸、硫酸、硝酸質(zhì)量比為3:2:1的混酸對內(nèi)蒙古某低品位高嶺土礦進行酸浸漂白，最終將高嶺土白度由73%提升至85%。
ZEWDIE等采用酸浸漂白法對埃塞俄比亞高嶺土進行除雜，將物理提純的水合高嶺土與不同濃度的草酸溶液混合，在控制溫度（80℃～120℃）和攪拌條件下進行浸出實驗，結(jié)果表明，質(zhì)量分?jǐn)?shù)由2.4%顯著降至0.36%，白度由72.0%提升至81.4%。該方法通過優(yōu)化草酸的使用條件顯著提高了鐵雜質(zhì)的去除效率，同時提高了材料的白度指數(shù)和適用性，且經(jīng)濟環(huán)保。
酸浸漂白法工藝操作簡單且提純效果顯著，但是酸耗高、廢液處理難度大以及對晶體結(jié)構(gòu)的潛在破壞限制了其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。未來的發(fā)展方向包括開發(fā)綠色環(huán)保試劑、優(yōu)化廢液處理與金屬資源回收技術(shù)、聯(lián)合焙燒與磁選等工藝提升適用性、引入智能化控制技術(shù)降低能耗并提升效率，以及開展規(guī)模化試驗驗證工藝的經(jīng)濟性和可行性。
6、生物法
生物絮凝提純法通?；谖⑸锘蚱浯x產(chǎn)物的絮凝特性，使特定礦物的沉降速率出現(xiàn)差異，從而達(dá)到提純的目的。相較于傳統(tǒng)的物理或化學(xué)絮凝方法，生物絮凝法具有環(huán)保、低毒性和高選擇性等優(yōu)點。
HOSSEINI等利用由枯草芽孢桿菌提取的細(xì)胞、廢棄培養(yǎng)基、胞外蛋白和多糖去除高嶺土中的赤鐵礦和針鐵礦，結(jié)果表明，多糖在pH=7時表現(xiàn)出最佳的除鐵氧化物能力，除鐵效率為76%～84%。該方法利用生物絮凝劑尤其是多糖，在中性條件下實現(xiàn)對含鐵氧化物的有效分離，不僅綠色環(huán)保，還能顯著提高分離效率。
微生物法高嶺土除雜技術(shù)通過細(xì)菌的溶出活性，可以有效去除高嶺土中的雜質(zhì)。STYRIAKOVÁ等針對Horna Prievrana高嶺土坑樣品，篩選出兩種蠟樣芽孢桿菌菌株，并作用于不同的高嶺土樣品，實驗結(jié)果表明：這些細(xì)菌在1個月內(nèi)去除了43%的無定型氫氧化物和15%的云母結(jié)合鐵；延長浸出時間后，去除了53%的結(jié)合鐵。
與傳統(tǒng)的磁分離和浮選技術(shù)相比，微生物法具有更佳的經(jīng)濟性和生態(tài)友好性，盡管處理速度稍慢，但在提升高嶺土純度、改善原料性能方面具有顯著優(yōu)勢。
基于植物酸提取物的高嶺土除雜方法，通過生態(tài)友好的方式也可以去除高嶺土中的鐵雜質(zhì)。OLVERA VENEGAS等從柑橘、刺槐、大蒜等植物中提取酸性成分，將其用于處理篩分至≤38μm的高嶺土樣品，實驗結(jié)果表明，淡色梭菌、闊葉梭菌、褐藻中的鐵去除率分別達(dá)91.43%、88.76%和67.84%，該方法在去除鐵雜質(zhì)的同時，不會破壞高嶺土的形態(tài)特征。與傳統(tǒng)侵略性除雜方法相比，該技術(shù)具有高效、生態(tài)友好性和操作簡單等優(yōu)勢，所獲得的高嶺土純度能夠滿足工業(yè)應(yīng)用需求。
生物絮凝提純法、微生物法和植物酸提取物法作為新興的高嶺土除雜技術(shù)，具有環(huán)保、低毒、無形態(tài)破壞等有點，但存在處理時間較長、效率提升空間有限和成本較高等問題。未來應(yīng)聚焦于優(yōu)化微生物和植物酸提取物的分離效率、縮短處理周期，以及開發(fā)低成本、高效率的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備。
隨著高嶺土需求量的增長，提純工藝將朝著高效、環(huán)保、智能化方向發(fā)展：
a.技術(shù)優(yōu)化與聯(lián)合。基于重選、磁選、浮選、焙燒、酸洗和生物法的優(yōu)勢與劣勢，通過聯(lián)合提升提純效果。同時，開發(fā)低溫焙燒技術(shù)、環(huán)保藥劑和綠色溶劑將有助于進一步降低能耗和環(huán)境影響。
b.裝備升級與智能化。提純設(shè)備將朝高效、智能化方向發(fā)展，如自動化磁選設(shè)備、節(jié)能型焙燒爐和智能浮選機。這些裝備將通過實時監(jiān)控與優(yōu)化操作提升工作效率，同時降低能耗和成本。
c.綠色環(huán)保技術(shù)應(yīng)用。進一步優(yōu)化生物法、植物酸提取物法等綠色技術(shù)，在實現(xiàn)高效去除雜質(zhì)的同時減少污染。微生物和環(huán)保藥劑的使用將推動產(chǎn)業(yè)向低碳環(huán)保方向發(fā)展。
d.區(qū)域定制化。針對不同地區(qū)的高嶺土雜質(zhì)特性，開發(fā)定制化的提純工藝，提升資源利用效率和經(jīng)濟效益。
資料來源：《張濤,郝小非,石俊博.高嶺土提純工藝及高值化利用研究進展[J].化工礦物與加工,2025,54(09):61-71》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
 |
