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化學法去除高嶺土中鐵雜質化學法去除高嶺土中鐵雜質高嶺土作為一種性能優(yōu)良的工業(yè)礦物，廣泛應用于陶瓷、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質和鐵、鈦、錳等元素的礦物而影響其自然白 度。高嶺土中的鐵雜質不僅影響陶瓷產(chǎn)品的燒后顏色，而且還嚴重影響陶瓷產(chǎn)品的 介電性能和化學穩(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顆 粒含鐵雜質去除效果不明顯。而采用化學除鐵法可以有效地除去這部分鐵雜質。 一、高嶺土的化學除鐵法 目前高嶺土常用的化學除鐵法有氧化法、還原法和漢化-還原聯(lián)合法三種，其中 還原法應用得最廣泛。具體用哪一種方法適應要根據(jù)高嶺土中含有的鐵礦物類型來 定。 （一）氧化除鐵法 當高嶺土中含有黃鐵礦和有機質時，常使礦物呈灰色，這些物質采用酸洗和還 原法均難以除去，需要采用氧氣除鐵法進行漂白。 氧化除鐵法是用強氧化劑，在水介質中將處于還原狀態(tài)的黃鐵礦等氧化成可溶 于水的亞鐵離子；同時將深色有機質氧化，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的pH值有關，還受到礦石特性、溫度、藥劑用量、礦漿濃 度、漂白時間等因素的影響。 、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 介質中較穩(wěn)定，而在酸性和中性介質中不穩(wěn)定，且分解迅速，生成強氧化成分。在 弱酸性（Ph5～6）條件下，其活性最大，氧化能力最強，此時二價鐵離子也相對較 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 需漂白時間縮短。但溫度過高時熱耗量大，藥劑分解速度過快，會造成浪費并污染 環(huán)境。實際操作中可在常溫下通過加大藥劑量、調(diào)整pH值、延長漂白時間等來達到 預期效果。 、藥劑用量的影響。最佳藥劑用量與原礦特性、雜質被氧化程度、反應溫度、 時間和pH值等有關，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，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影響產(chǎn)品性能。 、漂白時間的影響。時間越長除鐵效果越好，開始時反應速度很快，隨后越來 越慢，合理又經(jīng)濟的漂白時間需要通過試驗才能確定。 （二）還原除鐵法 、保險粉還原法 高嶺土還原除鐵最常用的藥劑是連二亞硫酸鈉，工業(yè)上又稱為保險粉，其分子 式為Na2S2O4，是一種強還原劑，高嶺土中存在的三價鐵的氧化物不溶于水，也難溶 于稀酸，但在保險粉存在的條件下，可將氧化鐵中的三價鐵還原為二價鐵。由于二 價鐵可溶于水，經(jīng)過濾、洗滌即可除去。該過程的主要反應如下： O3 Na2SO4 H2S2O4=Na2SO4 2FeSO3 H2O 影響這一反應過程的主要因素如下： （1）酸度的影響 保險粉還原氧化鐵的反應不宜在堿性條件下進行。但是漂白反應的pH值又不宜 太低，否則保險粉穩(wěn)定性下降，發(fā)生分解反應。試驗表明，pH=0.8時，在室溫下只 要2min，保險粉就會分解一半。 （2）溫度的影響 與大多數(shù)化學反應一樣，保險份與氧化鐵的反應隨溫度升高而加快，但是保險 粉的穩(wěn)定性則隨溫度升高而大大下降。在實際生產(chǎn)中控制好其它條件，在常溫下漂 白也可取得較好效果。 （3）保險粉用量的影響 理論上，根據(jù)高嶺土中所含氧化鐵量可計算出保險粉用最，但實際用量遠遠超 過理論用量。 保險粉用量一般需通過試驗來確定。另外，要進行除鐵漂白的高嶺土中Fe2O3 含量不宜太高（一般低于1％），否則保險粉用量過多會導致除鐵成本增大。 （4）其它因素的影響 反應時間對除鐵效果影響較大，時間過短達不到理想白度；時間過長浪費藥劑， 甚至因空氣氧化二價鐵的重新氧化，同樣導致產(chǎn)品白度下降。一般認為，反應時間 應在40min到2h，反應完畢應立即洗滌、過濾，否則就會出現(xiàn)返黃現(xiàn)象，即二價鐵 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，但濃度過高時礦 漿粘度增大，使反應難以進行，一般礦漿濃度應控制在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會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。 這種方法實際上是在漂白過程中通過硼氫化鈉與其它藥劑反應生成連二亞硫酸 鈉來進行漂白。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，此時即可發(fā)生漂白反應。生成連二 亞硫酸鈉的反應如下： 9NaOH 9SO2=4Na2S2O4 NaBO2 NaHSO3 6H2O 這種方法的本質仍是連二亞硫酸鈉起還原漂白作用，但在pH6～7時，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，連二亞硫酸鈉與高嶺土礦漿中的氧化鐵立即反應，得到 及時利用，從而避免了連二亞硫酸鈉的分解損失。 、還原絡合除鐵法 如前所述，高嶺土中的三價鐵用連二亞硫酸鈉還原成二價鐵后，如果不立即過 濾洗滌，產(chǎn)品就會出現(xiàn)返黃現(xiàn)象。解決這一問題較有效的方法是加絡合劑，使二價 鐵離子得到絡合而不再容易被氧化�？捎脕韺﹁F進行絡合的藥劑很多，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 有些高嶺土單獨采用氧化除鐵法或還原除鐵法均不能達到滿意的效果，這時就 需采用氧化－還原聯(lián)合除鐵法進行漂白。該工藝是先用強氧化劑次氯酸鈉和過氧化 氫對高嶺土中的染色有機質和黃鐵礦等進行氧化除去，然后再用連二亞硫酸鈉進行 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 鐵而除去，使這一類高嶺土得到漂白。 二、結語 高嶺土的精加工要經(jīng)過提純分級、剝片、磁選、化學漂白等一系列工序。由于 化學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對 高嶺土進行選礦、除鐵，然后再進行化學漂白，以盡量減少漂白工藝所處理的礦漿 量，減少漂白劑用量。 隨著科學技術的發(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， 化學除鐵漂白法將會得到更廣泛的應用。 酸浸除鐵提純鉀長石粉的工藝試驗 [導讀]采用硫酸作為浸出劑，通過單因素條件試驗與正交試驗，對河南洛陽篙縣金都 礦業(yè)公司的鉀長石粉進行了硫酸酸浸除鐵試驗。試驗結果表明，在硫酸體積分數(shù)40%， 溫度94℃，酸浸時間為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，降低了 鉀長石的經(jīng)濟價值，也妨礙了它在許多工業(yè)領域的應用。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研究了硫酸除鐵提純鉀 長石的工藝條件。 一、試驗材料與研究方法 （一）試驗材料 試驗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)球磨機初碎、中碎、 細碎處理，過200目（－0.074mm）套篩，備用。酸浸除鐵試驗所用樣品未經(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 單因素條件實驗：將恒溫水浴升溫至預定溫度后，放入盛有硫酸的燒杯，待燒杯預 熱至設定溫度，加入準確稱取的鉀長石粉1g，攪拌均勻。達到設定的反應時間取出 燒杯并置于冷水中冷卻，此時反應結束。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＋ 最佳浸出時間、浸出溫度和浸出劑硫酸體積分數(shù)。 正交試驗：為了進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 平正交試驗對試驗條件進行了優(yōu)化，確定最佳酸浸除鐵工藝參數(shù)。 二、試驗結果及分析 （一）硫酸體積分數(shù)與除鐵率的關系 酸浸溫度為94℃，酸浸時間為210min，研究了硫酸體積分數(shù)對除鐵率的影響，結果 見圖1。 圖1 硫酸體積分數(shù)與除鐵率的關系 由圖1可見，除鐵率隨硫酸體積分數(shù)的增大呈遞增趨勢，但是硫酸體積分數(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，硫酸體積分數(shù)在 %左右時浸除效果較好。 （二）酸浸時間對酸浸除鐵的影響 酸浸溫度為94℃，硫酸體積分數(shù)為40%時，研究了酸浸時間對除鐵率的影響，結果 見圖2。
圖2 酸浸時間與除鐵率的關系 由圖2可見，除鐵率隨酸浸時間的延長呈遞增趨勢。酸浸時間超過150min后，除鐵 率增加趨于平緩，酸浸時間為210min時，除鐵率已達到93.2%，因此，確定最佳酸 浸時間為210min。 （三）酸浸溫度對酸浸除鐵的影響 硫酸體積分數(shù)為40%，酸浸時間為210min時，研究了酸浸溫度對除鐵率的影響，結 果見圖3。
圖3 酸浸溫度與除鐵率的關系 由圖3可以看出，隨著酸浸溫度的升高，除鐵率增大，當酸浸溫度達到90℃以后， 除鐵率基本不變，故確定最佳酸浸除鐵溫度為90℃。 （四）正交試驗結果 單因素條件試驗表明，硫酸體積分數(shù)、酸浸時間、浸出溫度對鉀長石中除鐵率影響 明顯，為了進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 交試驗對試驗條件進行了優(yōu)化，其中礦物濃度因素對浸出效果影響不是很明顯，故 固定礦粉質量為1g。試驗條件及結果分別見表2與表3。
備注：Mi表示該水平3個重復的除鐵率之和的平均值。 由表3結果可以看出，在試驗條件范圍內(nèi)，采用較大的硫酸濃度、較高的溫度和較 長的酸浸時間，除鐵效果比較好。在硫酸體積分數(shù)為40%，浸出溫度為94℃，浸出 時間210min條件下，鉀長石粉酸浸除鐵率達到最大值，為93.2%。 在硫酸體積分數(shù)為40%，反應溫度為94℃的條件下，在反應開始階段，富鐵物相的 溶解非�？欤欢螘r間后，反應速度趨于平緩；以120min為界，可以將反應過程分 為兩個階段。楊曉杰等人進行高嶺土浸出除鐵的試驗時也發(fā)現(xiàn)了鐵溶解的兩階段性， 并認為，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 格中呈類質同象替代的微量鐵質的溶解。 根據(jù)收縮未反應芯模型，當控制反應過程的步驟為化學反應時，鐵浸出率與浸出時 間滿足： －（1－α）1/3＝kht （1） 當控制步驟為擴散過程時，則符合： － α－（1－α）2/3＝kkt （2） 式中a為浸出率；t為酸浸時間，kh和kk分別為當控制步驟為擴散過程和化學反應 時的速率常數(shù)�？梢钥闯鲩_始階段反應速率主要由化學反應速率控制，其后則由擴 散作用控制。Chirizia等人在研究鐵的氧化物如赤鐵礦的酸浸時發(fā)現(xiàn)，溶解過程由表 面化學反應控制。而含鐵礦物如黑云母、角閃石等物相中鐵質的溶解非常困難。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的溶 解。 三、結語 （一）根據(jù)硫酸對鉀長石粉的酸浸試驗，在硫酸體積分數(shù)、溫度、酸浸時間不相同 的時候，鐵浸出率也各不相同。通過單因素試驗及其結果可知，在一般情況下，硫 酸體積分數(shù)越大、溫度越高、酸浸時間越長，除鐵效果相對好一些。通過4因素3 水平正交試驗表明，在硫酸體積分數(shù)40%，溫度94℃，酸浸時間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開始時，鐵質的溶解速度極快，反應速率主要由化學 反應控制；其后的溶解則相對緩慢，反應速率由擴散作用控制。 （三）酸浸后的濾液中含有大量的鐵質，且游離硫酸的體積分數(shù)仍很大。采用合理 的技術路線，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。相關的問題有待于進一步研究。 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。 英砂酸浸除鐵是利用石英砂不溶于酸(HF除外)，含F(xiàn)e的雜質礦物能被酸液溶解的特點，從而可以實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礦物均有 去除效果。 選后的石英顆粒其有害成分以斑點或包裹體形態(tài)連體在表面。要脫除這部分雜質，必須進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對雜質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 除雜效果不好；酸液濃度過高，不但會使成本增加，對設備的腐蝕加劇，而且同樣會使SiO2產(chǎn)量浸溫度對石英中雜質的除去率影響較大。溫度越低，反應速度越慢，需時越長；溫度越高，酸的揮從而使酸的用量增加。另外，酸浸時間、礦物粒度及礦漿攪拌均對去除效果產(chǎn)生影響。當經(jīng)一次酸品中雜質含量達不到要求還可以進行二次酸浸和多次酸浸，直到雜質鐵的含量達到要求為止。 般來說使用硫酸、鹽酸、硝酸和氫氟酸費用高，而且對環(huán)境影響大。外國學者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 反應生成絡合物再溶于水達到除鐵情況下鐵的溶解機理有別于無機酸對鐵礦物的溶解。使用草酸除鐵優(yōu)點在于，浸出時形成了可溶性絡草酸鐵(III)絡合陰離子)，該絡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到平均粒徑20um左右，在處理礦石3h以上，除鐵率可達80％～100％。 浸處理后，可獲得SiO2純度達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，細度有325、800、1000、1250目， 產(chǎn)量有50-200噸每天產(chǎn)能，可技術轉讓，可出售設備，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)的回轉窯運轉率可提高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)�？萍脊緸槟哒\服務，隨時歡迎前來參觀! 專業(yè)售后服務！ |
