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永磁除鐵設備對于高嶺土除鐵技術進展狀況
發布時間:2016-10-03

  高嶺土是一種以高嶺石及高嶺石族礦物為主,并含有多種其它礦物的土質巖石。高嶺土是一種1:1型的層狀硅酸鹽,是由一個八面體和一個四面體組成,其主要成分是SiO2和A120,還含有少量的Fe203,Ti02,MgO,CaO,K2O和Na2O等成分。高嶺土具有很多優異的理化性質和工藝特性,因此它廣泛地應用于石油化工、造紙、功能材料、涂布、陶瓷、耐水材料等方面。隨著現代科技的進步,高嶺土的新用途在不斷地拓寬,開始向高、精、尖領域滲透。但由于高嶺土中含有鐵、鈦等雜質常使高嶺土著色,且影響其燒結白度及其它性能,限制了高嶺土的應用。因此,對高嶺土中成分的分析及其除雜技術的研究顯得尤為重要。近些年,除雜質的工作主要集中在浮選、磁化分離、化學處理和微生物處理等。

  1、鐵賦存狀態的研究現狀

  高嶺土是以高嶺石族礦物為主要成分的黏土集合礦產物。高嶺土的白度,是決定其應用價值的重要指標之一。高嶺土中的染色雜質主要是鐵、鈦礦物和有機質。鐵和鈦多以赤鐵礦、針鐵礦、硫鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦、銳鈦礦、及鈦鐵礦等礦物形態存在,它們在高嶺土中的分布也很復雜,晶態者多以微細顆粒狀夾雜其中;非晶態者多包附在高嶺土細粒表面。特別是含鐵礦物,在高溫鍛燒時均會變成Fe2O,造成原料發黃或呈磚紅色。因此,必須在煅燒前或煅燒過程中采取除鐵機的措施,才能將產品白度提高至92%或更高E3j。為了有效地除去鐵雜質,對它賦存狀態的研究必不可少。在鐵賦存狀態的研究方面國外學者已經做了大量的工作l4j。普遍接受的觀點是鐵在高嶺土中或以結構鐵存在或以自由鐵(包括細粒晶質鐵、表面鐵和非晶質鐵)存在。

  國內也有人運用電子探針和電子順磁共振技術做了詳細的分析,結果表明,鐵主要以兩種形式存在。多數鐵主要以膠狀褐鐵礦的形式存在,并處于高度分散狀態;少量的鐵礦物有近于球狀、針狀和不規則等形狀,它們屬于針鐵礦和赤鐵礦。鈦主要以鈦的氧化物(金紅石或銳鈦礦)的形式存在,呈板狀,大小為十多微米,也有呈細脈狀分布的,少量含鈦礦物呈膠狀分布。

  2、除鐵機技術的研究歷史高嶺土除鐵機增白的傳統方法有物理法(包括手選法、水選法、粒度分級法、磁選法、浮選法等方法、化學法(包括氧化法、還原法、氧化還原法等方法),國內外最新的方法是微生物除鐵機法、有機酸除鐵機增白法。

  2.1物理法

  物理法主要是磁選法,高梯度磁選是最有效的除鐵機方法。美國早在1973年就首先應用高梯度磁選除去高嶺土中的含鐵礦物并獲得成功。到20世紀80年代中期,高梯度磁選在高嶺土的生產中被廣泛使用。1986年美國成功地將超導磁選應用于高嶺土選礦,將磁選機的磁體及線圈周圍用液氦(或液氮)冷卻后進行磁選。1989年,超導磁選機又有了新的設計,分選罐采用往復罐系統,處理能力提高了l倍。到20世紀90年代初又研制了一種新型的往復式超導磁系,該機可以連續給礦,且氦的損失很小。目前各國正在加速發展新型的、價格低廉的永久超導材料,力圖降低超導磁體的成本,以使這項技術更廣泛地應用于高嶺土和其它非金屬礦物選礦。

  2.2化學法化學漂白有許多方法,如氧化法、還原法、氧化一還原聯合法、酸浸法等。據報道,用蔗糖(C2H22O11)或其水解物作還原劑,在酸性介質中除鐵機,除鐵機率可達98%。用硼氫化鈉和氫氧化鈉來處理高嶺土礦漿,隨后加入SO2或硫酸溶液生成新鮮的連二亞硫酸鈉與礦漿中的氧化鐵起反應,達到除鐵機的目的。美國專利介紹,采用漂白和絮凝聯合法,先加入次氯酸鈉,再加H2O2,最后加入連二亞硫酸鈉漂白,經過漂白之后,再采用選擇性絮凝,可以極大地提高自度。之后發明了氧化還原聯合方法,先用強氧化劑,如臭氧、次氯酸鈉等處理含硫雜質,將鐵氧化成三價鐵,再用還原劑進行常規的漂白處理。在常溫下用氧化漂白的方法,使用過氧化氫、過氧化鈉、次氯酸鈉、臭氧等除去高嶺土中黃鐵礦和有機質,不需洗滌,藥劑成本低,工藝簡單。利用電解Na2SO3溶液生成新生態連二亞硫酸根離子的電化學法對高嶺土進行漂白,效果優于直接使用連二亞硫酸鈉方法。

  魏克武等用加溫酸浸的方法除鐵機,使酸中的H置換出三價鐵離子并生成可溶性的鐵化合物進入溶液。研究發現,硫酸、鹽酸及草酸都能用于加溫除鐵機,但用硫酸加溫浸出除鐵機時,會導致高嶺石晶格的破壞,難以保持高嶺石的晶型和物理性能。王平用5%~10%的草酸在100℃水浴加熱處理高嶺土1.5h,白度由79.5%提高至85%。進一步的研究表明,草酸能溶解礦物表面與晶格聯系最牢固的鐵離子而不影響高嶺土的晶格結構和物理化學性質。陳霞等利用酸溶氫氣還原法處理煤系高嶺巖,利用活潑金屬不斷與酸反應生成的氫氣將煤系高嶺巖中的有色不溶的三價鐵還原成可溶的二價鐵,從而除去鐵雜質,提高高嶺土的白度,取得了較好的漂白效果。

  利用聚磷酸鹽、乙二胺醋酸鹽、草酸、檸檬酸等與金屬離子生成穩定的水溶性鰲合物,也能達到除鐵機漂白的目的。由于連二亞硫酸鈉還原漂白產品白度不穩定,存放易返黃。為了解決這一問題,有人研究了還原一絡合漂白法,即在還原的過程中加入絡合劑,使還原后的二價鐵離子與絡合劑形成可溶性的穩定絡合物隨溶液排出。前蘇聯采用添加磷酸和聚乙烯醇來提高產品的穩定性;美國則在漂白后添加羥胺或羥胺鹽來防止二價鐵再氧化;我國學者以草酸、檸檬酸、聚磷酸鹽和乙二胺醋酸鹽等提高漂白效果和產品穩定性,均有一定成效。


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