 高嶺土是一種用途廣泛的非金屬原料，應用領(lǐng)域涉及造紙、陶瓷、石油化工、涂料、耐火材料等。高嶺土的白度是影響其應用的一個(gè)重要指標，但優(yōu)質(zhì)高嶺資源越來(lái)越少，大部分需經(jīng)除鐵處理。根據高嶺土的成因和種類(lèi)不同，所含鐵的組分和含量也各不相同，除了含石英、長(cháng)石、云母等以外，通常會(huì )有數量各不相同的金屬氧化物（南方主要為鐵的氧化物）、有機物和碳質(zhì)，前者是影響高嶺土白度的主要染色物質(zhì)。
物理分選方法（重選、磁選）常用于高嶺土原料的預先富集或有害物質(zhì)的預先分離， 分選出大部分雜質(zhì)礦物，提純高嶺土。但物理分選方法具有一定的局限性，對于粒度細、含量低的雜質(zhì)礦物難于有效分離，對于高嶺土中的晶格鐵更是無(wú)法分離，僅靠物理分選的方法很難獲得高白度的優(yōu)質(zhì)高嶺，因此，要獲得優(yōu)質(zhì)高嶺土還需要經(jīng)過(guò)漂白處理， 高嶺土中的著(zhù)色物質(zhì)主要有鐵礦物、碳質(zhì)和有機質(zhì)，鈦礦物在南方原料中含量少（目前處理尚困難）， 本文著(zhù)重分析著(zhù)色物質(zhì)的存在方式及適宜的漂白方式。
1 鐵的存在形式及其漂白方法
鐵礦物是高嶺土中最常見(jiàn)的著(zhù)色物質(zhì)，每種高嶺土中均有不同程度的分布，常見(jiàn)鐵礦物包括：黃鐵礦（FeS2）、褐鐵礦（Fe2O3·nH2O ）、赤鐵礦（Fe2O3）、菱鐵礦（FeCO3）、磁鐵礦（Fe3O4）等，其中以三價(jià)鐵最常見(jiàn)，這些鐵礦物會(huì )使高嶺土呈現不同程度的灰色、褐色、粉紅色等，使高嶺土白度降低。由于鐵礦物性質(zhì)不同，可以采用不同的漂白工藝。
從國內外資料來(lái)看，漂白劑成本較高，通常先除去大量雜質(zhì)后，再采用各種化學(xué)漂白的處理方法。國內通常采用水洗、分級的方法，去除砂質(zhì)礦物（石英、長(cháng)石）和重礦物（鐵、鈦氧化物），對于高鐵量高嶺土則采用強磁選漂白、還原漂白法、氧化還原漂白法、酸浸漂白、還原絡(luò )合漂白法，其中以還原絡(luò )合漂白最為有效。
2.1 含黃鐵礦型高嶺土的除鐵———氧化漂白法
一般采用強氧化劑（次氯酸鈉、過(guò)氧化氫、高錳酸鉀等），在水中將黃鐵礦氧化為可溶于水的亞鐵鹽，然后通過(guò)水洗而除去，反應過(guò)程可表示為：
FeS2 + 8NaClO → Fe2+ + 8Na+ + 2SO42- + 8Cl- （1）
為防止后續Fe2+被重新氧化，加入絡(luò )合劑（草酸）是一種有效的方法，其工藝參數一般為：pH =5~6；漂白劑用量為1.5％左右；漂白時(shí)間在20~35℃時(shí)為2~3h。
2.2 含Fe2O3（氧化鐵）型除鐵
氧化鐵是高嶺土中最常見(jiàn)的雜質(zhì)之一， 常以三價(jià)氧化物或氧化鐵水和物的形式存在，不溶于水，在稀酸中也難于反應。常采用除鐵方法包括酸浸法、還原法、酸浸還原聯(lián)合法等。
2.2.1 酸浸除鐵漂白法
常采用鹽酸除鐵和草酸浸除鐵。反應方程式為：
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O （2）
3C2O42- + Fe3+ → [Fe(C2O4)]3- （3）
實(shí)驗表明，pH 為5~7 時(shí)，鐵基本不溶，必須在強酸性環(huán)境中（pH＜2）才易除去，且鹽酸加草酸的效果要好于分別單個(gè)加入。這是由于草酸的絡(luò )合作用有助于鐵的溶出，方法雖然簡(jiǎn)單，但無(wú)法獲得白度大于90°的優(yōu)質(zhì)高嶺土。
2.2.2 還原除鐵漂白法
利用還原劑將高嶺土中難溶的三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵（溶于水），從而使氧化鐵脫除，常用連二亞硫酸鈉在pH為2~4、常溫條件下將Fe3+ 還原成Fe2+ ，經(jīng)過(guò)濾多次洗滌除鐵，具體反應如下：
Fe2O3+Na2S2O4+H2SO4 ＝Na2SO4+2FeSO3+H2O （4）
由于連二亞硫酸鈉在酸性環(huán)境中或高溫環(huán)境中會(huì )分解為SO2 、H2S 等，而降低漂白效果，且工作環(huán)境差，刺激性氣味很濃，適當加些金屬鋅粉有助于除鐵，其工藝參數為：pH=2~4；連二亞硫酸鈉加入量7％~8％。
2.2.3 酸浸還原聯(lián)合除鐵
常采用鹽酸或硫酸加入活潑金屬鋅， 可達到比較好的除鐵效果。其反應如式（5）至式（7）：
6H++Fe2O3→2Fe3++3H2O （5）
Zn+2H+→Zn2+ +H2 （6）
Fe3++H2→Fe2++2H+ （7）
為防止后續Fe2+再被氧化，加入絡(luò )合劑草酸也是一種有效的輔助手段。其工藝參數為：鹽酸10％；pH 為2~3；鋅粉1‰；草酸2％。
2.3 氧化還原聯(lián)合除鐵
當高嶺土中鐵的存在形式復雜，既有黃鐵礦、有機質(zhì)，又含有氧化鐵礦時(shí)，這時(shí)需采用氧化還原聯(lián)合漂白法，以分別除去不同的雜質(zhì)。比如采用次氯酸鈉和雙氧水為氧化劑，以連二亞硫酸鈉為還原劑進(jìn)行除鐵，可達到比較好的效果。
3 結語(yǔ)
高嶺土的除鐵是高嶺土加工的一個(gè)重要組成部分，除鐵工藝取決于原料中鐵的種類(lèi)及存在方式。氧化鐵是高嶺土中最常見(jiàn)的有害雜質(zhì)， 采用連二亞硫酸鹽還原除鐵，及酸浸除鐵可起到一定的效果。還原加絡(luò )合或酸浸加絡(luò )合將使除鐵效果更佳。需要指出， 高嶺土原料除鐵工藝的選擇除了要考慮鐵的種類(lèi)及存在形式， 還要考慮關(guān)注環(huán)境、經(jīng)濟技術(shù)分析，選用安全、可靠、經(jīng)濟合理的除鐵方法。
作者：劉小燕 （閩清陶瓷研究所，閩清350800）
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