白度是決定高嶺土應用價(jià)值的重要指標，例如用于造紙、涂料行業(yè)的高等級高嶺土，其白度要求大于92%，因此，鐵含量是評價(jià)高嶺土礦質(zhì)量的重要因素。
　　
　　高嶺土中鐵元素的賦存狀態(tài)是決定除鐵方法的主要因素，目前，國內外將鐵元素在高嶺土中的賦存狀態(tài)分為兩種：一種是存在于高嶺石和副礦物中（如云母、鈦白礦和伊利石），稱(chēng)為結構鐵；另一種是以獨立的鐵礦物形式存在，稱(chēng)為自由鐵（包括表面鐵、細粒晶質(zhì)鐵和非晶質(zhì)鐵）。
　　
　　為了最大限度地降低高嶺土中鐵含量而提高白度，目前高嶺土常用的除鐵增白方法有：
　　
　　1、磁選法
　　
　　含有強磁性礦物（磁鐵礦）或鐵屑雜質(zhì)的高嶺土，采用普通磁選法除鐵效果顯著(zhù)。然而，高嶺土中鐵礦物雜質(zhì)通常為弱磁性，目前主要采用高梯度強磁選法，或者將弱磁性礦物焙燒后轉變成強磁性氧化鐵，再采用普通磁選法除去。
　　
　　高梯度強磁選法具有兩大優(yōu)點(diǎn)：①具有先進(jìn)的螺線(xiàn)管磁體結構；②具有能產(chǎn)生高磁感應強度的聚磁介質(zhì)。在較高的磁場(chǎng)強度下，不銹鋼聚磁介質(zhì)表面能產(chǎn)生很高的磁場(chǎng)梯度，可分離微米或膠體顆粒級別的弱磁性物料。
　　
　　除普通磁選法、高梯度強磁選法外，高嶺土懸浮液（－20μm）在一定pH值和Zeta電位條件下，還可加入磁種與鐵礦物顆粒選擇性互凝，借助普通磁選或高梯度強磁選分離鐵礦物，達到除鐵的目的。
　　
　　由于高嶺土中含鐵成分較復雜及磁選技術(shù)與設備的限制，而且只針對磁性礦物，該法除鐵的質(zhì)量仍然不理想；但隨著(zhù)超導技術(shù)的發(fā)展，高梯度超導磁選可能會(huì )更有效地除去弱磁性礦物且無(wú)污染，同時(shí)不會(huì )破壞高嶺土的晶體結構，影響其物化特性。
　　
　　2、浮選法
　　
　?。?）載體浮選法
　　該法是在浮選過(guò)程中加入礦物載體，如方解石等，將極細的雜質(zhì)礦物Fe2O3吸附到載體礦物上，借助于捕收劑或載體自身的疏水性黏附于氣泡，得到含鐵的載體泡沫及高嶺土精礦產(chǎn)品，從而實(shí)現高嶺土與Fe2O3分離。
　　研究認為，以塔爾油為捕收劑，碳酸鈉為pH值調整劑，硫酸銨為抑制劑，水玻璃為礦漿分散劑，借助于常規的機械攪拌式浮選機，用載體浮選法使某高嶺土中的Fe2O3含量由0.72%降至0.5%以下。該法除鐵效果不僅與吸附載體對高嶺土中鐵雜質(zhì)的吸附、裹挾、凝聚、混晶等作用有關(guān)，還與漿料體系pH值、載體添加時(shí)間、地點(diǎn)等因素有關(guān)；這使載體浮選法在高嶺土除鐵增白中的應用受到了限制。
　?。?）雙液浮選法
　　該法是采用脂肪酸（或能捕捉雜質(zhì)鐵礦物的其他憎水性捕收劑）加入高嶺土礦漿中攪拌、靜止、分層，形成有機液（含Fe2O3）和高嶺土懸浮雙層液體，再利用重選設備進(jìn)行分離。
　　攪拌強度是影響該法分離效果的重要因素。攪拌強度不足，有機相則分散不均勻，鐵質(zhì)礦物與其碰撞接觸的概率減少；攪拌強度過(guò)大，則易形成乳狀混濁液的中間相，因此必須選擇合適的攪拌強度；另外，該法會(huì )產(chǎn)生大量的有機廢液。上述因素造成了雙液浮選法在高嶺土除鐵增白應用的局限性。
　?。?）選擇性絮凝法
　　選擇性絮凝法是在充分分散的礦漿中加入絮凝劑，通過(guò)絮凝劑與礦粒表面的架橋作用使分散在礦漿中的游離有害鐵雜質(zhì)選擇性地絮凝，再從礦漿中分離出絮凝物。
　　該法生產(chǎn)中有大量的水分（礦漿濃度低于20%）需要在后續工序中脫除，同時(shí)高嶺土精礦中殘留的絮凝劑也影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
　　
　　3、氧化法
　　
　　氧化法是采用強氧化劑將高嶺土中處于還原狀態(tài)的鐵雜質(zhì)（黃鐵礦等）氧化成可溶于水的亞鐵離子，然后過(guò)濾、洗滌除去。
　　工業(yè)上最常用的氧化劑是次氯酸鈉，亞鐵在酸性條件下是穩定的，但在堿性條件下（pH值大于8.8）可轉化為難溶的三價(jià)鐵；同時(shí)，次氯酸鈉在弱酸性（pH值5～6）條件下活性最大，氧化能力最強，因此氧化漂白應控制在弱酸性條件下進(jìn)行。
　　氧化法僅對高嶺土中以黃鐵礦形式賦存的鐵雜質(zhì)除鐵效果較好；另外，除鐵過(guò)程還受到介質(zhì)pH值、礦石特性、礦漿濃度、溫度、藥劑用量等諸多因素的影響，因此不能廣泛應用。
　　
　　4、還原法
　　
　　還原法是采用還原劑將高嶺土中處于三價(jià)態(tài)不溶的鐵雜質(zhì)（如赤、褐鐵礦）還原成可溶的二價(jià)態(tài)鐵離子，經(jīng)過(guò)濾、洗滌除去。還原法主要有保險粉法、二氧化硫脲法和酸溶氫氣法。
　　
　?。?）保險粉法
　　連二亞硫酸鈉俗稱(chēng)保險粉，是高嶺土還原除鐵最常用的一種強還原劑。通常三價(jià)鐵氧化物不溶于水，也難溶于稀酸，但在保險粉的作用下，可將其還原為可溶于水的二價(jià)鐵。
　　
　　此反應過(guò)程是可逆的，高嶺土經(jīng)漂白后應及時(shí)洗滌、過(guò)濾，否則亞鐵將被重新氧化而返黃。解決方法是在反應中添加草酸、檸檬酸、乙二胺醋酸鹽等配合物與亞鐵鍵合生成穩定、水溶性的亞鐵螯合物，這種方法又稱(chēng)為還原-絡(luò )合除鐵法。
　　
　　還原法必須嚴格控制反應過(guò)程的溫度、酸度、藥劑用量、反應時(shí)間等，且保險粉價(jià)格昂貴，遇潮易分解、氧化而降低藥效，這些因素使其工業(yè)生產(chǎn)難度較大。
　　
　?。?）二氧化硫脲法
　　
　　二氧化硫脲法是在堿性介質(zhì)中使二氧化硫脲受熱，生成強還原性的次硫酸，將高嶺土中三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，然后除去。
　　
　　雖然二氧化硫脲是一種新型、綠色的還原劑，但只有在高溫、強堿條件下，才可產(chǎn)生強還原性次硫酸。研究表明，在常溫、弱堿條件下，以硝酸鑭為催化劑，二氧化硫脲就可快速分解出次硫酸，從而加速還原漂白過(guò)程。一般而言，二氧化硫脲漂白效果明顯優(yōu)于保險粉。
　　
　?。?）酸溶氫氣法
　　酸溶氫氣法是利用活潑金屬與酸溶劑（硫酸、鹽酸、草酸）發(fā)生置換反應，生成的氫氣將高嶺土中三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，然后除去。
　　
　　酸溶氫氣法對于白度低（70°以下）、鐵含量高（大于2．1%）的煤系高嶺土除鐵效果明顯，但對設備有較強的腐蝕性，且會(huì )產(chǎn)生大量金屬離子廢水，因此不易大量工業(yè)化生產(chǎn)。
　　
　　5、氧化-還原法
　　
　　大部分高嶺土礦同時(shí)含有二價(jià)、三價(jià)鐵礦物，只采用氧化法或還原法都不易達到良好的除鐵效果，通常采用氧化-還原法。即先用氧化劑將二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，再用還原劑將三價(jià)鐵還原為可溶的二價(jià)鐵，然后除去。
　　
　　該法對于含有少量浸染狀、星點(diǎn)狀鐵雜質(zhì)的高嶺土漂白效果很好，是目前被廣泛應用的一種方法，但當礦石中含有大量有機質(zhì)時(shí)漂白效果卻不明顯。
　　
　　6、酸溶法
　　
　　酸溶法是將高嶺土中的不溶鐵雜質(zhì)在酸性溶液（鹽酸、硫酸、草酸等）中轉化成可溶物，從而實(shí)現與高嶺土的分離。
　　
　　該法除鐵效果與鐵元素的賦存狀態(tài)、酸用量、反應溫度等有關(guān)，對呈浸染狀吸附于高嶺土表面的赤鐵礦（易溶于酸）有效，但對其他形式的鐵礦物（硫化鐵、鈦鐵礦）難以奏效。
　　
　　7、氯化法
　　
　　氯化法是高嶺土在碳的作用下，加入氯鹽高溫焙燒，使其中的鐵氧化物轉化為氯化物（降低熔點(diǎn)增加其揮發(fā)性），隨CO、CO2氣流溢出，實(shí)現高嶺土的除鐵增白。
　　
　　該法在高嶺土除鐵方面有較好的應用潛力，但氯化過(guò)程中的氯化物固體顆粒物（PM2.5）有待解決。
　　
　　8、微生物法
　　
　　微生物法是高嶺土除鐵增白的一種新方法，是利用微生物（霉菌、細菌、真菌等）將雜質(zhì)鐵（氧化鐵、黃鐵礦等）溶解為可溶性鐵，達到除鐵增白的目的。
　　
　?。?）氧化法
　　
　　黃鐵礦是非金屬礦石中常見(jiàn)的有害鐵雜質(zhì)，可采用氧化亞鐵硫桿菌進(jìn)行生物氧化除鐵。在氧化亞鐵硫桿菌作用下，黃鐵礦的氧化方
　　
　　在黃鐵礦被氧化的過(guò)程中，適宜的起始Fe2+濃度既能保證氧化亞鐵硫桿菌生長(cháng)所需的營(yíng)養，又能促使氧化亞鐵硫桿菌在沒(méi)有Fe2+的情況下，以氧化FeS2中Fe3+和S-生成H2SO4為主要生命活動(dòng)，氧化率較高且從中獲得能量。這一特性使氧化亞鐵硫桿菌成為細菌冶金領(lǐng)域的重要菌種。
　　
　?。?）浸出法
　　
　　浸出法是利用微生物（黑曲霉）發(fā)酵生成的有機酸（草酸、檸檬酸）將高嶺土中難溶的鐵氧化物溶解出來(lái)。根據高嶺土加入微生物發(fā)酵的階段，可分為原位生物漂白法（發(fā)酵初期）和二階段生物漂白法（有機酸積累到一定程度）。由于發(fā)酵初期黑曲霉種類(lèi)有限及反應后高嶺土易被吸收，故限制了原位生物漂白法的大規模應用；而二階段生物漂白法能克服前者的缺點(diǎn)，而且在適宜條件下能使有機酸濃度達到最高。
　　
　　該法是微生物法除鐵的主要方式，具有成本低、易操作、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。
　　
　?。?）還原法
　　
　　還原法是微生物通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生糖類(lèi)和氨基酸將三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵，然后除去。在厭氧條件下，菌種分解有機物的同時(shí)可把高嶺土中的不溶氧化鐵還原成可溶的二價(jià)鐵。
　　
　　在鐵還原過(guò)程中，微生物將電子傳遞給不溶性三價(jià)鐵氧化物，使其還原為可溶性二價(jià)鐵。還原作用的相關(guān)機制主要有直接接觸、電子穿梭和螯合促溶等；根據3種不同還原機制，可在高嶺土除鐵過(guò)程中適當添加電子穿梭蛋白或者螯合促溶劑，以促進(jìn)菌種對鐵的還原能力。
　　
　　目前，鐵還原菌種主要為腐敗希瓦氏菌和混合鐵還原菌，由于對菌種還原鐵過(guò)程中鐵的研究不夠深入，導致該方法在實(shí)踐過(guò)程中存在許多問(wèn)題。
　　
　　整體來(lái)看，各類(lèi)除鐵方法各有優(yōu)勢，物理法中浮選和選擇性絮凝工藝復雜，藥劑量大，成本高；而磁選設備和技術(shù)還不夠先進(jìn)，但隨著(zhù)超導技術(shù)的發(fā)展，高梯度超導磁選可能會(huì )成為未來(lái)發(fā)展方向之一；化學(xué)法種類(lèi)多，其中以氧化-還原法應用最為普遍，但污染嚴重，成本高；尋找價(jià)格低廉、環(huán)境友好的藥劑替代品是其重要研究方向；微生物法對環(huán)境友好，但針對性較強，只能除去特殊賦存狀態(tài)的鐵雜質(zhì)，而且菌體培養周期長(cháng)，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。因高嶺土礦的成因與類(lèi)型差異，工業(yè)實(shí)踐中需要根據鐵元素的賦存狀態(tài)選擇最佳的除鐵增白方案。
　　
　　資料來(lái)源：《郭春雷,王維維,金海龍,李強.高嶺土除鐵增白研究進(jìn)展[J].現代礦業(yè),2019,35(01):96-101》，由粉體技術(shù)網(wǎng)編輯整理，轉載請注明出處！
　　
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