湖北通城高岭土矿提纯和增白试验研究

第33卷第4期非金属矿V ol.33 No.4 2010年7月Non-Metallic Mines July, 2010

高岭土可用于造纸工业、涂料工业、塑料工业、农膜、电缆、橡胶工业、合成4A沸石、耐火材料等领域。近年来，我国高岭土行业迅速发展，由于高岭土资源的不可再生以及应用领域的扩展，目前世界范围内造纸涂料用高岭土资源十分紧缺，在供不应求的市场格局下，2005年美国ENGELHARD公司和法国IMERYS公司大幅度提高高岭土的价格，国际最大的非金属矿组织美洲联盟也宣布将优质高岭土价格提高100美元/t左右[1]。白度和含铁量等是影响高岭土应用的主要因素，国内很多高岭土矿资源都必须经过加工和漂白[2-4]。湖北通城有着丰富的高岭土资源，本实验对通城高岭土矿的4例代表性样品进行了研究，主要目的是脱除样品中的有害元素铁，提高高岭土的白度及综合性能，使其具有较高的可利用价值。1 实验原料和测试仪器

1.1 原料湖北通城高岭土矿样品T-01、T-02、T-04、T-05，T-01和T-05采样位置近地表，T-02和T-04在矿槽中。

1.2 化学试剂保险粉（Na2S2O4），化学纯；硫酸，化学纯；盐酸，化学纯。

1.3 仪器180-70原子吸收光谱仪，日本；UV-754紫外可见分光光度计，中国；X'pert MPD Pro型X射线衍射仪，Cu靶，仪器电压40kV，管流40mA，扫描速度25(。)/min，扫描步宽0.0167。，扫描范围3。~ 65。，日本；数字白度仪，SBD-1B；HN101-2数显电热鼓风干燥箱，上海冠港仪器设备电炉；SX-2箱式节能电阻炉，湖北英山建国电炉厂；TDL5M台式大容量冷冻离心机；电动搅拌器；大小烧杯若干。

2 实验

2.1 提纯工艺采用重力自然沉降法对高岭土样品进行提纯，具体工艺为：将原矿破碎研磨至200目，配制成浓度为20 %的矿浆，静置2 h后，虹吸法取上层悬浮液，离心沉淀，沉淀物再次配制成浓度为20 %的矿浆，静置4 h，虹吸法取上层悬浮液，离心沉淀，干燥即得提纯的高岭石样品。

2.2 高温煅烧实验将提纯后的高岭土样品在马弗炉中935 ℃下煅烧2 h，对比煅烧前后样品颜色变化。

2.3 化学漂白工艺取25g提纯后的高岭土样品，10 % HCl+10 % H2SO4（1∶1）混合溶液200 mL，60 ℃水浴中搅拌30 min，离心洗涤3~5次，加水调整矿浆浓度为10 %，用1+1 HCl（盐酸和蒸馏水按体积比1∶1配制）调节pH值为2~3，加入3 %保险粉，85 ℃水浴中搅拌2 h，离心洗涤干燥即得高岭土样品。

湖北通城高岭土矿提纯和增白试验研究

于吉顺1 管俊芳2 吴红丹3 张锦化3 

（1 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，武汉430074；2 武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉430070；3 中国

地质大学材料科学与化学工程学院，武汉430074）

摘 要通过高温煅烧和化学漂白工艺对通城4例高岭土的增白进行了系统的研究，结果表明：湖北通城高岭土的白度主要受TFe2O3含量影响，与有机质无关，高岭土白度与TFe2O3含量呈反线性相关。化学漂白可使高岭土一次除铁率达50%，白度明显增加。

关键词高岭土提纯白度

中图分类号：TD97文献标识码：A文章编号：1000-8098(2010)04-0037-03

Experimental Study on Purification and Whitening of Kaolin from Hubei Tongcheng

Yu Jishun1Guan Junfang2Wu Hongdan3Zhang Jinhua3

(1 State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074; 2 School of Resource & Environmental Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan, Hubei 430070; 3 Faculty of Material Science and Chemical

Engineering, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074)

Abstract The whitening of four kaolin samples from Hubei Tongcheng was studied systematically by high temperature calcinations and chemical bleaching technology. The results showed that the whiteness of kaolin affected by content of TFe2O3 but not organic matter. The whiteness of kaolin was antilinear related with content of TFe2O3. The efficiency of iron-removal of kaolin can reach 50% because of chemical bleaching technology and the whiteness was significantly increased.

Key words kaolin purification whiteness

收稿日期：2010-05-19

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第33卷第4期 非金属矿 2010年7月

3 结果与讨论

3.1 通城高岭土的矿物学特征3.1.1 高岭石的形貌：根据扫描电镜照片（图1）可知，高岭石为结晶良好的片状，部分颗粒可见有不完整的六边形，不同矿样粒径稍有差别，一般为2~10 μm 。

图1 T-04扫描电镜照片3.1.2 通城高岭土的矿物组成：试样T-01、T-02、T-04、T-05原矿经X 射线衍射物相半定量分析，矿石主要组成矿物为高岭石、石英、长石、伊利石，以及少量白云母、黑云母、褐铁矿等。提纯前后各样的主要矿物组成、含量及白度，见表1。

表1 高岭土矿提纯前后主要矿物的含量

样品石英

/%长石/%伊利石/%高岭石/%白度/%

T-01提纯前25103530提纯后<5<3157770.1T-02提纯前2515

2535提纯后<5108575.2T-04提纯前45102025提纯后<53157741.2T-05

提纯前25153525提纯后

10

315

72

61.1由表1可看出，提纯前后石英和长石的含量有着显著的降低，但是因为除去石英、长石后，高岭土矿中铁钛杂质的含量较高，而且会更富集，尤其是试样T-04，提纯后是红色的粉体，其白度只有41.2%，而T-01、T-02、T-05等提纯后虽然都是白色粉体，但还是不能达到工业品的要求。因此，有必要采取进一步有效的除铁工艺和手段。

3.2 提纯高岭土的增白试验 影响高岭土白度的主

要因素有两类，一类是由于有机质存在，第二类是Fe 3+等有色金属离子所引起。工业中常用的有针对性的高岭土增白方法是高温氧化煅烧法和化学漂白法。3.2.1 高温煅烧法增白：对比煅烧前后的样品外观，煅烧后的样品颜色由灰白色变为浅红色，反而引起高岭石样品白度下降，这是因为通城高岭土样品中含有无色的Fe 2+，在高温煅烧时，Fe 2+发生氧化，生成有色的Fe 3+，严重影响高岭土白度，不利于高岭土的应用。高温煅烧实验也充分说明通城高岭土的白度主要是

由于含有有色金属离子，而不是由于有机质的存在所引起的。

3.2.2 化学除铁法增白

3.2.2.1 提纯高岭土的化学成分：提纯后高岭土进行化学成分分析见表2。由表2可以看出，湖北通城高岭土矿中TFe 2O 3的含量较高，尤其是T-04，有3.07 %。

表2 提纯后高岭土的化学成分 (wt %)

样号SiO 2Al 2O 3TFe 2O 3Na 2O K 2O H 2O T-0147.6036.09 1.020.05 1.590.70T-0247.9836.280.730.030.900.66T-0447.0333.86 3.070.05 2.960.97T-05

49.15

33.80

1.87

0.04

2.04

0.77

对比表1中的各样品的白度，发现TFe 2O 3与高岭土白度呈反线性相关，见图2。这进一步说明，通城高岭土的白度主要受到TFe 2O 3含量的影响。

图2 TFe 2O 3含量与白度关系

3.2.2.2 化学漂白除铁实验：去铁后样品T-04的颜色由红褐色变为白色，其余的3个样品颜色也略有变化。化学增白前后样品的TFe 2O 3含量及白度见表3。表3 化学增白前后TFe 2O 3的含量(%)及白度(%)

样号T-01T-02T-04T-05除铁前

TFe 2O 3 1.020.73 3.07 1.87白度70.174.241.261.2除铁后

TFe 2O 30.500.40 1.080.98白度

80.2

78.3

72.5

70.2

对比化学处理前后样品中TFe 2O 3的含量及白度，除铁后，铁的含量明显降低，一次除铁率可达50 %，相应的白度也有明显增加，4例样品的白度分别增加10 % ~ 30 %不等，而且其TFe 2O 3含量仍然与其白度

工艺研究提供了可靠的理论依据。图3 化学增白前后TFe 2O 3含量与白度关系（下转第41页）