阜新某高岭土除铁增白试验研究
摘要
高岭土是一种以高岭石为主要矿物成分的粘土类矿物集合体,具有许多可贵的工艺特性。如可塑性、粘结性、耐火性、绝缘性和热的化学稳定性等等。根据这些特性可广泛应用于陶瓷、造纸、耐火材料、橡皮、塑料、石油化工、日用化工、农药、医药、轻纺、电子航天领域。但由于高岭土矿物中含铁、钛、锰等色素离子及大量的有机质及碳质,影响原矿及产品的白度,限制了产品的应用范围。因此,除铁增白已成为高岭土应用行业的首要任务。
阜新高岭土属于软质高岭土,含砂量高,含铁量高(高达5.63%),原矿自然白度仅为33.57%,不能直接应用,必须进行增白。
本文首先通过XRD、全元素分析及扫描电镜等对阜新高岭土原矿进行了矿物学分析与测试,测试结果表明：该高岭土矿中主要矿物为高岭土(化学式为Al2(Si2O5)(OH)4)含量51.5%、石英(化学式SiO2)含量45.4%、蒙脱石(化学式为(Na；Ca)0.3(Al；Mg)2Si4O10(OH)22nH2O)含量为3.2%。采用煅烧、酸浸、沉降分离及酸浸与煅烧联合的化学增白方法分别对阜新地区软质高铁高岭土进行了增白试验,对各工艺过程中的主要影响因素进行了分析。在此基础上,本文对化学还原法及锻烧增白进行探索研究,目的是得出适用于该高岭土还原漂白法的工艺,并得出还原漂白及锻烧增白最佳的工艺条件,应用于工业生产。
Kaolin is a kind of clay mineral aggregates with kaolinite as the main mineral composition, possessing many valuable technological properties, such as Such as plasticity, bonding, fire resistance, insulation and heat of the chemical stability, etc. Based on these properties, it can be widely used in ceramics, paper, refractories, rubber, plastics, petrochemicals, household chemicals, pesticides, pharmaceuticals, textile,and electronics space. However, iron, titanium, manganese ions and a large number of organic pigments and carbon in kaolin minerals affect the whiteness of ore and products, which in turn limiting the scope of application of the product. Therefore, deironing and bleaching has become a top priority in kaolin application industry.
Fuxin kaolin are soft kaolin, with high sand content and high iron content (up to 5.63%); natural ore whiteness is only 33.57%, which can not be applied directly and must be whitened.
In this paper, by XRD, full elemental analysis and scanning electron microscopy of the Fuxin kaolin mineralogy analysis and test, results show that:The main ore minerals in this kaolin mine are kaolin (Al2(Si2O5)(OH)4)with the content of 51.5%, quartz (SiO2) with the content of 45.4%, montmorillonite ((Na; Ca)0.3 (Al; Mg) 2Si4O10 (OH)22nH2O) with the content of 3.2%. With calcination, acid leaching, sedimentation separation and acid leaching and calcination method of combined chemical bleaching, respectively Fuxin region of soft high-speed rail kaolin whitening carried out tests on various processes in the main influencing factors are analyzed. On this basis, the paper by chemical reduction method and the calcination Whitening exploration study with the purpose of arrive at reduction applied to the kaolin bleaching process, and came to restore the best whitening bleaching and calcination process conditions, application in industrial production.
阜新高岭土属于软质高岭土,含砂量高,含铁量高(高达5.63%),原矿自然白度仅为33.57%,不能直接应用,必须进行增白。
本文首先通过XRD、全元素分析及扫描电镜等对阜新高岭土原矿进行了矿物学分析与测试,测试结果表明：该高岭土矿中主要矿物为高岭土(化学式为Al2(Si2O5)(OH)4)含量51.5%、石英(化学式SiO2)含量45.4%、蒙脱石(化学式为(Na；Ca)0.3(Al；Mg)2Si4O10(OH)22nH2O)含量为3.2%。采用煅烧、酸浸、沉降分离及酸浸与煅烧联合的化学增白方法分别对阜新地区软质高铁高岭土进行了增白试验,对各工艺过程中的主要影响因素进行了分析。在此基础上,本文对化学还原法及锻烧增白进行探索研究,目的是得出适用于该高岭土还原漂白法的工艺,并得出还原漂白及锻烧增白最佳的工艺条件,应用于工业生产。
Kaolin is a kind of clay mineral aggregates with kaolinite as the main mineral composition, possessing many valuable technological properties, such as Such as plasticity, bonding, fire resistance, insulation and heat of the chemical stability, etc. Based on these properties, it can be widely used in ceramics, paper, refractories, rubber, plastics, petrochemicals, household chemicals, pesticides, pharmaceuticals, textile,and electronics space. However, iron, titanium, manganese ions and a large number of organic pigments and carbon in kaolin minerals affect the whiteness of ore and products, which in turn limiting the scope of application of the product. Therefore, deironing and bleaching has become a top priority in kaolin application industry.
Fuxin kaolin are soft kaolin, with high sand content and high iron content (up to 5.63%); natural ore whiteness is only 33.57%, which can not be applied directly and must be whitened.
In this paper, by XRD, full elemental analysis and scanning electron microscopy of the Fuxin kaolin mineralogy analysis and test, results show that:The main ore minerals in this kaolin mine are kaolin (Al2(Si2O5)(OH)4)with the content of 51.5%, quartz (SiO2) with the content of 45.4%, montmorillonite ((Na; Ca)0.3 (Al; Mg) 2Si4O10 (OH)22nH2O) with the content of 3.2%. With calcination, acid leaching, sedimentation separation and acid leaching and calcination method of combined chemical bleaching, respectively Fuxin region of soft high-speed rail kaolin whitening carried out tests on various processes in the main influencing factors are analyzed. On this basis, the paper by chemical reduction method and the calcination Whitening exploration study with the purpose of arrive at reduction applied to the kaolin bleaching process, and came to restore the best whitening bleaching and calcination process conditions, application in industrial production.
引文
[1]任瑞晨,王福志.阜新市经济转型与可持续发展接续产业研究[J].资源·产业,2005,7(1)：4-9.
[2]尤振根.国内外高岭土资源和市场现状及展望[J].非金属矿,2005,28(增刊)：1-8.
[3]王涛,朱燕娟,张伟,等.我国高岭土资源开发现状及展望[J].科技资讯,2008,(10)：96.
[4]王怀宇,张仲利.世界高岭土市场研究[J].中国非金属矿工业导刊,2008,(2)：58-62.
[5]刘研,李宪洲.高岭土的深加工与新材料[J].世界地质,2004.23(2)：195-200.
[6]孔浩.高岭土改性和层柱材料的制备与表征[D].天津大学硕士论文,2002.
[7]吴小缓,王文利.我国高岭土市场现状及发展趋势[J].非金属矿,2005,28(4)：1-4.
[8]董庆国.阜新某粘土矿矿物属性及选矿提纯初步研究[D].辽宁工程技术大学,2007.
[9]戴瑾.铁染高岭土的漂白及煅烧增白工艺研究[D].厦门大学,2009.
[10]M·J·韦利斯,崔洪山,雨田.高岭土的浮选[J].国外金属矿选矿.2002,(4)：9-13.
[11]袁延英.高岭土的几种除铁方法[J].国外金属矿选矿,2000,(9)：19-21.
[12]李小静,徐星佩,周岳远.CR IMM型高梯度磁选机在高岭土精制中的应用[J].矿产保护与利用,2005,(6)：25-27.
[13]吕宪俊.高岭土中染色物质的赋存形式及其漂白工艺的选择[J].中国非金属矿工业导刊,2004,(4)：8-12.
[14]许霞,郑水林.我国煤系煅烧高岭土研究现状[J].中国非金属矿工业导刊,2000,(5)：12-15
[15]张亚妮.蓝田县高岭土的提纯及开发应用研究[D].西安：长安大学,2003.
[16]唐凤翔,张济宇.两种高岭土的酸浸反应宏观动力学的比较[J].煤炭转化,2002,25(2)：91-95.
[17]高峰,赵增立,崔洪,等.煤系高岭土热化学反应动力学[J].燃料化学学报,1998,26(2)：135-139.
[18]张兴法,徐超,韩效钊,等.高岭土酸浸反应操作条件研究[J].非金属矿,1999,22(6)：11-12.
[19]张兴法,徐超,韩效钊,等.高岭土酸浸反应器体积计算[J].非金属矿,1999,22(1)：10-11.
[20]郑水林.非金属矿加工技术与应用手册[M].北京：冶金工业出版社,2005.
[21]蔡丽娜,胡德文,李凯琦等.高岭土除铁技术进展[J].矿冶,2008,17(4)：51-54.
[22]于漧.对七种非金属矿增白的研究[J].中国矿业,2001,10(3)：26-28.
[23]雷绍民,龚文琪,袁楚雄.微生物浸出煤系高岭土中黄铁矿的初步研究[J].武汉工业大学学报,2000,22(2)：8-10.
[24]F.Veglio, B.Passariello,L.Toro,and A.M.Marabini. Development of a Bleaching Process for a Kaolin of Industrial Interest by Oxalic, Ascorbic, and Sulfuric Acids:Preliminary Study Using Statistical Methods of Experimental Design [J].Ind.Eng.Chem.Res., 1996,35(5):1680-1687.
[25]C. Cameselle, M.T. Ricart, M.J. Nunez, J.M. Lema, Iron removal from kaolin comparison between "in situ" and "two stage" bioleaching process[J]. Hydrometallurgy,2003,65:97-105.
[26]程宏飞,刘钦甫,王陆军,等.我国高岭土的研究进展[J].化工矿产地质,2008,30(2)：125-128.
[27]王万军.高岭土的矿物学特征及插层复合物的制备技术[M].北京：地质出版社,2008.
[28]韩敏芳.非金属矿物材料制备与工艺[M].北京：化学工业出版社,2004：208～209.
[29]孙亦兵.高岭土中染色物质的赋存形式及除铁技术发展现状[J].辽宁化工,2008,37(4)：272-273.
[30]程伟.鲁西地区石炭二叠纪煤系硬质高岭土增白技术研究[D].济南：山东科技大学,2004.
[31]张继宇,刘慧纳,王学军.煤系高岭岩煅烧工艺制度及流程的讨论[J].非金属矿,1997,20(2)：36-39.
[32]袁继祖,夏惠芳.高岭土煅烧增白及其深加工[J].中国非金属矿工业导刊,1997,(S1)：55-60.
[33]朱长生,栾进华,张鹏晖等.焦作煤系高岭土煅烧增白技术研究[J].中国煤炭地质,2008,20(9)：14-17.
[34]李微微,严春杰,雷新荣.云南软质高岭土煅烧增白研究[J].化工矿物与加工,2006,(7)：16-18.
[35]乔淑萍,张凤兰,高智.煤系高岭土中铁含量的测定[J].内蒙古工业大学学报(自然科学版),1999,18(2)：128-130.
[36]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.建筑材料与非金属矿产品白度测量方法[S].GB/T 5950-2008,2008-05-04.
[37]王俐.采用化学漂白法提高湛江路西高岭土产品白度的研究[J].广东有色金属学报,1994,4(1)：29-32.
[38]董文辉,苏昭冰,刘媛媛,等.高岭土漂白实验研究[J].中国非金属矿工业导刊,2008,(1)：22-27.
[39]吴细桂,刘卫东,付鹏.河源高岭土增白技术的研究[J].佛山陶瓷,2006,16(3)：9-12.
[40]余金保,江平汉,余端略.吉安高岭土的除铁增白[J].中国陶瓷,2008,44(8)：63-54.
[41]刘宇,韩星霞,曾玉凤.高岭土(岩)增白技术研究[J].焦作工学院学报,1999,18(2)：145-149.
[2]尤振根.国内外高岭土资源和市场现状及展望[J].非金属矿,2005,28(增刊)：1-8.
[3]王涛,朱燕娟,张伟,等.我国高岭土资源开发现状及展望[J].科技资讯,2008,(10)：96.
[4]王怀宇,张仲利.世界高岭土市场研究[J].中国非金属矿工业导刊,2008,(2)：58-62.
[5]刘研,李宪洲.高岭土的深加工与新材料[J].世界地质,2004.23(2)：195-200.
[6]孔浩.高岭土改性和层柱材料的制备与表征[D].天津大学硕士论文,2002.
[7]吴小缓,王文利.我国高岭土市场现状及发展趋势[J].非金属矿,2005,28(4)：1-4.
[8]董庆国.阜新某粘土矿矿物属性及选矿提纯初步研究[D].辽宁工程技术大学,2007.
[9]戴瑾.铁染高岭土的漂白及煅烧增白工艺研究[D].厦门大学,2009.
[10]M·J·韦利斯,崔洪山,雨田.高岭土的浮选[J].国外金属矿选矿.2002,(4)：9-13.
[11]袁延英.高岭土的几种除铁方法[J].国外金属矿选矿,2000,(9)：19-21.
[12]李小静,徐星佩,周岳远.CR IMM型高梯度磁选机在高岭土精制中的应用[J].矿产保护与利用,2005,(6)：25-27.
[13]吕宪俊.高岭土中染色物质的赋存形式及其漂白工艺的选择[J].中国非金属矿工业导刊,2004,(4)：8-12.
[14]许霞,郑水林.我国煤系煅烧高岭土研究现状[J].中国非金属矿工业导刊,2000,(5)：12-15
[15]张亚妮.蓝田县高岭土的提纯及开发应用研究[D].西安：长安大学,2003.
[16]唐凤翔,张济宇.两种高岭土的酸浸反应宏观动力学的比较[J].煤炭转化,2002,25(2)：91-95.
[17]高峰,赵增立,崔洪,等.煤系高岭土热化学反应动力学[J].燃料化学学报,1998,26(2)：135-139.
[18]张兴法,徐超,韩效钊,等.高岭土酸浸反应操作条件研究[J].非金属矿,1999,22(6)：11-12.
[19]张兴法,徐超,韩效钊,等.高岭土酸浸反应器体积计算[J].非金属矿,1999,22(1)：10-11.
[20]郑水林.非金属矿加工技术与应用手册[M].北京：冶金工业出版社,2005.
[21]蔡丽娜,胡德文,李凯琦等.高岭土除铁技术进展[J].矿冶,2008,17(4)：51-54.
[22]于漧.对七种非金属矿增白的研究[J].中国矿业,2001,10(3)：26-28.
[23]雷绍民,龚文琪,袁楚雄.微生物浸出煤系高岭土中黄铁矿的初步研究[J].武汉工业大学学报,2000,22(2)：8-10.
[24]F.Veglio, B.Passariello,L.Toro,and A.M.Marabini. Development of a Bleaching Process for a Kaolin of Industrial Interest by Oxalic, Ascorbic, and Sulfuric Acids:Preliminary Study Using Statistical Methods of Experimental Design [J].Ind.Eng.Chem.Res., 1996,35(5):1680-1687.
[25]C. Cameselle, M.T. Ricart, M.J. Nunez, J.M. Lema, Iron removal from kaolin comparison between "in situ" and "two stage" bioleaching process[J]. Hydrometallurgy,2003,65:97-105.
[26]程宏飞,刘钦甫,王陆军,等.我国高岭土的研究进展[J].化工矿产地质,2008,30(2)：125-128.
[27]王万军.高岭土的矿物学特征及插层复合物的制备技术[M].北京：地质出版社,2008.
[28]韩敏芳.非金属矿物材料制备与工艺[M].北京：化学工业出版社,2004：208～209.
[29]孙亦兵.高岭土中染色物质的赋存形式及除铁技术发展现状[J].辽宁化工,2008,37(4)：272-273.
[30]程伟.鲁西地区石炭二叠纪煤系硬质高岭土增白技术研究[D].济南：山东科技大学,2004.
[31]张继宇,刘慧纳,王学军.煤系高岭岩煅烧工艺制度及流程的讨论[J].非金属矿,1997,20(2)：36-39.
[32]袁继祖,夏惠芳.高岭土煅烧增白及其深加工[J].中国非金属矿工业导刊,1997,(S1)：55-60.
[33]朱长生,栾进华,张鹏晖等.焦作煤系高岭土煅烧增白技术研究[J].中国煤炭地质,2008,20(9)：14-17.
[34]李微微,严春杰,雷新荣.云南软质高岭土煅烧增白研究[J].化工矿物与加工,2006,(7)：16-18.
[35]乔淑萍,张凤兰,高智.煤系高岭土中铁含量的测定[J].内蒙古工业大学学报(自然科学版),1999,18(2)：128-130.
[36]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.建筑材料与非金属矿产品白度测量方法[S].GB/T 5950-2008,2008-05-04.
[37]王俐.采用化学漂白法提高湛江路西高岭土产品白度的研究[J].广东有色金属学报,1994,4(1)：29-32.
[38]董文辉,苏昭冰,刘媛媛,等.高岭土漂白实验研究[J].中国非金属矿工业导刊,2008,(1)：22-27.
[39]吴细桂,刘卫东,付鹏.河源高岭土增白技术的研究[J].佛山陶瓷,2006,16(3)：9-12.
[40]余金保,江平汉,余端略.吉安高岭土的除铁增白[J].中国陶瓷,2008,44(8)：63-54.
[41]刘宇,韩星霞,曾玉凤.高岭土(岩)增白技术研究[J].焦作工学院学报,1999,18(2)：145-149.