中國粉體網訊 高嶺土是一種重要的非金屬礦產資源,具有良好的吸附性、可塑性和穩(wěn)定性等,被廣泛應用于造紙、陶瓷、橡膠和耐火材料等材料制備領域。但我國生產的高嶺土產地分布廣泛,礦石組分存在顯著差異,整體品位不高,在高端應用領域應用受限,因此提純工藝的研究至關重要。
1、高嶺土提純工藝
(1)重選提純工藝
重選提純工藝主要是利用高嶺土和脈石之間的密度和粒度差異,去除輕質的有機質和Fe2O3等含鐵、鈦和錳等元素的高密度雜質,以達到提純高嶺土的目的,減少或去除雜質對其白度的負面影響。
(2)磁選提純工藝
磁選工藝用于去除高嶺土中的赤鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦和金紅石等弱磁性染色雜質。磁選不需要使用化學藥劑,對環(huán)境無污染,因而在非金屬礦的提純過程中使用較為廣泛。去除高嶺土中的弱磁性雜質顆粒需要較高的磁場強度和磁場梯度,而磁選技術的發(fā)展及設備的升級,使高嶺土等非金屬礦的磁選提純得以有效實現(xiàn)。
(3)浮選提純工藝
浮選提純工藝可以有效去除高嶺土中的含鐵、鈦和碳雜質,實現(xiàn)回收再利用煤系高嶺土等低品級高嶺土資源。高嶺土顆粒較細,比脈石礦物更難上浮,因此高嶺土浮選提純工藝多采用反浮選以達到較好的去除雜質的效果,如反浮選除碳、脫硫和除鐵。
(4)浸出提純工藝
浸出是通過適當浸出藥劑來選擇性地溶解并去除高嶺土中的某些雜質組分的方法,如使用鹽酸或硫酸的酸法浸出和微生物浸出法。浸出工藝流程簡單、節(jié)能、可降低生產成本,具有較好的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
(5)化學漂白提純工藝
三價鐵離子及其氧化物是降低高嶺土白度的主要染色雜質,通過化學試劑去除這些有害雜質的方法稱為化學漂白法。高嶺土的化學漂白法分為氧化法、還原法和氧化—還原聯(lián)合法等。
(6)焙燒提純工藝
焙燒也是提高高嶺土白度的一種重要提純工藝。高嶺土可通過焙燒工藝去除其中的含碳雜質,如通過磁化焙燒加磁選去除磁性雜質,通過氯化焙燒去除某些金屬雜質。
(7)生物法
生物絮凝提純法通常基于微生物或其代謝產物的絮凝特性,使特定礦物的沉降速率出現(xiàn)差異,從而達到提純的目的。相較于傳統(tǒng)的物理或化學絮凝方法,生物絮凝法具有環(huán)保、低毒性和高選擇性等優(yōu)點。
(8)多種提純工藝聯(lián)合流程
單一的提純工藝難以獲得高品質的高嶺土產品,特別是處理我國儲量較大的低品級煤系高嶺土以及礦石組成復雜的高嶺土。
2、常見高嶺土提純工藝流程
(1)軟質高嶺土
原礦→粉碎→制漿→旋流器→選擇性絮凝→漂白
原礦→粉碎→制漿→旋流器→離心機→剝片→磁選
(2)硬質高嶺土
原礦→粉碎→制漿→旋流器→離心機→剝片→漂白
原礦→粉碎→焙燒→制漿→旋流器→剝片→離心機
原礦→粉碎→制漿→超細研磨或剝片→焙燒→解聚→分級
(3)砂質高嶺土
原礦→制漿→螺旋分級機→沉淀→離心機→剝片→漂白
原礦→制漿→重選除砂→調和→浮選
高嶺土提純的目的是去除鐵礦物、鈦礦物和有機質等有害的染色雜質,以提高產品的白度,或去除石英、長石等砂質礦物,以提升高嶺土產品的品質。
4、高嶺土提純工藝展望
隨著高嶺土需求量的增長,提純工藝將朝著高效、環(huán)保、智能化方向發(fā)展:
a.技術優(yōu)化與聯(lián)合。基于重選、磁選、浮選、焙燒、酸洗和生物法的優(yōu)勢與劣勢,通過聯(lián)合提升提純效果。同時,開發(fā)低溫焙燒技術、環(huán)保藥劑和綠色溶劑將有助于進一步降低能耗和環(huán)境影響。
b.裝備升級與智能化。提純設備將朝高效、智能化方向發(fā)展,如自動化磁選設備、節(jié)能型焙燒爐和智能浮選機。這些裝備將通過實時監(jiān)控與優(yōu)化操作提升工作效率,同時降低能耗和成本。
c.綠色環(huán)保技術應用。進一步優(yōu)化生物法、植物酸提取物法等綠色技術,在實現(xiàn)高效去除雜質的同時減少污染。微生物和環(huán)保藥劑的使用將推動產業(yè)向低碳環(huán)保方向發(fā)展。
d.區(qū)域定制化。針對不同地區(qū)的高嶺土雜質特性,開發(fā)定制化的提純工藝,提升資源利用效率和經濟效益。
10月29-31日,北京粉體技術協(xié)會、柏德英思展覽(上海)有限公司、山東中粉會展服務有限公司將在上海跨國采購會展中心聯(lián)合主辦“上海國際非金屬礦工業(yè)展覽會(SINMMIE2025)”,展會現(xiàn)場將同期舉辦“非金屬功能粉體加工與應用技術交流會”,屆時將邀請中國地質大學(武漢)傅梁杰教授作《高嶺土精深提純技術進展及未來展望》專題報告,介紹低品位高嶺土分離技術,高嶺石與云母、石英、煤的原子尺度界面作用微觀機制,多場耦合磁選、高壓多級煅燒等技術的研究進展,高嶺土超薄納米化過程的理論及技術新進展等。
專家介紹
傅梁杰,教授,博士生導師,中國礦物巖石地球化學學會礦物巖石材料專業(yè)委員會委員、中國硅酸鹽學會礦物材料分會理事、美國化學學會會員。
主要從事礦物材料的開發(fā)與應用,從原子電子層次研究礦物材料的微觀結構調控與功能設計,探索礦物的表界面微結構調控新技術及其在環(huán)境、生物醫(yī)藥、復合材料等領域的前沿應用,開發(fā)了多種高嶺土礦物加工新方法。
在Advanced Functional Materials等發(fā)表論文70余篇,在高嶺土高值化利用領域主持“十四五”國家重點研發(fā)計劃項目、國家重點研發(fā)計劃課題等國家級項目多項,獲省部級科技一等獎1項。
參考來源:
李國棟:高嶺土提純工藝及其應用研究進展,東北大學
王明俊,等:高嶺土礦選礦加工方法概述,咸陽非金屬礦研究設計院有限公司
張濤:高嶺土提純工藝及高值化利用研究進展,中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所
粉體網:高嶺土產業(yè)鏈全景圖
(中國粉體網編輯整理/昧光)
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