中國粉體網訊 高嶺土具有特殊的理化性能，是陶瓷、造紙、橡膠、塑料、耐火材料及石油精煉等工業及農業和國防尖端技術領域不可缺少的非金屬礦產資源。而高嶺土白度是決定其應用價值的重要指標。
高嶺土白度影響因素
高嶺土是一種以高嶺石族礦物為主要成分的細粒黏土或黏土巖，晶體化學式為2SiO2·Al2O3·2H2O，少量的非黏土礦物為石英、長石、鐵礦物、鈦、鋁的氫氧化物及氧化物、有機質等。
高嶺土晶體結構
根據高嶺土中的雜質狀態和性質，引起高嶺土的白度降低的雜質可分為三類：有機炭；色素元素，如Fe，Ti，V，Cr，Cu，Mn等；暗色礦物，如黑云母、綠泥石等。通常情況下，高嶺土的V，Cr，Cu，Mn等等元素含量很少，對于白度影響不大。鐵、鈦的礦物成分與含量才是影響高嶺土白度的主因。它們的存在，不僅僅會影響到高嶺土的自然白度，同時還影響其煅燒白度。尤其是氧化鐵的存在對粘土顏色有不利影響，并降低其亮度和耐火性。且即使氧化鐵的氧化物、氫氧化物和水合氧化物的量為0.4%，也足以賦予粘土沉積物紅色至黃色的著色。這些氧化鐵、氫氧化物可以是赤鐵礦（紅色）、磁赤鐵礦（紅棕色）、針鐵礦（棕黃色）、鱗鐵礦（橙色）、水合氧化鐵（棕紅色）等。可以說高嶺土當中鐵雜質去除對高嶺土的更好使用占有極其重要的作用。
鐵元素賦存狀態
高嶺土中鐵元素的賦存狀態是決定除鐵方法的主要因素。大量研究認為：以微細顆粒存在的晶態鐵夾雜于高嶺土中，而非晶態鐵則包覆于高嶺土細粒表面。目前，國內外將鐵元素在高嶺土中的賦存狀態分為兩種：一種是存在于高嶺石和副礦物中（如云母、鈦白礦和伊利石），稱為結構鐵；另一種是以獨立的鐵礦物形式存在，稱為自由鐵（包括表面鐵、細粒晶質鐵和非晶質鐵）。
高嶺土除鐵增白除去的鐵為自由鐵，主要包括磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、鈦鐵礦和黃鉀鐵礬等礦物；多數鐵以高度分散的膠狀褐鐵礦形式存在，少量的以球狀、針狀和不規則形的針鐵礦及赤鐵礦形式存在。
高嶺土除鐵增白方法
水選法
此種方法主要去掉石英、長石、云母等碎屑礦物和巖屑等較粗粒的雜質，同時也可除去部分鐵鈦礦物。對密度和溶解度與高嶺土相似的雜質礦物無法去除，白度提高相對不是很明顯，適合于較為優質的高嶺土礦的選礦增白。
磁選法
高嶺土中鐵礦物雜質通常為弱磁性，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。
浮選法
浮選法已應用于處理來自原生和次生礦床的高嶺土。在浮選過程中，高嶺石和云母顆粒被分離，所得提純物是幾種合適的工業級原料。高嶺石和長石的選擇性浮選分離通常在控制酸堿度的水漿中進行。
還原法
還原法是采用還原劑將高嶺土中處于三價態不溶的鐵雜質（如赤、褐鐵礦）還原成可溶的二價態鐵離子，經過濾、洗滌除去。從工業高嶺土中去除Fe3+雜質通常是通過在酸性或還原條件下利用物理技術（磁分離、選擇性絮凝）與化學處理相結合來實現的。
亞硫酸氫鈉（Na2S2O4），也稱連二亞硫酸鈉、保險粉，從高嶺土中還原浸出鐵是有效的，目前在高嶺土工業中得到應用。但這種方法必須在強酸性條件下進行（酸堿度<3），導致高運行成本和環境影響。此外，保險粉化學性質不穩定，需要特殊而昂貴的儲存和運輸安排。
二氧化硫脲（(NH2)2CO2，TD）是一種強還原劑，具有還原能力強、環境友好、分解率低、安全和批量生產成本低等優點。高嶺土中的不溶性Fe3+可以通過TD還原為可溶性Fe2+。隨后，經過過濾和洗滌過程，高嶺土的白度可以增加。TD在室溫和中性條件下非常穩定。TD的強還原能力只能在強堿性（pH>10）或加熱（T>70°C）條件下才能獲得，導致運行成本和操作難度較高。
氧化法
氧化處理包括使用臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀和次氯酸鈉，用于去除吸附的碳層，以提高白度。在較厚覆蓋層下更深的地方出現的高嶺土呈灰色，高嶺土中的鐵處于還原狀態。利用臭氧或次氯酸鈉等強氧化性劑將黃鐵礦中的不可溶FeS2氧化為可溶的Fe2+，之后再水洗將Fe2+從體系中除去。
酸浸法
酸浸法是將高嶺土中的不溶鐵雜質在酸性溶液（鹽酸、硫酸、草酸等）中轉化成可溶物，從而實現與高嶺土的分離。與其他有機酸相比，草酸因其酸強度、良好的絡合特性和高還原能力而被認為是最有前途的。使用草酸，溶解的鐵可以以草酸亞鐵的形式從浸出液中沉淀出來，可以通過煅燒進一步再加工形成純赤鐵礦。草酸可以廉價地從其他工業過程獲得，并且在陶瓷制造的燒制階段，處理過的材料中任何殘留的草酸鹽都將分解成二氧化碳。許多研究人員研究了使用草酸溶解氧化鐵的結果。
高溫煅燒法
煅燒是生產特殊等級高嶺土產品的過程。根據處理溫度，生產兩種不同等級的煅燒高嶺土。在650-700℃的溫度范圍內煅燒去除了結構羥基，逸出的水蒸氣，使得高嶺土的彈性和不透明度增強，這是紙張涂布應用的理想屬性。另外，通過在1000-1050℃下加熱高嶺土，既可以增加研磨性，也可以獲得92-95%的白度。
氯化煅燒法
用氯化法從粘土礦物，特別是高嶺土中除去鐵和鈦，取得了很好的效果。在氯化煅燒的過程中，使用高溫（700℃-1000℃）此時高嶺石已經發生脫羥基作用，生成偏高嶺石，在更高的溫度下，生成尖晶石和莫來石相。這些轉變通過燒結增加了顆粒的疏水性、硬度和尺寸。如此處理的礦物可用于許多行業，如紙張、聚氯乙烯、橡膠、塑料、粘合劑、拋光和牙膏，其中較高的疏水性使這些礦物與有機體系更相容。
微生物法
礦物的微生物提純加工技術是一個比較新的礦物加工課題，包括微生物浸出技術和微生物浮選技術。礦物的微生物浸出技術是利用微生物與礦物之間的深度作用，是礦物晶格破壞，從而使有用組分溶解出來的一門提取技術。高嶺土中含有的氧化黃鐵礦及其他硫化礦就可以利用微生物提出技術進行提純加工。常用的微生物有氧化亞鐵硫桿菌和鐵還原桿菌等。微生物法成本低，環境污染小不會影響高嶺土的物理化學性質，是高嶺土礦的一種具有發展前景的新的提純增白方法。
小結
高嶺土的除鐵增白處理需要針對不同的致色原因、不同應用目標來選擇最優的方法，提高高嶺土礦物的白度綜合性能，使其具有較高的使用價值和經濟價值。對于未來的發展趨勢應該是結合化學法、物理法、微生物法各自的特點，將其有機地結合起來，既發揮各自的優勢，同時抑制各自的劣勢與不足，從而取得更加優異的增白效果。同時，還需要進一步研究各種除雜方法的新機理，改進工藝，使高嶺土除鐵增白向著綠色、高效、低碳的方向發展。
參考資料：
刁會鵬.高嶺土增白工藝及綜合利用探究
郭春雷等.高嶺土除鐵增白研究進展
丁鑄等.黏土礦物增白技術的研究進展
王明俊.高嶺土礦選礦加工方法概述
（中國粉體網編輯整理/黑金）
注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除！
