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茂名石化矿业有限公司 高岭土知识培训课程 高岭土加工技术和深加工技术 一、引言 二、公司生产工艺流程 三、加工技术与深加工技术的发展趋 势 四、高岭土的综合加工技术（部分） 一、引言 高岭土的加工技术是多种多样的， 新的加工技术也在不断的发展中，现 在以茂名目前造纸用高岭土的加工工 艺给大家简单介绍下传统的加工技术 。茂名目前造纸用高岭土的加工工艺 虽有一些差异，但总体工艺流程相近 似，我公司的工艺流程如图所示。 二、公司生产工艺流程 公司高岭土系风化沉积型砂质高岭土 ，适合大规模开采。目前，公司主要 采用水洗法采矿。采矿时先用钩机把 上层表土剥离运走，然后把高岭土层 挖松堆积起来，用高压水枪进行冲洗 。冲洗出来的浆沿着浆渠由高流到低 处的抽浆深坑里，用抽浆泵抽往下一 道工序：除砂。 除砂有三级除砂 一级除砂采用螺旋分级机进行除砂。 螺旋分级机是借助于固体粒大小不同，比 重不同，因而在液体中的沉降速度不同的 原理，细矿粒（即浆与细砂）浮游在水中 从溢流口流出，由管道输入下一级除砂工 序，而粗矿粒（即粗砂）则沉于槽底，由 螺旋转子螺旋向上从上部排出。该岗位主 要除掉粒径较大的粗颗粒。 二级和三级除砂采用水力旋流器进行除砂 。 水力旋流器来料由进口切向进入旋流器内 作螺旋运动，液体在腔内急剧旋转，产生 强烈的涡流，颗粒在离心力的作用下具有 向旋流器壁沉降的趋向。粗颗粒由于受到 较大的离心力作用，向旋流器壁面运动并 随外旋流从旋流器底部排出形成底流；细 颗粒则由于所受的离心力较小，来不及沉 降就随内旋流从溢流管排出形成溢流。该 工序主要除掉洗颗粒的矿砂。 三级除砂的底流浆送往三厂，主要用 于生产陶瓷土；溢流浆则经浓缩后， 根据技术部试漂白度的高低分不同档 次抽回大浆池与一厂的储浆池中。 该 岗位又分三次除砂，其旋流器规格型 号由大到小，不同大小的旋流器其除 砂效果各不相同。 卧螺岗位。卧螺岗位主要采用卧式螺旋分级机 进行分级。其主要原理为：转鼓与螺旋以一定 差速同向高速旋转，物料由进料管连续进入转 鼓，在离心力场作用下，轻相由溢流口排出机 外，重相物截留在转鼓内形在离心力的锥面分 力和输料螺旋的共同作用下，连续不断地向底 流口移动排出转鼓。 卧螺岗位的溢流浆流入漂白岗位前的六个溢流 池中。溢流池的作用与大浆池的作用相似，起 到提前储浆及调控作用。生产MSH801及SA2 土时不需要经过卧螺分级，直接用卧螺溢流浆 与原浆按一定比例进行配比使用。 漂白岗位。漂白工艺主要分为还原漂白和氧化 漂白，公司生产上主要采用还原漂白工艺，采 用连二亚硫酸钠（Na2S2O4）在酸性环境中（ pH值在22.5左右）对高岭土浆料进行还原漂 白。其化学反应原理为通过还原反应，把不溶 三价铁还原为可溶的二价铁，再通过洗涤和压 滤去除大部分的有害离子，从而达到漂白的目 的，其化学反应式为： 3Fe2O3 + Na2S2O4 10H+ = 6Fe2+ + 2SO42- + 5H2O + 2 Na+ 由于二价铁离子不够稳定，容易被氧化成显色 的三价铁，即“返黄”现象，影响产品白度，因 此生产上通常加入一定量的磷酸，使之与二价 铁离子络合生成相对稳定的络合物。 漂白浆可根据所生产的产品要求进入不同的后 续工序。生产刮刀土时，漂后浆直接输送至一 次压滤，经过压滤后直接包装入库；生产粉状 产品时，漂后浆可先进行一次压滤洗涤后再输 送至二次压滤岗位，也可以进入碟离岗位经过 洗涤后输送至二次压滤岗位。 碟离洗涤。生产工艺中主要采用碟式离心机，通过洗 涤可以脱除部分高岭土浆料中的有害离子（Fe2+离子 及插层剂、漂白过程中添加的H+等），有害介质离子 的清除可增大矿粒表面的负电位而增大矿粒间的静电 排斥势能，以达到稳定分散矿粒的作用，同时可以稳 定产品质量，避免产品返黄等问题。其工作原理：离 心分离机转鼓内有数十个形状和尺寸相同的锥形碟片 ，当具有一定压力和流速的悬浮液进入离心分离机后 ，就会从碟片组外缘进入各相邻碟片间的薄层隙道， 由于离心分离机高速旋转，这时悬浮液也被带着高速 旋转，具有了离心力。固体颗粒获得的离心沉降速度 大于后续液体的流速，则有向外运动的趋势，就沿碟 片下表面离开轴线向外运动，并连续向鼓壁沉降；澄 清液获得的离心沉降速度小于后续液体的流速，则在 后续液体的推动下被迫反方向向轴心方向流动，移动 至转鼓中心的进液管周围，并连续被排出。这样，固 体和液体就在碟片间的隙道流动的过程中被分开。 压滤岗位。压滤岗位主要是通过把低浓度的浆 ，在进浆压力的作用及机械外力作用下，使水 渗过滤布流出，而浆则形成所谓的“滤饼”。在 该过程中，由于漂白过程中形成的各有害离子 溶于水中，大部分有害物质被清除掉。生产的 滤饼卸入分散池，加入一定量的烧碱与分散剂 ，经过搅拌机搅拌成浆后输送至剥片岗位前的 分散池。压滤岗位主要是要把滤饼分散好，一 般其分散浆PH要达到5以上。 剥片岗位。剥片岗位采用剥片机把进入的浆磨 细使之达到产品的粒度要求。剥片机主要由转 子的转动，带动剥片桶里的磨剥介质（公司主 要采用锆珠）做圆周运动，在运动过程中，磨 珠转动产生的切应力及对磨时产生的剪切力把 矿粒磨的更细。剥片浆经过振动筛（325目） 进入干燥岗位。影响剥片效果的因素主要有进 浆泵的转速即进浆量、浆的浓度、浆的粘度、 搅拌桶所加入的磨珠量等。浆的浓度太稀与磨 珠量太大一样，会造成磨珠的过分自磨，浆也 会被过分磨细，影响产品的粘浓度，并导致磨 珠过度损耗，增加成本。浆的粘度过大也会影 响剥片效果。 干燥岗位。干燥岗位分喷雾干燥与闪蒸干燥。二厂采 用的是喷雾干燥，即过振动筛后的浆，用喷头以水雾 状喷出，而通过热交换加热后的干净空气（非绝对干 净）沿着干燥塔壁吹出与之充分接触进而达到干燥的 目的。使用间接换热法进行干燥可以避免因燃料燃烧 不完全产生的黑色杂质污染到产品。一厂采用的是闪 蒸干燥，原先通过燃烧柴油直接加热空气去烘干绞碎 的滤饼，现在技改后采用燃烧油页岩加热，然后抽取 过滤后的空气进入热交换炉中进行热交换，经热交换 后加热起来的空气进入干燥系统将绞碎的滤饼烘干。 二厂因采用的是喷雾干燥，在干燥过程中浆料以雾珠 形态被干燥，因此干燥后的产品呈较粗的颗粒团，称 之为“假性颗粒”。 三、加工与深加工技术的发展趋势 1、增白技术 （1）磁选 高岭土中染色矿物如褐铁矿、赤铁矿 、菱铁矿、黄铁矿、锐钛矿、金红石、黑 云母等均具有弱磁性，而高岭土中含铁、 钛矿物大多嵌布粒度较细，一般的强磁选 机往往脱除率不高，因此工业上大多采用 高梯度磁选机进行高岭土的磁选。同时也 根据原矿状况有选择性地使用磁选。如果 单一使用磁选增白，高岭土产品白度难以 达到造纸技术的要求。 磁选试验：条件是高梯度磁选机磁场强 度为1.6T，矿浆浓度10%左右。 如采用高梯度磁选与化学漂白相结合的 工艺，使产品的白度可进一步提高，且 能降低化学漂白药剂用量，效果一可以 降低产品生产成本；二减少环境污染。 状况 指标标 Fe2O3含量 TiO2含量 白 度 磁选选前 0.9% 0.71% 66.4% 磁选选后 0.66% 0.64% 76.6% （2）化学漂白 根据铁、钛物相分析、高岭土中铁 的赋存状态如矿物铁和晶格铁两种， 其中矿物铁占60%左右，有一部分为 地表铁质淋滤污染，所以采用化学漂 白最经济、有效，也被广泛采用。利 用还原漂白剂将Fe3+还原成可溶性的 Fe2+，再通过洗涤作业将其除去。漂 白工艺技术主要体现在：根据不同 矿点物料摸索不同药剂制度，使其更 加合理有效； 漂白药剂除常规漂白剂外，还需添加络 合物等其它药剂，以产生综合效果；漂 白产品须进行洗涤，及时脱除可溶性二价 铁，以免产生“返黄”现象。 为了去除深色的有机质，细粒污染的黄 铁矿等杂质，可采用强氧化剂进行氧化漂 白。 茂名高岭土产品的白度都能满足造纸企业 生产技术的要求。 巴西 样品 美国样 品 茂名金塘矿区样 品 茂名山阁 矿区样品 85.187.688.487.2 以上样品为纸厂提供的原料样品。 2、超细技术 高岭土产品的粒度及其分布是一个至关 重要指标，对铜板纸、涂布纸及纸板的 涂布质量会产生一定的影响，尤其对纸 的光泽度、印刷光泽度、平滑度等指标 的影响，高岭土的超细分级方式有： 自然沉降法：通过调整矿浆的PH值，加 入一定量的分散剂、速凝剂、颗粒粗、 大的高岭土通过自重迅速下沉到池的底 部后，速凝剂把池底部的高岭土凝结起 到分级作用，此法成本低，操作简单， 但缺点亦非常明显。 卧式离心机分级法：设定离心机的转速 形成稳定的离心力场，高岭土颗粒在力场 的作用下形成环圆运动，细颗粒向端部流 动，粗颗粒向底部流动，达到分级作用。 高岭土剥片：上述的两种方法都有可能 有粗颗粒高岭土的存在，粒度分布亦不尽 合理，剥片技术是解决问题最有效的方法 ，是借助研磨介质的相对运动，对高岭土 颗粒产生剪切、冲击和磨剥作用，使其沿 层间剥离成薄片状微细颗粒。能满足造纸 工艺对高岭土粒度及分布的要求。 高岭土剥片示意图 剥 片 插层技术：高岭石在加入插层剂后， 使高岭石层间距发生膨胀，再加上机 械研磨剥片，实现一次剥离；加水冲 洗清除插层剂，使高岭石结构坍塌， 达到二次剥离。此技术未实现工业化 生产。 3、降粘技术 粘浓度是高岭土产品的一个重要指标，目 前国内产品与国外产品有较大差距的是此指 标，国产造纸用高岭土产品的粘浓度在66 68%，少量产品达到70%。而国外同类产 品粘浓度达到74%以上。 影响高岭土产品粘浓度的因素很多，如 矿石的成因；晶体结构的有序度；高岭 石的形态；粒度与粒度分布；矿物组成 ；PH值；分散剂的种类和用量；加 工过程添加的药剂；高岭土的加工方法。 从以上影响因素来看是多方面的，有高 岭土本身的特性，也有来自外部因素；降 低高岭土产品的粘度必须对原矿进行综合 分析，有针对性采用相应的工艺方法。虽 然不能指望单一的方法来降低产品粘度， 也不可能改变所有的高岭土产品。 添加降粘剂，是一种降低高岭土粘度最 常用、最有效的办法。降粘剂的作用是改 善高岭土粒子表面的电性、增加排斥力、 从而达到降粘的目的。 机械降粘在某一高岭土厂的实际使用 能达到一定的作用，是一种工艺简单 、成本低的降粘手段。 四、高岭土的综合加工技术 列举综合利用技术方法及工艺流程采 用下列方法对高岭土进行加工,针对不 同性质的高岭土有不同的加工技术和 加工工艺,具体如下: 高岭土综合利用的工艺流程， 硬质高岭土:1.原矿粉碎捣浆 旋流器分级 离心机分级 剥片漂白造纸涂料级 2.原矿粉碎焙烧捣浆旋流器分级 剥片 离心机分级 造纸涂料级和填料级 软质高岭土:1原矿破碎捣浆旋流器分级 选择性絮凝漂白优质造纸、陶瓷级 2原矿破碎捣浆旋流器分级离心机分级 剥片磁选造纸涂料级 砂质高岭土:1.原矿捣浆螺旋分级机除砂 沉 淀池分级 离心机分级剥片漂白造纸涂料 级和填料级 2原矿捣浆重选除砂调和槽(载体) 浮 选(药剂)优质造纸、陶瓷级 现就具体的介绍10种加工技术介绍如下: 1、泥料的分散 在高岭土湿选工艺中首先将原矿制成泥浆 ，使矿物以颗粒状单体形态在水中解离， 颗粒大小以微米为单位，甚至于更小。为 了使高岭石族矿物与杂质矿物(如石英、 长石、云母、黄铁矿、钛铁矿等)分离， 就必须使粘土颗粒分成细、中、粗三个粒 级。 高岭土颗粒界面上带着相反电荷，颗粒之 间相互吸引产生絮凝呈絮团状，这样就需添 加适当的分散剂，使之电离后附在带电荷的 高岭土表面，使其具相同的电荷而相互排斥 ，此时泥浆便具有流动性(矿浆的浓度一般为 514%)。矿浆中的矿物颗粒只有达到充分 分散，才能有效地进行分级和选别。一般粘 土悬浮液呈现中性碱性(pH=8)时，便显 示稳定的分散状态。 常用的分散剂有如下几种： 调整pH：氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠 (Na2CO3)。 沉淀Ca2+：草酸铵 (NH4)2C2O4H2O 络合Al3+、Fe3+： 柠檬酸钠(Na3C6H5O22H2O) 络合多价金属离子： 水玻璃Na2O(1.6-4)SiO2、 焦磷酸钠(Na4P2O410H2O)、 六聚偏磷酸钠(NaPO3)6 2、除砂 湿法除砂，即主要去掉石英、长石、云 母等碎屑矿物和岩屑等较粗粒的杂质，同 时也可除去部分铁钛矿物。常用耙式浮槽 式分级机、螺旋式分级机、水力旋流器和 振动筛等进行。我国小矿山采用自然沉淀 除砂，再进入沉淀池浓缩、经沉降脱水干 燥后生产出砖块状的高岭土坯子。这种产 品一般用于陶瓷工业。 在机械化选矿厂，则先用单轴捣浆机 除去部分粗砂，而后再进入水力旋流 器或振动筛等进一步除砂。据报道， 目前国外有一种用于除砂的新型设备 工业型杓轮机(西德产)，经过工业 考核，其可以取代现有生产所用的螺 旋分级机和振动筛的生产工艺。 3、分级 目前我国生产高档产品，特别是涂料级 高岭土产品，主要采用分级方法。在造纸 涂料加工过程中，2m粒级含量一直作为 工作指标的控制点，要求粒度尽量均匀， 既要小于2m，又要防止研磨时发生过粉 碎，因此必须分级。所谓分级就是利用矿 物颗粒的大小或密度的差别来分离矿物， 若组成矿浆的矿物粒度相差大，则一般用 筛网分级； 若相近，则据其密度差别进行选别。常用 的分级设备有水簸、水力旋流器、离心机等 。 高岭土深加工工艺中的超细分级，在国 外多采用卧式螺旋离心机，一般结构的卧式 螺旋离心机在处理过程中，由于螺旋的搅动 ，中粗颗粒很难沉降，而随溢流带走，同时 又夹带着相当部分的细颗粒由螺旋推送到出 渣口排出，这样使得分级效果不好。目前国 外较先进完善的粒子分级装置首推美国所产 的专利离心机。 4、磁选除铁 几乎所有的高岭土原矿都含有少量(一般为 0.53%)的铁矿物，主要有铁的氧化物、钛 铁矿、菱铁矿、黄铁矿、云母、电气石等。 这些着色杂质通常具有弱磁性，这样即可用 磁选方法除去这些有害杂质。磁选是利用矿 物的磁性差别而在磁场中分离矿物颗粒的一 种方法，对除去磁铁矿和钛铁矿等高磁性矿 物或加工过程中混入的铁屑等较为有效。 对于弱磁性矿物，一种方法可以先焙烧， 待其转变成强磁性氧化铁后再进行磁选分 离；再一种方法就是采用高梯度强磁场磁 选法。 （1）高梯度强磁场磁选法 这种方法有两大特点，一是具有能产生高 磁场强度(107高斯/cm数量级)的聚磁介质 (一般为钢毛)，二是有先进的螺丝管磁体 结构，高梯度磁分离技术对于脱除有用矿 物中弱磁性微细颗粒甚至胶体颗粒十分有 效。 这种方法优点是工序简单、产量高、成本 低、无污染，能借助于调整分离操作参数来 生产不同档次的产品，并可按需要控制生产 成本，是一种效果好、适应性强的技术，具 有较好的社会和经济效益。早在70年代美 国就有不少厂家用此项技术全部或部分取代 浮选、化学漂白等传统的提纯高岭土的方法 。美国佐治亚中部地区的一些高岭土公司已 将高梯度磁选作为标准的处理工艺。 缺点是设备投资高、耗电大。表22为不同 产地的高岭土用PEM-5型高梯度磁机除铁、 钛试验的结果。 原 矿矿 (%)磁 选选 后 (%)背景场场 强度 磁化 时间时间 Fe2O3TiO2白 度Fe2O3TiO2白 度2T2min 美加州 (1) 0.581.1730.470.3824min 美加州 (2) 2.31.9490.50.4794min 美加州 (3) 2500.564 耒阳高 岭土 0.651640.360.371-74 汨罗罗 高岭土 1.680.540.740.14 表22 不同产地高岭土用PEM-5型高梯度磁选结果 （2）超导磁选 随着高岭土矿体不断开采，高岭土原矿质 量逐渐降低，赋存于高岭土中的铁钛矿物的 粒度也越来越小，高梯度磁选机也无法将几 个微米下的弱顺磁性矿物分离出来。目前国 外已有10多个国家正从事用超导磁选机对高 岭土进行除铁、钛的研究，超导磁选机由三 个主体部件组成。一是超导磁体，它是由铌 钛线或铌锡线绕制而成；二是超低温制冷系 统，用液氦，液氮制冷，使铌钛或铌锡磁体 在4.2K下达到磁体无直流电阻的超导状态； 三是分选管道或分选装置，使要分选的矿 粒或矿浆在超导磁场中将磁性矿物与非磁 矿物分开。超导磁选机根据有无介质及其 所产生的梯度不同可分为无梯度超导磁选 机和高梯度超导磁选机两种，高岭土比较 适合于用后种，这种磁选机可处理几个微 米或亚微米级别极弱的顺磁场矿物。超导 磁选机能长期运转，与常规磁选机相比， 降低电耗8090%，仅此一项每年可节约 15万美元，其占地面积为原来的34%，重 量为原有的47%； 另外，其还具有快速激磁和退磁能力 ，可使设备减少分选、退磁和冲洗杂 物所需的时间，从而大大提高了矿物 的处理量。该设备处理能力为6t/h。 5、浮选 浮选法提纯高岭土应用十分广泛，目前工 艺和设备也在不断改进、更新，使得高岭 土精矿获得更高的白度，而满足工业需要 。 因高岭土原矿所含的杂质不同，所采用的 浮选方法、药剂和设备也不一样。常用的 有泡沫浮选、背负浮选、双液层浮选和选 择性絮凝浮选等。泡沫浮选对处理几微米 以下的矿物，特别是一些难选的矿物效果 不大，一般不常用。 （1）超细粒浮选法 超细粒浮选(又称背负浮选)能处理100%小 于3m，其中48%小于0.5m的矿物(如 锐钛矿、石英砂、电气石和氧化铁等)， 是选别微细粒矿物极为有效的工艺之一。 该法是采用油酸(塔尔油、燃料油)作捕收 剂，松油作起泡剂，可溶性的碱土金属盐 (石油磺酸钙)作助选剂，用氢氧化铵调整 pH值(一般pH=9左右)，采用325目的方 解石、石英、硅石、萤石、重晶石等作载 体，用来捕集要分选的微细矿物杂质， 这种方法的实质是用载体增大矿物与气泡 的碰撞率和接触面，在浮选过程中，吸附 捕收剂的载体背负着杂质颗粒上升到泡沫 层，而随泡沫溢流排出，高岭土为底流产 品，这样便达到分离的目的。一般情况下 ，载体矿物粒度的减小，搅拌强度的提高 ，能显著提高载体矿物与微细欲浮矿粒的 碰撞速率，对提高分选指标非常有利，另 外对载体矿物预先进行疏水化处理是提高 铁脱除率的一项必不可少的措施。 超细粒浮选的优点是可采用普通设备 和浮选药剂，分选效果好，一般能除 去70%的铁钛杂质，白度可达90以上 。缺点是工艺流程复杂。 （2）双液层浮选法 双液层浮选法是在超细粒浮选的基础上发 展而来的，这种方法是先在高岭土矿浆中 加入分散剂，调整pH在511范围之间， 再加入能选择性地捕集其中一种矿物的阳 离子捕集剂和四氯化碳，然后用有机液调 和，矿浆在pH=812时，乳化而形成高岭 土水层和杂质有机液层两种液体层， 最后将前者分离出来，并回收纯的高岭土 。这种方法的特点是不使用矿物载体，而 用能捕集杂质的憎水性捕集剂和非极性的 有机液处理矿浆， 浮选过程可在水力旋流器或重力沉淀池 中进行，分选前须调整矿浆的固含量并 加入适当的分散剂，以得到最佳的分选 效果。英国高岭土公司(ECC公司)采用 此法进行分离高岭土中电气石等杂质的 研究，其在粘土矿浆中添加硅酸钠和碱 作分散剂，以工业煤油作调和剂，脂肪 酸作捕集剂，搅拌混合后静置，两液分 层，纯净的高岭土从液相回收，电气石 从油相回收。使用过的调和剂(工业煤油 )，清除杂质后可重复使用。这种方法的 缺点成本较高。 （3）选择性絮凝浮洗法 此法是使用一种阴离子絮凝剂使高岭土沉淀 ，其它矿物留在悬浮液中，静置10分钟后倒 出悬浮液，将絮凝物在清水中搅拌成悬浮液 后再进一步分离。也可使分散于高岭土矿浆 中的杂质絮凝，高岭土呈分散状态，用虹吸 或倾析法，使高岭土矿浆与絮凝杂质分离。 这种方法是近20年来发展起来的被认为是细 粒选矿中最有前途的有效工艺之一，美、前 苏联、英、西德、捷克等国均采用了这种工 艺，使得高岭土的分选能力和选矿回收率均 有所提高。 我国在70年代末开始进行高岭土选择性絮 凝浮选的研究，主要是除明矾石，并取得 了一定的成果。试验中采用水玻璃作分散 剂，水解的聚丙烯酰胺作絮凝剂，加Ca2+ 活化矿浆，结果矿石脱硫率可达65.72%。 试验中絮凝剂浓度为1610ppm，絮凝剂 聚内烯酰胺水解度为70%，沉降时间为 180min，pH=9.510，水玻璃用量为 400ppm时效果最佳。在矿浆中添加Ca2+ 可使高岭土和明矾石产生不同的絮凝效果 ，明矾石絮凝明显活化，当CaCl2达 40ppm时，明矾石絮凝回收率可达92%。 6、漂白 用作颜料、填料和涂料的高岭土，其白度 和亮度的高低直接影响其价值的高低。所 谓的漂白即是采用不同手段使高岭土的白 度增高。具体方法有磁选漂白、浮选漂白 、化学漂白等。磁选漂白与浮选漂白已在 前面介绍过，这里着重介绍着色漂白和化 学漂白。 （1）着色漂白 着色漂白是指在高岭土中加入适量的白色 药剂，经过充分搅拌后，白色药剂覆盖在 高岭土表面，从而大大提高高岭土的白度 。着色漂白所使用的药剂有：TiO2、 CaSO42H2O、CaCO3、CaSiO3H2O及 Al(OH)3等。捷克漂白专家在这项工艺研究 上有突破性的进展，目前正致力于工业应 用试验。其研究结果表明：以TiO2作覆盖 剂漂白效果最佳，Al(OH)3最差。但TiO2 价格昂贵，所以建议使用价格低廉的 CaSO42H2O或CaSiO3, 也可以采用其它药剂通过它们之间反应而 得到上述药剂，然后再进行搅拌漂白。例 如可以采用Ca(OH)2 和Al2SO4 318H2O,二者反应后生成CaSO42H2O和 Al(OH)3，这两种物质均为白色。反应式如 下： 3Ca(OH)2+Al2SO4 318H2O=3CaSO42H2O+2Al(OH)3+12H2 O 这项工艺中值得注意的是白色药剂的细度 及所用的搅拌设备，药剂的细度不足或搅 拌速度不当都会降低漂白效果。 （2）化学漂白 对于一些牢固覆盖在高岭土颗粒表面的氧 化铁，采用磁选、浮选方法是很难将其去 掉的，这就必须采用化学漂白进行处理。 化学漂白法就是采用化学方法溶出铁、钛 等着色杂质再漂洗出去。常用的具体方法 有：氧化还原法、酸溶法、氯化法等。 ()还原法 该法的实质就是使高岭土中难溶性的Fe3+ 还原成可溶性的Fe2+，而后洗涤除去，从 而提高高岭土的白度。这是高岭土工业中 传统的除铁方法。在漂白前矿浆流入搅拌 机搅拌，并要加入絮凝剂絮凝后，再进行 漂白。常用的还原剂有：连二亚硫酸钠( 又称保险粉)、硫代硫酸钠、亚硫酸锌等 ，还原的主要反应式如下： Fe2O3+Na2S2O4+3H2SO4=Na2SO4+2FeSO 4+3H2O+2SO2 影响漂白效果的因素有很多，如矿石的特 征、温度、pH值、药剂用量、矿浆浓度 、漂白时间、搅拌强度等。若矿石中杂质 呈星点状、浸染状，含量低，那么可以得 到较好的漂白效果，白度显著提高。若矿 石中含有机质、杂质含量高，那么漂白效 果差，白度提高的幅度不大。漂白过程中 的温度的一般宜在常温下，太高，虽然能 加快漂白速度，但热耗量大，药剂分解速 度过快，造成浪费并污染环境；过低，反 应缓慢，生产能力下降。矿浆的pH值调 整到24时，漂白效果最佳 。 药剂用量方面，一般随着用量的增大，漂白 速度加快，白度也随之提高，但达到一定程 度时，白度不再增长。矿浆浓度以1215% 为宜。漂白时间既不能过长，也不能太短， 时间过长既浪费药剂，又降低了高岭土的质 量因为空气中的氧会导致Fe2+氧化成Fe3+ ；过短，白度达不到要求。反应完毕后，应 立即进行过滤洗涤，否则表面会逐渐发黄。 对于产品发黄问题，70年代美国曾有专利介 绍了添加磷酸盐可避免返黄，具体方法即是 ：先加连二亚硫酸钠进行还原漂白，过一定 时间后，加入磷酸盐。经验证，漂白后的产 品能够达到永久性的漂白。 采用连二亚硫酸盐对高岭土进行漂白，在 一定程度上可使高岭土的白度和亮度显著 提高，但这种还原剂性质极不稳定，受热 、受潮或敞露于空气中都能发生分解。在 漂白过程中有相当量的Na2S2O4消耗在 自身的分解反应中，为了避免这种浪费， 近几年来已研究出几种改进方法，如锌粉 漂白法、硼氢化钠漂白法、二氧化硫电解 法等，这些方法的相同点在于：在漂白过 程中即时产生Na2S2O4,从而避免了药剂 的浪费，降低了成本，同时也获得了较好 的漂白效果。 对含黄铁矿、有机质高岭土一般采用氧化 漂白法，即使处于还原状态的黄铁矿氧化 成可溶性的硫酸亚铁和硫酸铁，同时氧化 有机质，使其变成易被洗去的无色氧化物 。据资料，国外采用了一种氧化还原联合 漂白，并通过试验证明这种方法比单纯的 还原或氧化漂白效果更佳。如美国佐治亚 洲高岭土，原土2m) 分成单片或减少叠加的层次。目前剥分采 用的主要设备是鳞片研磨机，研磨介质有 瓷珠、玻璃珠、人造刚玉珠、尼龙聚乙烯 珠。珠的相对密度约2.45，直径为23mm 。通过搅拌泥浆和细研磨介质组成的混合 物而达到剥离目的。高岭土经剥分后，晶 体结构一般没被破坏，新生面不污染，能 解离释放出高岭土中的着色杂质，通过沉 降或离心分离除去。 所以，在细度大大提高的同时，白度和光泽度 也有所提高。用于造纸业，可大大提高纸张的 光泽度和不透明性。目前的剥片一般使用介质 磨剥与振动磨剥。介质搅拌磨主要由一个静置 的内填小直径研磨介质(钢球、陶瓷球、玻璃球 等)的研磨筒和一个旋转搅拌器构成,其工作原 理:通过搅拌器搅动研磨介质产生冲击、摩擦、 剪切等作用使物料粉碎。由于搅拌磨在超细粉 磨设备中效率较高,能耗较低,可以得到平均粒 径1m以下的产品,所以被广泛应用于高级陶瓷 原料、颜料、云母、硅灰石等非金属矿的超细 粉碎。 振动磨是国内外广泛应用的机械粉碎法设 备,其工作原理:利用研磨介质(球形或棒形) 在作高频振动的筒体内对物料进行冲击、 摩擦、剪切等作用,从而使物料达到粉碎 。其产品细度可达亚微米级,且具有较强 的机械化学效应,能耗较低,易于工业大规 模生产,所以振动磨在超细粉碎加工中占 有一定的比重,广泛地应用于建材、化工 、陶瓷、耐火材料和非金属矿等行业的粉 体加工。 （2）高压挤出法 高压挤出法是在高压挤出装置中，利用高 剪切力加空穴效应原理制成的高压均浆器， 以泵高压(最高可调到5.88107Pa)，高压料 浆以950m/s线速度从窄缝中摩擦挤出，高速 喷射到处于常压区的叶轮上，当物料离开缝 隙时，压力降低，这一压力的突然降低便产 生空穴效应，好象爆米花一般，这种强大的 冲击力结合空穴作用与摩擦剪切力使高岭土 的晶面沿结合力较弱的氢键间层层剥开。 用此工艺处理的高岭土粒度范围是2 20m。经试验证明，用高压均浆器一次 处理后的料浆中小于2m的粒级可由原来 的18%提高到37%。如福建龙岩高岭土矿 ，原矿天然白度很高(7580)，高岭石含 量为2030%，精选后高岭土为片状，粒 度以25m、510m为主，达不到涂 料级产品标准，采用高压挤压法后，可得 小于2m颗粒占80%以上的涂料级产品， 获得了最大的经济效益。 （3）气流粉碎法 气流粉碎法的实质是利用流体能量，使粉 料受到很大的剪切碰撞、摩擦力等的作用 。当作用力大于粒子本身的破坏应力时， 粒子即被粉碎。该法是将粉料连续给入 750m/s或更高的超音速气流中，使粉体 颗粒相互碰撞达到碾磨，同时使碾碎的颗 粒随同喷射的旋涡气流在粉碎机内设置的 特殊分级室中分级，再通过离心作用，将 分级旋流中的粗粒子甩向外边，通过回路 管使之再循环回到超音速喷嘴， 从喷嘴中高速喷射出来的颗粒再碰撞碾磨 室中旋涡着的粗颗粒，只有被粉碎了的、小 于一定粒度大小的细颗粒被排放出来，进入捕 集器收集。经气流粉碎后，煅烧高岭土90%以 上的粒度均在5m以下，由此可见，采用此法 可以收到良好的效果。 9、煅烧加工 煅烧是改善高岭土性能的特殊加工方法。 造纸涂料工业使用煅烧高岭土可以增加散 射力和遮盖率，提高油墨吸咐速度。用于 电缆填料可增加电阻率，在合成4A沸石 、生产氯化铝、冰晶石工业中，煅烧可以 增加高岭土的化学活性。高温煅烧能增加 白度，可部分代替价昂的钛白粉。煅烧可 生产莫来石。对于煤系高岭岩煅烧是必不 可少的工艺，因煅烧能脱除炭质、提高白 度。 高岭石在煅烧过程中随着温度的升高，会产 生不同的相变，煅烧相变过程的反应式如下 ： Al2O32SiO22H2O 550700 Al2O32SiO2(偏高岭石)+2H2O 2(Al2O32SiO2) 925 2Al2O33SiO2(硅尖晶石)+SiO2 2Al2O33SiO2 1100 2(Al2O3SiO2)( 似莫来石)+SiO2 3(Al2O3SiO2 ) 1400 3Al2O32SiO2(莫来石)+SiO2 从反应式可看出，500700之间脱除结晶水 ，生成偏高岭石，仍保持片状形态。925后 产生硅尖晶石相。1100时产生似莫来石相。 1400产生莫来石。 高岭土的煅烧，按煅烧温度划分，有低温煅烧 (650以下)、中温煅烧(6501050)、高温 煅烧(13001525)等。中温煅烧可分为不完 全煅烧(800950)、完全煅烧(9501050) 。不同的煅烧温度，所得产品性能及用途也有 差别。 高岭土煅烧温度的选择，视用途而定。低温煅 烧产品为偏高岭石相，属非晶相，其活性高， 用于合成分子筛，铝盐化工及塑料、橡胶的功 能性材料。作为电缆填料、化工产品，温度宜 选700左右。 中温煅烧(6501050)高岭土为硅铝尖晶石， 其白度好，不透明度高，用于造纸工业、涂料 工业，替代钛白粉作结构性颜料，煅烧产品除 白度好、不透明度高之外，还要求光散性能好 、孔隙率高，用于造纸可增加涂料纸涂层孔隙 体积和松厚度，减少压光时的亮度和不透明度 损失。生产造纸涂料，宜选择800900,此 时产生的偏高岭石仍保持了片状形态。生产高 白度和高亮度的填料，温度可选择1000左右 。 高温煅烧高岭土为莫来石、方英石相，用于生 产莫来石型砂、耐火材料和特种陶瓷。生产莫 来石时，温度应大于1400。 为提高煅烧高岭土的白度，可加入煅烧添加剂 。添加剂的品种有多种，要根据矿石的性质， 合理选用添加剂。 10、表面改性 高岭土用于塑料、橡胶、油漆、电缆的填 料，为使其与各种有机高分子材料容易均 匀的分散，并更牢固的结合，需在高岭土 表面包覆一层有机耦联剂，此过程称为表 面改性。耦联剂与高岭土的结合，有化学 反应、物理吸附或二者兼有。常用的耦联 剂有硅烷、钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸及其 皂类可以用。 改性方法有干法和湿法，干法比湿法效果 好。常用的设备为高速捏合机。 在改性生产中，高岭土则直接与有机材料 在一定温度下掺合，在单螺杆或双螺杆捏 合机中进行。 改性效果的检测，用红外光谱能准确的测 出耦联剂的包覆面积。简便的方法是用疏 水法。取少许改性后产品，放入盛有清水 的烧杯中，用玻璃棒搅拌一、二分钟，静 止后观察水中的浊度。改性效果好的高岭 土是疏水的，它漂浮在水的表面而不下沉 。