中国粉体网讯 高岭土是一种重要的非金属矿产资源,具有良好的吸附性、可塑性和稳定性等,被广泛应用于造纸、陶瓷、橡胶和耐火材料等材料制备领域。但我国生产的高岭土产地分布广泛,矿石组分存在显著差异,整体品位不高,在高端应用领域应用受限,因此提纯工艺的研究至关重要。
1、高岭土提纯工艺
(1)重选提纯工艺
重选提纯工艺主要是利用高岭土和脉石之间的密度和粒度差异,去除轻质的有机质和Fe2O3等含铁、钛和锰等元素的高密度杂质,以达到提纯高岭土的目的,减少或去除杂质对其白度的负面影响。
(2)磁选提纯工艺
磁选工艺用于去除高岭土中的赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿和金红石等弱磁性染色杂质。磁选不需要使用化学药剂,对环境无污染,因而在非金属矿的提纯过程中使用较为广泛。去除高岭土中的弱磁性杂质颗粒需要较高的磁场强度和磁场梯度,而磁选技术的发展及设备的升级,使高岭土等非金属矿的磁选提纯得以有效实现。
(3)浮选提纯工艺
浮选提纯工艺可以有效去除高岭土中的含铁、钛和碳杂质,实现回收再利用煤系高岭土等低品级高岭土资源。高岭土颗粒较细,比脉石矿物更难上浮,因此高岭土浮选提纯工艺多采用反浮选以达到较好的去除杂质的效果,如反浮选除碳、脱硫和除铁。
(4)浸出提纯工艺
浸出是通过适当浸出药剂来选择性地溶解并去除高岭土中的某些杂质组分的方法,如使用盐酸或硫酸的酸法浸出和微生物浸出法。浸出工艺流程简单、节能、可降低生产成本,具有较好的发展潜力。
(5)化学漂白提纯工艺
三价铁离子及其氧化物是降低高岭土白度的主要染色杂质,通过化学试剂去除这些有害杂质的方法称为化学漂白法。高岭土的化学漂白法分为氧化法、还原法和氧化—还原联合法等。
(6)焙烧提纯工艺
焙烧也是提高高岭土白度的一种重要提纯工艺。高岭土可通过焙烧工艺去除其中的含碳杂质,如通过磁化焙烧加磁选去除磁性杂质,通过氯化焙烧去除某些金属杂质。
(7)生物法
生物絮凝提纯法通常基于微生物或其代谢产物的絮凝特性,使特定矿物的沉降速率出现差异,从而达到提纯的目的。相较于传统的物理或化学絮凝方法,生物絮凝法具有环保、低毒性和高选择性等优点。
(8)多种提纯工艺联合流程
单一的提纯工艺难以获得高品质的高岭土产品,特别是处理我国储量较大的低品级煤系高岭土以及矿石组成复杂的高岭土。
2、常见高岭土提纯工艺流程
(1)软质高岭土
原矿→粉碎→制浆→旋流器→选择性絮凝→漂白
原矿→粉碎→制浆→旋流器→离心机→剥片→磁选
(2)硬质高岭土
原矿→粉碎→制浆→旋流器→离心机→剥片→漂白
原矿→粉碎→焙烧→制浆→旋流器→剥片→离心机
原矿→粉碎→制浆→超细研磨或剥片→焙烧→解聚→分级
(3)砂质高岭土
原矿→制浆→螺旋分级机→沉淀→离心机→剥片→漂白
原矿→制浆→重选除砂→调和→浮选
高岭土提纯的目的是去除铁矿物、钛矿物和有机质等有害的染色杂质,以提高产品的白度,或去除石英、长石等砂质矿物,以提升高岭土产品的品质。
4、高岭土提纯工艺展望
随着高岭土需求量的增长,提纯工艺将朝着高效、环保、智能化方向发展:
a.技术优化与联合。基于重选、磁选、浮选、焙烧、酸洗和生物法的优势与劣势,通过联合提升提纯效果。同时,开发低温焙烧技术、环保药剂和绿色溶剂将有助于进一步降低能耗和环境影响。
b.装备升级与智能化。提纯设备将朝高效、智能化方向发展,如自动化磁选设备、节能型焙烧炉和智能浮选机。这些装备将通过实时监控与优化操作提升工作效率,同时降低能耗和成本。
c.绿色环保技术应用。进一步优化生物法、植物酸提取物法等绿色技术,在实现高效去除杂质的同时减少污染。微生物和环保药剂的使用将推动产业向低碳环保方向发展。
d.区域定制化。针对不同地区的高岭土杂质特性,开发定制化的提纯工艺,提升资源利用效率和经济效益。
10月29-31日,北京粉体技术协会、柏德英思展览(上海)有限公司、山东中粉会展服务有限公司将在上海跨国采购会展中心联合主办“上海国际非金属矿工业展览会(SINMMIE2025)”,展会现场将同期举办“非金属功能粉体加工与应用技术交流会”,届时将邀请中国地质大学(武汉)傅梁杰教授作《高岭土精深提纯技术进展及未来展望》专题报告,介绍低品位高岭土分离技术,高岭石与云母、石英、煤的原子尺度界面作用微观机制,多场耦合磁选、高压多级煅烧等技术的研究进展,高岭土超薄纳米化过程的理论及技术新进展等。
专家介绍
傅梁杰,教授,博士生导师,中国矿物岩石地球化学学会矿物岩石材料专业委员会委员、中国硅酸盐学会矿物材料分会理事、美国化学学会会员。
主要从事矿物材料的开发与应用,从原子电子层次研究矿物材料的微观结构调控与功能设计,探索矿物的表界面微结构调控新技术及其在环境、生物医药、复合材料等领域的前沿应用,开发了多种高岭土矿物加工新方法。
在Advanced Functional Materials等发表论文70余篇,在高岭土高值化利用领域主持“十四五”国家重点研发计划项目、国家重点研发计划课题等国家级项目多项,获省部级科技一等奖1项。
参考来源:
李国栋:高岭土提纯工艺及其应用研究进展,东北大学
王明俊,等:高岭土矿选矿加工方法概述,咸阳非金属矿研究设计院有限公司
张涛:高岭土提纯工艺及高值化利用研究进展,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所
粉体网:高岭土产业链全景图
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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