高嶺土選礦提純實驗研究

1、烏海煤系高嶺土增白實驗研究摘要高嶺土是一種寶貴的自然資源和重要的非金屬礦產(chǎn)，也是地殼上分布 最廣，被人類利用最為普遍的礦產(chǎn)之一。然而高嶺土中普遍含有鐵、鈦礦 物和有機質(zhì)等染色雜質(zhì)，且影響其燒結(jié)口度及其它性能，因而這樣將會大 大降低高嶺土的質(zhì)量，并限制了高嶺土的應(yīng)用范圍。本文介紹了高嶺土的 礦物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，高嶺土資源的儲量分布，以及高嶺土選礦增口技術(shù)的發(fā) 展現(xiàn)狀，并且重點介紹使用高梯度磁選法脫去高嶺土中含鐵、含鈦弱磁性 礦物，熾燒法脫去高嶺土屮有機質(zhì)、炭質(zhì)，以提高高嶺土口度的實驗研究 成果。分析了高梯度磁選中礦漿濃度、礦漿流量、磁場強度和鍛燒中溫度 高低、恒溫時間等因素對增口效果的影響。高梯度磁

2、選加熾燒的方法顯著 提高了高嶺土的口度，有效降低了高嶺土中的染色雜質(zhì)含量，為高嶺土的 增白提供了一種簡便有效的增口方法。實驗結(jié)果表明，最后產(chǎn)品口度由原 來的75. 31提高至83. 53%,大大提高了其經(jīng)濟價值。關(guān)鍵詞：高嶺土；高梯度磁選；鍛燒；口度;第1章緒論11課題研究背景我國是世界上最早使用高嶺土資源的國家2，英文屮的kaolin 一 詞就源自我國江西省高嶺村。高嶺土是一種寶貴的自然資源和重要的菲金 屬礦產(chǎn)z，也是地殼上分布最廣、被人類利用最為普遍的礦產(chǎn)z-,對 它的認識及其性能的關(guān)注，不同學(xué)科，不同行業(yè)不盡相同。當(dāng)今時代，隨 著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，在工業(yè)

3、，農(nóng) 業(yè)，國防等高新技術(shù)領(lǐng)域起著舉足輕重的作用，是一種用途廣泛的工業(yè)礦 物資源，與云母、石英、碳酸鈣一起并稱為四大非金屬礦。1.1.1高嶺土的礦物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)高嶺土，又稱瓷土，其主要礦物是高嶺石類礦物。在自然界中，完全 由高嶺石族礦物組成的單礦巖高嶺土極少，絕大多數(shù)都含有其它礦物雜 質(zhì)，高嶺土的礦物成分主要由粘土礦物和非粘土礦物組成。前者主要包括 高嶺石、迪開石、珍珠陶土、水云母和蒙脫石；后者主要是石英、長石、 云母等碎屑礦物及一些自生和次生的礦物，如三水鋁石、碩水鋁石、黃鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、赤鐵礦和金紅石等。另外，沉積型的高嶺土常含有機質(zhì)和各種陸源物質(zhì)；風(fēng)化型高嶺土含有原巖物質(zhì)。高嶺土類礦物

4、中常見的礦物成分是高嶺石，高嶺石品體化學(xué)式為2al2si205 (oh)或 2sio2 al203 2h20,理論化學(xué)組成為 46. 54%的 sio2, 39.5%的al203, 13. 96%的氏0。高嶺石屬于1:1型層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，品體 結(jié)構(gòu)的基本組成單元是si-0四面體和al-(0. oh)八面體，高嶺石中的水 以一 0h形式存在。根據(jù)1:1型高嶺石單位層的排列方式不同，高嶺土 類礦物可分為高嶺石、迪開石、珍珠石和多水高嶺石、水合多水高嶺石兩 大類。其晶體結(jié)構(gòu)特點是單元層由一層一si 0四面體層和一層一a1-co, 0h)八面體層組成，為層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。每個結(jié)構(gòu)單元層的0與相鄰 單

5、元層的八面體層的一0h通過氫鍵相結(jié)合，使高嶺土結(jié)構(gòu)為二八面體， 屬三斜晶系(見圖1-1)。在該礦物的晶格中，存在少量離子的相互置換。圖1t咼嶺右晶體結(jié)構(gòu)不恵圖高嶺土表面存在輕基，親水性較強。高嶺石結(jié)構(gòu)單元呈層狀堆積，這種層間力由于是弱的氫鍵或范德華力，層間結(jié)合力較弱。高嶺石的形態(tài)特 征，一般為假六邊形，當(dāng)某一面特別發(fā)育吋，它可以是寬板狀。結(jié)晶好的 高嶺石集合體，在掃描電鏡下多呈書頁狀。無序的結(jié)品差的高嶺石，一般 從不完整的六邊形到近似橢圓形的鱗片狀。在自然界中，高嶺土多以鱗片 狀存在。通常鱗片長寬為025 pin。112高嶺土資源分布目前世界上有60多個國家和地區(qū)擁有高嶺土資源，中國、美國、

6、英國、巴西、烏克蘭是世界最主要的高嶺土生產(chǎn)國，其產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量 的78%。2002年全世界高嶺土的探明儲量大約在320億t左右，其中 美國以86億t居第一位，主要是佐治亞州的一條綿延長達800km的礦帶， 其含礦量超過70%90%,資源非常豐富。美國是全球最大的高嶺土生產(chǎn) 國，2002年生產(chǎn)高嶺土 1080萬t,占全球總產(chǎn)量的25.60%；其中熾燒 高嶺土 240萬t,占全球總產(chǎn)量的68%。近幾年來，巴曲高嶺土的發(fā)展勢 頭十分迅猛，其儲量據(jù)報道為23億t。中國的高嶺土資源同樣豐富，截 止2001年底，保有高嶺土礦產(chǎn)地212處，保有礦石儲量143169萬to 礦石儲量大于100萬t的大、中型礦

7、區(qū)有97處，保有儲量為134410.2 萬t,占總儲量的94%,小型礦區(qū)111處，保有儲量為875萬t,占總 儲量的6%。中國高嶺土資源分為煤系高嶺土和非煤系高嶺土兩種。其中非煤系高 嶺土按高嶺土礦石致密性、可塑性和砂質(zhì)的含量，又可以劃分為硬質(zhì)、軟 質(zhì)和砂質(zhì)高嶺土三種工業(yè)類型。我國非煤系高嶺土資源儲量居世界前列我國非煤系高嶺土礦床以中小型的為主。礦床相對集中分布在廣東、福建、江蘇、陜四、江曲、云南和湖南，七省的儲量約為13億噸，占全 國總儲量的85%,詳見表l-lo表1-1我國非煤系高嶺土主耍產(chǎn)出省儲量統(tǒng)計省份廣東福建陜西江西云南湖南江蘇礦區(qū)/個174063162410儲量/億噸4.41. 8

8、3. 81. 10.40. 90. 5所占比例/%29. 39. 325. 37. 32. 66. 03. 3煤系高嶺土是一種特殊的高嶺土，由于與煤伴生從而得名。我國煤系 高嶺土儲量十分豐富，占世界總儲量的一半以上。比起非煤系高嶺土來， 煤系高嶺土在資源量上有相當(dāng)大的優(yōu)勢。對18處礦區(qū)統(tǒng)計，探明儲量為 19.66億噸，遠景儲量及推算儲量180. 5億噸。主要分布在東北、西北 的石炭-二疊系煤系中，以煤層中頂?shù)装?、夾肝或單獨形成礦層獨立存在。 詳見表1-2。表1. 3我國煤系高嶺土主要產(chǎn)出省儲量統(tǒng)計省份內(nèi)蒙古 安徽 山西 河南 陜西儲量/億噸8. 274. 83.42. 031. 16113高嶺

9、土的應(yīng)用高嶺土因其本身具有的片狀結(jié)構(gòu)、色白、良好的可塑性、高的粘結(jié)性、 良好的燒結(jié)性及較高的耐火度和鍛燒加工后優(yōu)良的電絕緣性、遮光性，在 較寬的ph值范圍內(nèi)具有較強的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的耐酸性，強離子吸附 性及弱陽離子交換性等優(yōu)良勝能，廣泛應(yīng)用于陶瓷、水泥、橡膠、造紙、 塑料、耐火材料、石油化工等行業(yè)。高嶺土的可塑性、乳結(jié)性、一定的干燥強度、燒結(jié)性及燒后白度等特 殊性能，使其成為陶瓷生產(chǎn)的主要原料；片狀粒形、潔片、柔軟、高度分 散性、吸附性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)良工藝性能，使其在造紙工業(yè)上得到廣泛 的應(yīng)用；高嶺土抗酸溶化、低的陽離子交換性和較高的耐火度等理化性能, 在光學(xué)玻璃、玻璃纖維、化纖、砂輪、建

10、筑材料、化肥、農(nóng)藥殺蟲劑載體 及耐火材料等行業(yè)得到應(yīng)用。近年來，高嶺土在新材料中的應(yīng)用也得到深 入研究，如用于制備高嶺十有機插層納米材料、賽隆材料、地聚物材料、 分子篩等。高嶺土的主要用途見表l-4o表14高嶺土的主要用途應(yīng)用領(lǐng)域主要用途陶瓷工業(yè)陶瓷工業(yè)的主要原料，用于制作日用陶瓷、建筑及衛(wèi)生陶瓷、電瓷.化工耐腐蝕陶瓷、工藝美術(shù)陶瓷及特種陶瓷等造紙工業(yè)用于紙張的填料和涂料，提高紙張的密度、白度和平滑度，改善印刷性能，降低造紙成本耐火材料耐火度高于或等于1770°c的純凈高嶺土可制熔煉光學(xué)玻及水泥工業(yè)璃和玻璃纖維用的圮埸及實驗室用圮埸，低品位高嶺土可制耐火磚、匣缽、耐火泥、出鐵泥塞及燒

11、制白水泥等橡膠工業(yè)制作補強和填充劑，可提高橡膠的機械強度及耐酸性能，改善制品性能，降低成本石油、化工制高效能吸附劑,代替人工合成化工用分子篩，用作石油裂工業(yè)解催化劑醫(yī)藥、輕紡作為醫(yī)藥的涂層，吸附劑，添加劑、漂白劑、制作去垢劑、工業(yè)化妝品、鉛筆、顏料、油漆的填料農(nóng)業(yè)用作化肥、農(nóng)藥、殺蟲劑的載體國防尖端技原子反應(yīng)堆、噴氣式飛機、火箭燃料室及噴嘴等都需要優(yōu)術(shù)質(zhì)高嶺土1.2高嶺土增白技術(shù)研究進展1.2. 1高嶺土白度的影響因素白度是高嶺土工藝性能的主要參數(shù)之一，片度越高即純度越高，利用 價值就越高。純凈的高嶺土顏色潔白，白度可達80%90%。引起高嶺土白 度降低的主要因素是各種染色雜質(zhì)，依據(jù)雜質(zhì)產(chǎn)出狀

12、態(tài)和性質(zhì)可大致分成 以下三類：第一類是和高嶺石一起沉積的碳和有機質(zhì)。碳和有機質(zhì)在煤系高嶺土 中較常見，多呈現(xiàn)灰黑色、褐色等。碳質(zhì)主要為有機碳和碳素物質(zhì)(煤、 碳、石墨)，有機質(zhì)主要以木質(zhì)素-腐殖酸的形式存在，其中含有各種有機 官能團。碳質(zhì)和有機質(zhì)一般通過高溫懶燒法除去図。第二類物質(zhì)是鐵、鈦礦物。鐵礦物是高嶺土中最常見的染色雜質(zhì)，在 各種高嶺土礦石中均有分布。高嶺土中常見的含鐵礦物包括：黃鐵礦 (fes2)、褐鐵礦(fe203 -nh2o)、赤鐵礦(fe2o3)、菱鐵礦(feco3)、磁鐵礦(feqj 和黃鉀鐵磯(k, na, h)fe3(s04)2(0h)6等，其中以三價氧化鐵最為常見。 鐵礦

13、物會使高嶺土呈現(xiàn)不同程度的灰色、綠色、褐色、粉紅色等色調(diào)。高 嶺土中的鈦礦物主要以金紅石型(tioj、銳鈦礦或板鈦礦型(tit)?)的形 式存在，使高嶺土常呈現(xiàn)出棕褐色、淡黃色、棕黑色或黑褐色。這些鐵、 鈦礦物一般可以通過高梯度磁選法、浮選法或者化學(xué)浸出法等除去。第三類染色物質(zhì)是暗色礦物，如黑云母、綠泥石等。暗色礦物在高嶺 土呈色中只居次要地位。因此，影響高嶺土白度的主要因索是有機質(zhì)、碳質(zhì)和鐵、鈦礦物，要 得到白度高的高嶺土產(chǎn)品，首要除去這四種染色質(zhì)。1.2.2高嶺土增白方法介紹除質(zhì)量較好的高嶺土原礦外，一般高嶺土在應(yīng)用前都需要經(jīng)過除雜增 白過程。在這一過程中，高嶺土的化學(xué)成分及物理性質(zhì)對礦質(zhì)

14、量及除雜增 白工藝有很大的影響。根據(jù)高嶺上中含有的不同雜質(zhì)，以及對產(chǎn)品的不同 要求，除雜增白方法可以包括物理法、化學(xué)法、微生物氧化法和鍛燒法等。1. 物理法(1) 水選法：水洗法法主要除去高嶺土中石英、長石和云母等碎屑 礦物和巖屑等較粗的雜質(zhì)。將高嶺土原礦粉碎與水混合，用搗漿機制漿， 且使礦漿濃度為510%。礦漿先經(jīng)耙式洗箱，浮槽分級機或旋流器除砂， 然后用連續(xù)式離心機、水力旋流器、水力分選器或振動篩(325目)將其分 成粗、細兩個粒級。最后漿輸送到濃縮池，沉淀到一定時間后，將上部的 水抽走，而高嶺土漿料經(jīng)壓濾、曬干即可得到白度有所提高的高嶺土。(2) 浮選法：浮選法脫除高嶺土中的鐵、鈦，主要

15、是根據(jù)鐵、鈦礦 物與高嶺土表面性質(zhì)的差異口役但高嶺土中鐵、鈦礦物通常以極細的顆粒 形態(tài)嵌布在高嶺土中，采用單一的常規(guī)浮選難以達到較顯著的效果。因此 人們在浮選法基礎(chǔ)上開發(fā)出了載體浮選、選擇性凝聚、雙液浮選等新型浮 選方法。載體浮選是利用一般浮選粒子的礦粒做載體，使目的礦物細粒罩蓋在 載體上上浮。載體浮選最早應(yīng)用于1961年englehard公司從高嶺土中除 去銳鈦礦，可使tt02含量降到0.8%以下3。用方解石作載體浮選高嶺土 中的銳鈦礦等雜質(zhì)；國內(nèi)述有人用石灰石作載體吸附高嶺石中的fe203o其 中，方解石是應(yīng)用最廣泛的載體礦物，可浮性好，易以泡沫形式除掉。雙液浮選法利用銳鈦礦、電氣石等著色

16、物質(zhì)親油能進入脂肪酸、苯、 四氯化碳等有機液體內(nèi)的特點而與分散在水中的高嶺土懸浮液分離。將高 嶺土礦調(diào)成一定濃度的水溶液礦漿，加入ph調(diào)整劑至所需的ph,攪拌一 定吋間后加入捕收劑，繼續(xù)調(diào)漿一定時間后，加入有機溶液，在充分攪拌 合適的時間，靜置分層、分離，得到有機相產(chǎn)品（含fea）和水相產(chǎn)品（含 高嶺土）11o此法除鐵效果不錯，尤其再加入某種添加劑后除鐵效果更佳, 能使小t* 2 m m腳咼嶺土中fe203的脫出率和咼嶺土精礦產(chǎn)品的回收率達到 理想的效果。同吋，此法還能使有機溶液冋收再生，循環(huán)使用效果更佳。浮選法除鐵、鈦的主要缺點在于高嶺土顆粒表面吸附的剩余藥劑量 多，脫水困難，整個工藝較復(fù)雜

17、。煤系高嶺土含有機碳，且與礦物共生緊 密，可以推測其直接浮選的分離難度較軟質(zhì)高嶺土更l，8-2l）o（3）磁選法：高嶺土中含鐵、鈦礦物大多呈弱磁性微細顆粒的形態(tài) 存在，按常規(guī)的磁選法除鐵、鈦效果不佳，因此國內(nèi)外大多采用高梯度磁 選機除去高嶺土中的磁性物，一般磁場強度在1.5-2t之間。高梯度強磁 場磁選法有兩大特點：一是具有能產(chǎn)生高磁場強度的聚磁介質(zhì)（一般為鋼 毛），二是有先進的螺絲管磁體結(jié)構(gòu)112。在較高的磁場強度下，不銹鋼 導(dǎo)磁介質(zhì)表面產(chǎn)生很高的磁場梯度，能分離微米級順磁性物料，高梯度磁 分離技術(shù)對于脫除有用礦物中弱磁性微細顆粒甚至膠體顆粒十分有效。高 梯度磁選的優(yōu)點是工序簡單；節(jié)省化學(xué)藥

18、劑，避免了環(huán)境的污染和化學(xué)試 劑對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，采用周期工作式分選機時無運動部件，處理量大， 自動化程度高；缺點是除去雜質(zhì)的效果與這些雜質(zhì)磁性的強弱有關(guān)，對強 磁性雜質(zhì)效果較好，對磁性較弱的雜質(zhì)，一般效果不明顯。磁選后的高嶺 土如果白度指標仍達不到優(yōu)質(zhì)高嶺土的要求，一般再采用化學(xué)漂白方法。2. 化學(xué)法所謂化學(xué)法除鐵就是用化學(xué)藥劑選擇性溶解物料中含鐵礦物，然后將 其去除的方法。最常用的化學(xué)處理方法是酸處理法和氧化述原法。（1）酸溶法：酸溶法就是用酸溶液（鹽酸、硫酸、草酸等）處理高嶺 土，使其中不溶化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇芑衔?，而與高嶺土分離。酸溶漂白的 效果與鐵礦物的賦存狀態(tài)、酸的用量、反應(yīng)溫度等有

19、關(guān)，呈浸染狀賦存于 高嶺土表面的赤鐵礦易溶于鹽酸而被除去，含鈦礦物的高嶺土很難用此法 除去雜物而提高白度。增大酸的濃度，提高浸出的溫度，就可以相對提高 鐵的去除率，但提高浸出溫度，提高脫鐵率是以品格受損為代價的。在酸 浸溶鐵的同|寸，高嶺土中的有用成分鋁也同時被溶出，從而破壞了晶格， 降低了高嶺土的品位15。最近國外高嶺土的酸溶法漂白研究有新的進 展，如在高嶺土中加入氯化鍍，經(jīng)加熱使其與高嶺土中鐵反應(yīng)，冷卻后， 用稀hci浸出生成物，即可漂白。（2）氧化漂h法：在酸浸吋加入氧化劑可使高嶺土中的有機質(zhì)黃鐵 礦被氧化。氧化法也叫過氧漂白，是把高嶺土（巖）中不溶于酸的鐵礦物（如 fes2）氧化成可溶

20、性的鐵鹽、亞鐵鹽而除去，同時氧化有機質(zhì)，使其變成易 被洗去的無色氧化物，常用的氧化劑為雙氧水、過氧化鈉和次氯酸鈉等。 在較強的酸性介質(zhì)中產(chǎn)是穩(wěn)定的，但在堿性介質(zhì)中可轉(zhuǎn)化為難溶的fex 而且，次氯酸鈉在弱酸性（ph值5-6）條件下其活性最大，氧化能力最強, 因此氧化漂片應(yīng)控制在弱酸性介質(zhì)條件下進行在氧化漂白過程中，為 了降低無效分解和促使反應(yīng)在低溫下進行，常常需耍添加漂白穩(wěn)定劑（常 用的漂白穩(wěn)定劑有鰲合劑edta、dtpa、nta和氫氧化鈉、堿金屬氫氧化物 等）和漂白活化劑（常用活化劑一般是猷基化合物）。（3）還原漂白法：高嶺土的還原漂白法是使高嶺土（巖）中的f尹還原 成fe=削弱鐵的顯色能力。

21、對高嶺土礦物進行還原漂白時最常用的是連 二亞硫酸鈉，又稱低亞硫酸鈉，工業(yè)上又稱保險粉，分子式為na2s20.o它 是一種強還原劑，碘、碘化鉀、過氧化氫、亞硝酸等都能被它還原。粘土 類礦物中存在的三價鐵可被還原為二價鐵，由于二價鐵易溶于水，經(jīng)過濾 洗滌即可除去。影響還原反應(yīng)過程的因素很多，但主要是礦漿酸度、溫度、 藥劑用量和反應(yīng)時間、加入添加劑等。具體流程是先在攪拌槽中用硫酸調(diào) 整ph值到3-4,然后加入漂白反應(yīng)罐內(nèi)，加入還原劑連二亞硫酸鈉、硫 代硫酸鈉或亞硫酸鋅，使高嶺土中的三價鐵還原為二價鐵并溶于礦漿內(nèi)， 然后用清水洗滌使之與高嶺土分離。還原的主要反應(yīng)式為：fe2c)3+na2s204+3h

22、2sc)4na2s()4+fe2sc)4+h2o+s02影響還原反應(yīng)的條件主要有礦漿濃度、分散劑用量、保險粉的用量、 ph值、反應(yīng)溫度。和氧化反應(yīng)一樣，述原反應(yīng)也需要使用添加劑來調(diào)節(jié)反 應(yīng)需要的最佳條件，所使用的添加劑主要有分散劑、緩沖劑、鰲合劑等呦。3 .鍛燒法高嶺土鍛燒的主要目的是脫去有機碳和其他雜質(zhì)礦物以提高白度；脫 去高嶺土中所含水分、疑基以提高鍛燒產(chǎn)品的空隙體積和化學(xué)活性，改善 物理化學(xué)性能。影響鍛燒高嶺土白度的主要因素是礦石中含有的鐵和有機 質(zhì)。高嶺石在鍛燒過程中脫水、分解、析出新相等物化變化過程極其復(fù)雜。 但歸納起來，主要分為兩個階段，即脫水階段和脫水后產(chǎn)物繼續(xù)變化階段。 高嶺土

23、進行鍛燒時在110°c左右排出各種吸附水；110400°c時排出 層間水；從450°c開始，高嶺土中的輕基以蒸汽狀態(tài)溢岀，到950°c左右 完成脫輕，這時高嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)槠邘X石，即由水合硅酸鋁變成由三氧化鋁 和二氧化硅組成的物質(zhì)；鍛燒溫度925°c左右，偏高嶺石開始變成無定形 的硅鋁尖品石，至980°c左右完成硅鋁尖品石的相轉(zhuǎn)化；但鍛燒溫度達到 1100°c以后，偏高嶺石已發(fā)生變化；鍛燒溫度升至1500°c后，偏高嶺石己 經(jīng)莫來石化，是一種燒結(jié)的耐火熟料或耐火材料。影響高嶺土鍛燒的因素 很多，主要因素有：入料粒度、鍛

24、燒溫度、鍛燒時間、鍛燒氣氛等（。4.微生物法不同種類的微生物（細菌、真菌等）具有從氧化鐵（褐鐵礦、針鐵礦等） 一中溶解鐵的能力，利用微生物的溶鐵能力，可將高嶺土中所含的鐵雜質(zhì) 除去。目前已研制出一種兩步處理方法：首先利用nh4n03> kh2po4、 mgs04 - 7h20和糖蜜在ph=7條件下,將菌株在30°c下,調(diào)節(jié)糖漿的初始濃 度高于1509/l吋，最終的ph值總是小于2,置于營養(yǎng)媒介中培養(yǎng)514d, 制備培養(yǎng)液（即浸出劑），培養(yǎng)所需的時間取決于培養(yǎng)方法和介質(zhì)中糖漿的 初始濃度。浸出劑制備好后，在90°c下用浸出劑浸出高嶺土，在適當(dāng)?shù)膇寸 間內(nèi)可以浸出高嶺土中

25、的部分鐵。對含黃鐵礦的高嶺土，用氧化亞鐵硫桿 菌微生物增白效果較好。微生物增片法，除鐵率高，白度提高幅度人。 微生物除鐵法的成本是常規(guī)提純方法除鐵直接成本的1/10,白度優(yōu)于化學(xué) 法。13課題研究內(nèi)容及技術(shù)思路本論文研究的主要目的是以烏海煤系高嶺土為原料，對其進行一系列 的增白試驗研究，從而得出適用于該煤系高嶺土增白最佳的工藝條件，確 定合理有效的工藝流程。高嶺土的增白方法依原礦中擬除去雜質(zhì)的種類、賦存狀態(tài)、嵌布粒度 及所要求的產(chǎn)品質(zhì)量指標而定。通過分析知烏海煤系高嶺土原礦中高嶺石 族礦物含量高，主要的染色雜質(zhì)為碳質(zhì)和有機質(zhì)及鐵、鈦礦物。碳質(zhì)和有 機質(zhì)是主要的染色質(zhì)，燉燒可以有效除去。鐵、鈦礦

26、物大多嵌布粒度較細, 具用弱磁性，可以采用高梯度磁選除去。本論文中的研究內(nèi)容主要包括：(1) 通過化學(xué)成分分析、xrd、白度、礦物組成等多種分析手段，對烏 海煤系高嶺土樣品進行分析，了解它的礦物特性和染色雜質(zhì)的賦存狀態(tài)。(2) 高梯度磁選除鐵、鈦礦物實驗研究。通過條件試驗和對比試驗， 確定高梯度磁選試驗的工藝條件和主耍參數(shù)，如礦漿濃度、磁場強度、磁 選介質(zhì)等。（3）熾燒除碳質(zhì)和有機質(zhì)實驗研究。通過條件試驗和對比試驗，找出 適合應(yīng)用于烏海煤系高嶺土的燉燒時間、懶燒溫度、添加劑用量等工藝條 件和主要參數(shù)。（4）通過增白效果的對比，最后提出生產(chǎn)技術(shù)可行，經(jīng)濟合理的推 薦工藝流程。根據(jù)烏海煤系高嶺土的

27、性質(zhì)和特征，擬綜合采用高梯度磁選加懶燒的 增白方法，其技術(shù)工藝流程如圖1-2所示。原礦研磨（-200目）制漿高梯度磁尾礦過濾鍛燒產(chǎn)品圖1-2 技術(shù)工藝流程14課題研究的目的和意義煤炭行業(yè)開發(fā)利用煤系高嶺土具有以下有利的條件：(1)開發(fā)煤系高 嶺土可與煤炭生產(chǎn)同步進行，不必重新建礦，充分利用了煤礦原有的生產(chǎn) 系統(tǒng)，具有投入少、生產(chǎn)快、成本低等有利因素；(2)從煤中選出高嶺土 礦石不僅提高了煤炭的質(zhì)量，而且減少了砰石占地所引起的環(huán)境污染；(3) 開發(fā)利用煤系高嶺土對煤礦實行煤炭綜合開發(fā)，提高煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益， 促進煤炭企業(yè)經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變具有重要的意義。目前，煤炭行業(yè)中高嶺土廠生產(chǎn)的高嶺土產(chǎn)品多

28、數(shù)為初級產(chǎn)品，有的 甚至出售原礦。產(chǎn)品白度差、粗粒含量高、細度不夠、品種規(guī)格少，一般 為200目的生粉或鍛燒粉，主要應(yīng)用于陶瓷、建筑和耐火材料，產(chǎn)品缺乏 市場競爭力。烏海煤系高嶺土由于含碳質(zhì)和有機質(zhì)及鐵、鈦礦物，使其呈灰色，影 響了其白度，限制了它的應(yīng)用。為了適應(yīng)市場需求，通過高梯度磁選除鐵、 鈦礦物和熾燒釋放碳質(zhì)和有機質(zhì)，提高該煤系高嶺土的白度，可以獲得高 檔次、高附加值的產(chǎn)品，實現(xiàn)高嶺土的深加工和經(jīng)濟價值的提高，使增白 后的高嶺土能更好應(yīng)用在各個領(lǐng)域。在鍛燒時高嶺土發(fā)生相變，提高煤系 高嶺土的化學(xué)反應(yīng)活性。經(jīng)過鍛燒的高嶺土具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電絕緣性 好，熱穩(wěn)定性高，比表面積大，密度小等特點

29、，廣泛的應(yīng)用于造紙、橡膠、 塑料、石化、特種陶瓷、航空材料等工業(yè)部門。第二章烏海煤系高嶺土特征分析2.1化學(xué)成分全分析化學(xué)成分全分析采用湘潭湘儀儀器有限公司生產(chǎn)的gkf-vt型硅酸鹽 化學(xué)成分快速分析儀進行分析，所測項目包括：al203> sio2> n/0、&0、 fe2o3> ti()2、cao和館0以及灼減量。所測試樣過200目篩后在烘干箱于 200°c烘干，并在干燥器中冷卻至室溫后備用。測試后試樣的主要化學(xué)成 分見表3-1。表3-1化學(xué)成分分析結(jié)果項目sio2a12o3fso3tio2caomgonaoojk2o燒失量指標2.2 x射線衍射法物相分析x射線