一般对高岭土进行提纯的目的有两个:一是去除有害有色杂质,如铁矿物、钛矿物和有机质等,以提高高岭土产品的白度;二是去除砂质矿物,如石英、长石等,以提升高岭土产品的品质,进而拓展应用广度及深度,获取更好的经济效益。

目前,高岭土主要的提纯方法有重选、磁选、浮选、化学浸出、漂白和焙烧等,具体工艺需根据原矿中拟去除杂质的种类、赋存状态、嵌布粒度及所要求的产品质量指标而定。

1.高岭土重选提纯

重选原理:利用高岭土和脉石之间的密度和粒度差异。

重选目的:去除轻质的有机质,以及石英、长石和含铁钛锰等元素的高密度杂质。

常用设备或药剂:水利旋流器、离心机,分散剂(碳酸钠、六偏磷酸钠)

实践表明:重选提纯高岭土是行之有效的,以小锥角旋流器组或离心机替代高岭土提纯流程中的洗涤和筛分作业,既能实现洗涤和分级的目的,还可以去除部分杂质,具有较好的应用价值。

2.高岭土磁选提纯

磁选原理:利用高岭土与赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿和金红石等脉石矿物的磁性差异。

磁选目的:去除赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿和金红石等染色杂质。

常用设备或药剂:各类磁选设备。

磁选提纯工艺解决了因含铁量高而不具备商业开采价值的低品质高岭土资源的开发利用问题,超导磁选机更是可以直接处理含杂质较多的高岭土。但单一的磁选作业也难以获得高品质的高岭土产品,目前还需要配合化学漂白等其他工艺来进一步降低高岭土产品的含铁量。

3.高岭土浮选提纯

浮选原理:利用高岭土与脉石矿物之间表面性质的差异。

浮选目的:处理杂质较多和白度较低的高岭土原矿,去除其含铁、钛和碳杂质,以实现对低品级高岭土资源的综合利用。

常用设备或药剂:浮选机、浮选柱,捕收剂、起泡剂、抑制剂。

浮选可使高岭土的白度明显提升,但其不足之处在于需要添加化学药剂,造成生产成本增高,且易对环境造成污染。

4.高岭土化学浸出提纯

浸出原理:通过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,如酸法浸出和微生物浸出法。

浸出目的:用于低品位高岭土的降铁提纯,如去除赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等。

常用设备或药剂:硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸、草酸、磷酸,微生物等。

5.高岭土漂白提纯

漂白原理:通过改变高岭土中有害元素的价态,将其转化为可溶解物,进而洗涤去除,如将难溶解状态的铁,转化为可溶解状态的铁,通过洗涤流程去除。

漂白目的:去除含铁杂质,大幅提升高岭土产品的白度。

常用设备或药剂:次氯酸钠、高锰酸钾和过氧化氢、连二亚硫酸钠、草酸等。

化学漂白法生产成本较高,多用于对经过除杂的高岭土精矿的进一步提纯。

6.高岭土焙烧提纯

焙烧原理:利用高岭土与杂质之间化学成分和反应活性的差异,进行高温焙烧、磁化焙烧或氯化焙烧。

焙烧目的:去除高岭土中的含碳杂质、含铁杂质、金属元素以及硫化物等。

常用设备或药剂:回转窑、焙烧炉,氯化剂等。

该方法可以使高岭土白度大幅提升,并提高煅烧产品的空隙体积和化学反应活性,从而获得较高品质的高岭土产品,但能耗较大。

实践表明,单一的提纯工艺难以获得高品质的高岭土产品,特别是处理低品级煤系高岭土以及矿石组成复杂的高岭土。因此,在实际生产中常采用多种提纯工艺相结合的联合流程来提高高岭土产品质量。