【技术】高岭土选矿中的除砂、除铁除硫和煅烧工艺

高岭土，一种以含铝硅酸盐为主要成分的天然粘土矿物，因其独特的物理和化学性质，在工业领域中扮演着重要角色。这种矿物以其细腻的颗粒、白色软泥状的质地和稳定的化学成分而闻名，被广泛用于造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药乃至国防等多个行业。随着科技的进步，高岭土的应用范围更是扩展到了高新技术领域，包括原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温部件。

高岭土的化学成分相对稳定，纯度高时呈白色且质地细腻。然而，当含有杂质时，颜色可能呈现灰色、黄色或褐色。这些杂质主要来源于矿石中的石英、长石、云母以及金属氧化物等，它们的存在会影响高岭土的白度和应用性能。因此，高岭土在应用前必须经过一系列的选矿加工过程，以提高其纯度和适用性。

选矿加工是提高高岭土品质的关键步骤，包括除砂、除铁、除硫和煅烧等。这些工艺不仅去除了影响高岭土性能的杂质，还提升了其在各个应用领域中的表现。

水介质浮沉法是高岭土选矿中常用的一种方法，它利用矿物在水中的浮沉速度和溶解度差异来分离有用矿物和杂质。这种方法简单易操作，成本较低，尤其适用于去除石英、长石、云母等较粗粒的杂质。尽管如此，对于与高岭土密度和溶解度相似的杂质，这种方法的去除效果有限。

分级是另一种重要的选矿工艺，它根据矿物颗粒的大小或密度差异进行分离。常用的分级设备包括振动筛、水簸、水力旋流器和离心机等。分级能有效去除长石和石英等杂质，提高高岭土的纯度和煅烧白度。

磁选除铁是利用磁力清除物料中磁性金属杂质的方法，尤其适用于去除磁铁矿和钛铁矿等高磁性矿物。几乎所有的高岭土原矿都含有少量的铁、钛矿物，这些着色杂质通常具有弱磁性，可以通过磁选方法除去。

浮选是高岭土选矿中另一种重要的方法，目的是去除有颜色的矿物，提高高岭土的白度。浮选可以分为载体浮选和无载体浮选，使用的捕收剂主要是脂肪酸类，如十二烷胺、三乙醇胺和吡啶等。浮选过程中，介质的pH值对高岭土的品位和回收率有显著影响。

化学提纯则是利用矿物中含有的某些伴生杂质矿物具有酸溶性或碱溶性等特性，通过酸或碱溶解剔除的方法。铁矿物和钛矿物是高岭土中最常见的着色物质，可以采用不同的提纯工艺，如还原法、氧化还原法、酸浸、还原络合法等。

微生物法是一种新兴的矿物加工技术，它利用微生物与矿物之间的相互作用，破坏矿物晶格，使有用组分溶解出来。这种方法投资少、成本低、能耗小，且环境污染程度较低。

漂白是提高高岭土白度的重要步骤，直接影响其在颜料、填料和涂料等领域的应用价值。漂白方法包括磁选漂白、浮选漂白和化学漂白等。

超细磨矿是为了满足造纸、塑料和橡胶制品等工业对高岭土细度的高要求而采用的工艺。超细磨矿工艺包括磨剥法、高压挤出法和气流粉碎法等。

煅烧加工是改善高岭土性能的特殊加工方法，尤其对于煤系高岭岩，煅烧能脱除炭质、提高白度。煅烧高岭土在造纸涂料工业中可以增加散射力和遮盖率，提高油墨吸附速度。

表面改性是为了让高岭土更好地与有机高分子材料结合，需在高岭土表面包覆一层有机偶联剂。改性后的高岭土具有疏水性，能漂浮在水面而不下沉，从而提高其在塑料、橡胶、油漆、电缆等领域的应用性能。

总之，高岭土的选矿加工是一个多步骤、多方法的综合过程，旨在提高其纯度、白度和应用性能，以满足不同工业领域的严格要求。随着技术的不断进步，高岭土的加工工艺也在不断优化，以适应日益增长的应用需求。