高岭土漂白的新途径酸溶氢气还原法.docx
- 文档编号:4833685
- 上传时间:2022-12-10
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:19.52KB
高岭土漂白的新途径酸溶氢气还原法.docx
《高岭土漂白的新途径酸溶氢气还原法.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高岭土漂白的新途径酸溶氢气还原法.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高岭土漂白的新途径酸溶氢气还原法
高岭土漂白的新途径—酸溶氢气还原法
第27卷第1期
1998年3月
中国矿业大学
JournalofChinaUniversityDfMining&Technology
V01.27No.1
Mar.1998
一}欧
高岭土漂白的新途径——酸溶氢气还原法
霞一张连信张兴
(中国矿业大学能源利用与化学工程系徐州221008)
李新华
(山东省菏泽市拜葆面面—-菏泽274000)
‘7j’&
摘要在对传统的高岭土化学漂白方法进行试验比较和研究的基础上,探索出一种新的高岭土漂
白方法——酸溶氢气还原法.系统研究了影响漂白效果的各种因素,并对漂白后的产品进行了分
‘
鐾娄霉’且行管关蝴,塑缎’中围分类号TD873.2.
第一作者简介陈霞,女,1964年生,讲师,I学硕士
高岭土(Kaobn)是以高岭石族矿物为主要成分
的软质粘土,由于首先发现于我国江西省景德镇附
近的高岭地方而得名.
高岭土以其洁白的基色,优异的工艺性能,如分
散性,可塑性,耐火性等,而广泛地应用于陶瓷,造
纸,橡胶和耐火材料等许多工业部门.不同的工业部
门,对高岭土质量要求不尽相同,但其中大都涉及到
对白度的要求,尤其是造纸行业对高岭土白度要求
很高,白度值越高越好.
纯净高岭土呈白色,其化学式为Al0?
2SiO
?
2H.O,理论的化学组成以重量百分比表示为:
sjO246.54,A1O339.5O%,H2O13.96.在自然
界中完全由高岭石族矿物组成的单矿岩高岭土极
少,绝大多数都含有其它矿物杂质,如蒙脱石,伊利
石,黄铁矿,氧化铁矿物等.反应在化学成分上,主要
的氧化物如SiO,A1Oa等都偏离高岭土的理论值,
而出现其它元素氧化物如FeO,TiO和有机碳等,
因而使天然高岭土可呈灰,黄,褐,红,蓝,绿等色,大
大限制了高岭土的应用范围.
因此,如何提高高岭土的白度,一直是国内外研
究的热点和难点.在漂白技术方面,我国尚处于研究
阶段,所采用的主要方法是保险粉还原法,而国外普
遍采用的是复合漂白法.为探索高岭土新的高效漂
白方法,作者首先对国内外传统的漂白方法进行了
收稿日期1997—04—17
试验,并进行了系统的比较分析,进而提出了新方法
——
酸溶氢气还原法.
1传统漂白方法的不足
1.1保险粉还原法
氧化铁是影响高岭土白度最常见的杂质之一.
早在五十年代,密执尔BD和迈呈吉?
贝RC就提
出用保险粉去除粘土中的氧化铁,现在英美等国高
岭土精选厂大都采用此海
保险粉学名连二亚硫酸钠或低亚硫酸钠,分子
式为NaSO.它是一种强还原剂在矿浆中加入保
险粉,它能与高岭土中的氧化铁作用,把不溶于水的
三价铁还原成为溶于水的二价铁离子Fe,经过滤
洗涤即可除去,而达到除铁提高白度的目的.反应式
为
F2O3+Na2S2O4+H2SO’
一
Ha2SO4+2FeSOa+H2O
影响这一反应的因素较多,如强度,矿浆浓度,
反应时间,酸度,保险粉用量,加药制度以及添加剂
等.
经作者多次试验,在最佳条件下用保险粉漂白
的高岭土,其白度仅由64.6提高到72.经分析,漂
白效果不理想的主要原因是在酸度较低时保险粉的
稳定性降低,发生分解反应
100中国矿业大学第27卷
2[S2O5一]+4H一3SO2+s+2HO,
3Esof~]+6H一5SO:
+H2S+2H2O,
SO.与HzS进一步反应,生成单质硫沉淀:
2H:
s+sO2=3S++2H:
O.
这些副反应的发生,既浪费药剂,又影响产品质量.
另外,漂白后的高岭土如果得不到及时有效地洗
涤,会造成产品返黄].
1.2酸浸漂白法
酸浸漂白法的实质是用适当的酸溶剂(如盐
酸,硫酸等)处理高岭土,溶解杂质铁,以达到除铁
漂白的目的].
试验表明,增大酸的浓度,提高浸出温度,可明
显提高脱铁率,如表l所示.
裹1高岭土酸漫漂白试验数据
TaMelExperimentaldataoftheacid-so~kedkaolin
从表1可以看出,提高浸出温度,脱铁率的提
高是以高岭土晶格受损为代价的.尽管经酸溶法漂
白过的高岭土白度提高幅度较大,如除铁率在
7o以上时,白度可大于85,但是,由于在溶铁的
同时高岭土中有用成分铝被同时溶出,而破坏了其
部分晶格,降低了高岭土的品位.
在对传统的高岭土化学漂白方法进行试验比
较和研究的基础上,为了克服传统方法的缺点,提
高化学漂白的效果,作者探索出一种新的高岭土漂
白方法——酸溶氢气还原法.
2.1基本原理
欲除掉高岭土中有色的三价铁的氧化物达到
漂白的目的,用酸和还原剂将不溶于水的三价铁的
氧化物转化为可溶于水的化合物是必不可少的.
为了避免酸溶法在溶铁的同时也溶铝的缺点,
减少溶液对环境的污染,我们在盐酸,硫酸,或草酸
等介质中加入适量的锌粉或铝粉作为还原剂,取得
了良好的漂白效果.
酸溶氢气还原法的实质,首先是用酸将高岭土
中三价铁的氧化物转化到溶液中,再由酸与活泼金
属作用所产生的氢气将三价铁离子还原成可溶于
水的二价铁离子,而后过滤除去.所以,在该方法中
酸有两个方面的作用;其一,作溶剂将高岭土中三
价铁的氧化物转化到溶液中,如用盐酸溶解,其反
应式为
F2O3+6HCI一2FeCI3+3H2O.
其二,与活泼金属发生置换反应产生氢气,作为还
原剂,现以锌粉为例,与酸的反应式为
Zn+2HCI=ZnCI2+H2十,
zn+H2sO4一ZnSO’+H2牛,
Zn+H.04一ZnCO+HP十.
所产生的氢气可将溶液中的三价铁离子还原成易
溶于水的二价铁离子,同时,氢气还有可能直接与
未被酸溶解的Fe.q发生反应.其反应式为
2Fe+H2—2Fe+2H,
Fb2O3+3H2—2Fe+3H2O,
2.2实验
选用徐州矿务局夹河煤矿高岭土公司所产
325日煤系高岭土,白度为64.4,含铁2.36,在不
同条件下进行实验.
2.2.1酸溶剂的选择
用于浸出铁的酸溶剂可用盐酸,硫酸或草酸,
经试验除铁效果最好是硫酸,其次是盐酸,草酸效
果最差,见表2.
表2不同酸溶剂濑白散果比较
Table2Comparisonofbleachingin
dfffea’entacidsolvents
2.2.2酸浓度的影响
实验表明,随着矿浆溶液酸度增大,漂白效果
提高,见表3.
2.2.3还原剂用量和加药制度的影响
随着还原剂用量的增多,开始自度有提高的趋
势,但还原剂过多时,白度则下降.实验表明,当锌
粉或铅粉的用量为0.1~0.2时比较合适.当
还原剂用量一定时,加药制度对漂白效果亦有显着
的影响,如图1所示.
第1期陈霞等:
高岭土漂白的新途径——酸溶氢气还原法101
表3酸度对漂白效果的影响
Table3Effectofacidonbrightness
图1加药制度对漂白效果的影响
Fig.1Effectsofwaysofaddingchemicalagentonbleaching
2.2.4漂白反应时间的影响
在其他条件一定的情况下,随着漂白反应时间
的延长,漂白效果提高.一般90min即可完成漂
白,为了消除残存的还原剂,再延长30min效果更
好,如图2所示.
0.5l_01.52.0
反应时问/h
图2反应时对漂白效果的影响
Fig.2Effectsofreactiontimeonbleaching
2.3结果及分析
对酸溶氢气还原法经大量实验,得出了最佳漂
白参数,当矿浆浓度为3o,漂白反应时间为
1.5h,温度为7O℃时,漂白介质以1OHCI一
0.1zn粉为最好,除铁率可达7o以上.产品经
化学分析和白度测定结果见表4.
表4漂白前后化学成分殛白度比较
Table4Chemicalcompositionandbrightnesscomparison
ofkaolinbeforeandafterbeingbleached
对漂白前后的高岭土试样进行x射线衍射分
析,如图3,图4,从两图比较可以看出,漂白前后高
岭土的晶体结构无明显差别,说明酸溶氢气还原法
溶铝率很低,—般小于1.
从表4还可以看出,煅烧可使高岭土的白度提
高2o左右,说明有机物对高岭土(特别是煤系高岭
土)白度的影响特别突出].
图3缫1;『铁的高岭土的X射线衍射图
Fig.3X-raydiffractionanalysisfortheiron
composilif).1)fkaolinbeforebeingbleached
图4处理后高岭土的X射线衍射图
Fig.4X—raydiffractionarmlysisforthekaolin
afterbeingtreatedwithacidd~ssolued
hydrogenreductionmethod
102中国矿业大学第27卷
s结论星.簧蓑譬
酸溶氢气还原法的除铁率明显高于传统的漂外,该法经济可行具有广阔的应用前景?
参考文献
马兰芳.高岭土漂白研究.非金属矿,1987?
(5):
26~29
王宜明.应用螯合物强化高岭土漂白-矿产综合利用t1989t(4):
49~5o
魏克武,李旺华.高岭土酸浸除铁.非金属矿t1992,
(2):
49~53
斯瓦普纳巴苏.高岭土化学脱色综述.余洋译.非金属矿t1988,(6):
38~39
WeymanH.Dunaway.Sandersville,Ga.高岭土煅烧方法.樊金科译?
国外非金属矿,1989,
(2):
31~37
NewWayforBleachingKaolin
Acid—DissolvedHydrogenReductionMethod
ChenXiaZhangLianxlnZhangXing
rDepartmentofCoalP~eparationandUtilization?
CUMT?
Xuzhou221008)
LiXinhua
fShandongHe∞EnvironmentBureau,Heze274000)
AbsIranBased0nthetraditionalwaysofbleachingkaolin,anewwayoIacid—dissolvedhydrogenreduction
method.fbleachingkaolinisdeveloped;severalfactorsotinfluencingthewhitenessaresystematicallystud一
.
Thetestsf.rbleac:
hedkaolinshowthatthenewmethodiseconomicallyfeasible.
Keywordskaolin.bleach,ealcins
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高岭土 漂白 新途径 氢气 还原法