高岭土中的铁杂质去除—化学法综述

高岭土是以高岭石、埃洛石、地开石、珍珠陶土等高岭石族矿物为主的地质集合体，并包含其他土矿物（蒙脱石、伊利石等）和非黏土矿物。自然界中各个产地的高岭土组分互有差异，纯净的高龄为白色，含有杂质的高岭土呈灰白色、淡黄色或粉红赤红色。

在高岭土生产提纯中，除铁是很重要的一步，杂质含量的影响高岭土的质量。造纸行业要求铁含量不能超过8%，橡胶行业必须在7%以下，高级电子元件不能超过2%，因此需要采用多种工艺除去高岭土中的铁。

化学法处理高岭土种类多样，主要包括直接酸浸法、氧化浸出法、还原浸出法、氧化—还原联合浸出法、氯化焙烧法等。不同于物理法只能除去高岭土中的自由铁，化学法对高岭土中自由铁和结构铁均有一定去除效果，例如酸溶法利用高浓度 H+ 可破坏含铁矿 物晶格中的 Fe-O 键和硅酸盐包裹体，促进铁的释放溶解；氧化还原法利用电子转移作用可破坏 Fe-S 键 并将铁杂质转化为高溶性的 Fe2+。

1 高岭土直接酸溶法

直接酸溶法利用硫酸、盐酸、草酸等浸出剂或 络合剂与高岭土作用，将铁杂质转化为溶解态离子， 从而实现高岭土和杂质铁分离。

硫酸在三种酸中成本最低，但会破坏高岭石晶体结构，从而影响高岭石形貌和物理性能； 盐酸对高岭石晶体结构影响较小，但具有一定腐蚀性，且易挥发引起环境恶化；草酸具有较强的酸性、 良好的络合特性和还原能力，可以溶解高岭石晶格中 的结构铁而不影响其物理性能，并通过还原和配位反 应消除产物阻滞层，被认为是最有前途的除铁剂。

直接酸溶法对去除高岭土中的铁氧化矿杂质比较有效，但对于硫化铁矿杂质，该方法去除效果不佳。

2 高岭土氧化浸出法

高岭土中的硫化铁矿杂质在酸液中较为稳定，但在 H+ 和氧化剂的协同作用下可转化为溶解态的亚 铁离子，经过滤、洗涤后完成脱除。常用氧化剂包 括次氯酸钠、高锰酸钾、双氧水、氯气、臭氧等。

3 高岭土还原浸出法

高岭土中的赤铁矿、褐铁矿等天然铁矿物晶体，常需要经过还原转化才能充分脱除。常用的还原方法主要有保险粉还原和二氧化硫脲法。

二氧化硫脲是一种强还原剂，相对于传统的保险粉，它具有更高的稳定性和更强的还 原能力，可以将高岭土中的不溶性 Fe3+ 还原为可溶 性 Fe2+，使得高岭土的白度增加。但是，二氧化硫脲的强还原能力只有在强碱性或加热条件下才能发挥，导致运行成本较高。

相比氧化浸出法，还原浸出法对褐铁矿、赤铁 矿等铁杂质去除效果更好，且能在一定程度破坏高 岭石的晶体结构，实现结构铁的脱除，但还原剂的 成本普遍较高，且还原酸浸反应对高岭土的塑性和 耐火性会造成负面影响

4 高岭土氧化—还原浸出联合

高岭土中铁矿物杂质种类繁多，单独采用氧化 浸出、还原浸出等方法难以达到理想的除铁效果。 因此，部分学者提出了氧化—还原浸出联合的除铁 方法，先将黄铁矿、磁铁矿等矿物中的铁氧化成 Fe(III)，再用通过还原酸浸将其除去。

氧化—还原浸出联合的方法除铁增白效果显著， 且操作灵活多变，对复杂原料适用性较强，不足之 处是流程比较繁琐，且由于氧化、还原交替进行， 药剂消耗量较大。

5 高岭土氯化焙烧法

氯化焙烧法也称作氯化挥发法，通常以固态氯 盐或氯气为氯化剂，在碳还原剂协助下对高岭土进 行焙烧，使其中的铁、钛杂质分别转化为高温易挥 发的 FeC12、FeCl3、TiCl4 等，以此实现铁、钛杂质的气化脱除。

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