高岭土矿选矿加工方法概述*

王明俊

(咸阳非金属矿研究设计院有限公司 陕西 咸阳 712021)

前言

高岭土(又称观音土、白鳝泥、膨土岩、斑脱石、甘土、皂土、陶土、白泥)是一种含铝的硅酸盐矿物，颗粒细腻，呈白色软泥状，多无光泽。其化学成分相当稳定，被誉为“万能石” ，质纯时颜白细腻，如含杂质时可带有灰、黄、褐等色。外观依成因不同，可呈松散的土块状及致密状态岩块状。其化学式为Al2O3-2SiO2-2H2O；密度为2.54～2.60 g/cm3；熔点约1 785 ℃；具有可塑性，湿土能塑成各种形状，并能长期保持不变。根据不同成矿作用所体现的成矿地质、赋存特征和矿石物质组分等方面的差异，可划分为3种类型、6种亚类型。分别为：

(1)风化型：又可分为风化残积亚型和风化淋积亚型。

(2)热液蚀变型：又分为热液蚀变亚型和现代热泉蚀变亚型。

(3)沉积型：又分为沉积和沉积-风化亚型及含煤地层中高岭石粘土岩亚型。

根据其质地、可塑性和砂质的质量分数分为3种类型：

(1)硬质高岭土。质硬，无可塑性，粉碎细磨后具可塑性。

(2)软质高岭土。质软，可塑性较强，砂质质量分数<50%。

(3)砂质高岭土。质松软，可塑性较弱，砂质质量分数>50%。

目前我国高岭土矿点有700多处，对200处矿点探明储量为30亿t，矿点较为分散，品位不高。其中煤系高岭土16.7亿t，主要分布在中国北方的东北、西北的石炭一二叠纪煤系中，以煤层中夹矸、顶底板或单独矿层形式存在，而且煤系高岭土由于属于煤的伴生矿，难以大规模开采利用。非煤系高岭土1996年探明工业储量14.32亿t。

质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等行业，工业和农业所必需的矿物原料。有报道称，日本还有将高岭土用于代替钢铁制造切削刀具、车床钻头和内燃机外壳等方面的应用。特别是最近几年，现代科学技术飞速发展，使得高岭土的应用领域更加广泛，一些高新技术领域开始大量运用高岭土作为新材料，甚至原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温瓷器部件，也用高岭土制成。

根据高岭土的成因和种类不同，高岭土矿中常常含石英、长石、云母，还会有数量各不相同的金属氧化物(钛的氧化物、铁的氧化物)、有机物和碳质等影响高岭土白度的染色物质。因此，高岭土必须经过选矿加工后才能够在工业和农业等方面应用。高岭土选矿加工主要包括除砂、除铁、除硫和煅烧等项目。让高岭土更好地应用在各个行业。

1 选矿加工

由于各个地方的高岭土矿的成因和种类的不一样，其中所含的伴生矿物杂质就有所不同，因此其选矿加工的方法就有所区别。因此，在对矿物物质构成了解的情况下，选矿加工方法的选取就要有所差异，要因矿而定。

1.1 水介质浮沉法

水介质浮沉法是指在用水作为介质的条件下，利用各种矿物在水中的浮沉速度和溶解度的不同，把有用矿物和杂质矿物分离开来的一种选矿提纯加工方法。目前，此种方法主要用于高岭土矿中含有石英等砂质矿物的选矿提纯，在我国很多的高岭土生产企业都采用此种方法。此方法简单、易操作，经济成本低；但是，此种方法主要去掉石英、长石、云母等碎屑矿物和岩屑等较粗粒的杂质，同时也可除去部分铁钛矿物。对密度和溶解度与高岭土相似的杂质矿物无法去除，白度提高的不是很明显，适合于较为优质的高岭土矿的选矿提纯。

1.2 分级

分级就是利用矿物颗粒的大小或密度的差别来分离矿物，根据不同的情况，分级方法则不尽相同。若组成矿浆的矿物粒度相差大，则一般用筛网分级；若相近，则据其密度差别进行选别。常用的分级设备有振动筛、水簸、水力旋流器和离心机等。分级的作用和水介质浮沉法基本相同，主要是用来除去高岭土矿中的长石和石英等杂质矿物，使得高岭土的纯度和煅烧白度得以提高。

1.3 磁选除铁

磁选是利用磁力清除物料中磁性金属杂质的方法。磁选的应用则是利用各种矿石或物料的磁性差异，在磁力及其他力作用下进行选别的过程。对除去磁铁矿和钛铁矿等高磁性矿物或加工过程中混入的铁屑等较为有效。几乎所有的高岭土原矿都含有少量的铁、钛矿物，主要有铁的氧化物、钛的氧化物、钛铁矿、菱铁矿、黄铁矿、云母和电气石等。这些着色杂质通常具有弱磁性，这样即可用磁选方法除去这些有害杂质。

1.4 浮选

“浮选(Flotation)”一词，是漂浮选矿的简称。浮选是指根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，从矿石中分离有用矿物的技术方法。浮选法提纯高岭土应用十分广泛，目前工艺和设备也在不断改进、更新，使得高岭土精矿获得更高的白度，从而满足工业需要。高岭土的浮选目的是除去有颜色的矿物，提高它的白度，一般可分为载体浮选和无载体浮选法(TREP法和ECCI法等)。

高岭土的选矿方法最初是载体浮选，之后又开发出无载体浮选工艺。高岭土浮选所用捕收剂主要是十二烷胺、三乙醇胺和吡啶等脂肪酸类，目前也有用羟肟酸作为高岭土浮选的捕收剂，并以木素磺酸钠或钙作调整剂。介质pH值影响较大，在酸性介质中(pH值小于3)，高岭土的品位可达80%以上，回收率可达60%～68%。还可采用超细粒浮选，目的是为了分选那些难于用泡沫浮选处理的微细颗粒，即采用小于44 μm的载体矿物，使可浮的微粒附着在载体矿物上，随泡沫产品分离。载体矿物可用方解石、重晶石、硫磺等。超细浮选没有专门药剂，一般与去除原矿中杂质采用相同的浮选药剂，并采用水玻璃作分散剂，以提高分选效果。目前，国内外高岭土浮选已经被较为普遍的使用，效果很好。

1.5 化学提纯

化学提纯就是利用矿物中含有某些伴生杂质矿物具有酸溶性或者碱溶性等特性，而利用酸或者碱进行溶解剔除的一种方法。铁矿物和钛矿物是高岭土中最常见的着色物质，每种高岭土中均有不同程度的分布，常见铁、钛矿物包括：黄铁矿(FeS2)、褐铁矿(Fe2O3·nH2O )、赤铁矿(Fe2O3)、菱铁矿(FeCO3)、磁铁矿(Fe3O4)和氧化钛(TiO2)等，其中以三价铁最常见，这些铁、钛矿物会使高岭土呈现不同程度的灰色、褐色、粉红色等，使高岭土白度降低。由于铁、钛矿物性质不同，可以采用不同的提纯工艺。对于高铁、钛量高岭土则可采用还原法、氧化还原法、酸浸、还原络合法和等方法进行选矿提纯增白，其中以还原络合法最为有效，常用的药剂有次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾、盐酸、硫酸和草酸等。目前，国内外很多的提纯漂白工艺大多都采用化学提纯工艺，此种工艺比漂白剂直接漂白节省成本，提纯白度高。但是，化学提纯对环境还是有一定的影响，并且可能影响高岭土原有的性质。

1.6 微生物法

矿物的微生物提纯加工技术是一个比较新的矿物加工课题。其显著特点是投资比较少、成本低、能耗小、环境污染的程度较低。矿物的微生物加工提纯技术包括微生物浸出技术和微生物浮选技术。矿物的微生物浸出技术是利用微生物与矿物之间的深度作用，是矿物晶格破坏，从而使有用组分溶解出来的一门提取技术。高岭土中含有的氧化黄铁矿及其他硫化矿就可以利用微生物提出技术进行提纯加工。常用的微生物有氧化亚铁硫杆菌和铁还原杆菌等。微生物法成本低，环境污染小不会影响高岭土的物理化学性质，是高岭土矿的一种具有发展前景的新的提纯增白方法。

1.7 漂白

用作颜料、填料和涂料的高岭土，其白度和亮度的高低直接影响其价值的高低。所谓的漂白即是采用不同手段使高岭土的白度增高。具体方法有磁选漂白、浮选漂白、化学漂白等。

1.8 超细磨矿

为了满足造纸、塑料和橡胶制品等工业对高岭土有较高细度的要求，就必须增加高岭土的细度，从而提高产品的质量。超细磨矿工艺主要有磨剥法、高压挤出法、气流粉碎法。

1.9 煅烧加工

对于煤系高岭岩要进行煅烧。因为煅烧能脱除炭质、提高白度，是选矿必不可少的工艺，是改善高岭土性能的特殊加工方法。造纸涂料工业使用煅烧高岭土可以增加散射力和遮盖率，提高油墨吸咐速度。用于电缆填料可增加电阻率，在合成4A沸石、生产氯化铝及冰晶石工业中，煅烧可以增加高岭土的化学活性。高温煅烧能增加白度，可部分代替价昂的钛白粉。

1.10 表面改性

高岭土用于塑料、橡胶、油漆、电缆的填料，为使其与各种有机高分子材料容易均匀地分散，并更牢固地结合，需在高岭土表面包覆一层有机偶联剂，此过程称为表面改性。改性效果好的高岭土是疏水的，它漂浮在水的表面而不下沉。

除此之外，可能还有其他高岭土的选矿提纯加工方法，但大都没有广范的应用在工业生产中，还需要进一步的研究和开发。

2 结语

高岭土的选矿提纯加工方法主要的目的是使高岭土的品味增加，纯度提高，白度提高。综上所述，目前高岭土的选矿提纯增白方法主要有：物理法、化学法和物理化学法。物理法主要有水介质浮沉法、分级、磁选和超细磨矿等；化学法主要有浮选、化学提纯、微生物法漂白、煅烧加工和表面改性等；物理化学法主要有浮选等，也可以物理法和化学法配合使用；这些选矿提纯增白技术不尽相同，各有利弊，在高岭土工业领域可灵活应用，使得高岭土行业能够更好的发展。