高嶺土作為一種性能優(yōu)良的工業(yè)礦物，廣泛應(yīng)用于陶瓷、造紙、橡膠、塑料、建材、油漆、石油化工等，尤其在陶瓷工業(yè)中用得較多。高嶺土既可作為陶瓷坯料，又可作釉料。
無(wú)論陶瓷工業(yè)還是其它工業(yè)部門，對(duì)高嶺土的白度都有一定要求。而自然界產(chǎn)出的高嶺土中，往往因含有一些有機(jī)質(zhì)和鐵、鈦、錳等元素的礦物而影響其自然白度。高嶺土中的鐵雜質(zhì)不僅影響陶瓷產(chǎn)品的燒后顏色，而且還嚴(yán)重影響陶瓷產(chǎn)品的介電性能和化學(xué)穩(wěn)定性。采用常規(guī)的物理選礦方法，對(duì)黃鐵礦等弱磁性礦物及細(xì)顆粒含鐵雜質(zhì)去除效果不明顯。而采用化學(xué)除鐵法可以有效地除去這部分鐵雜質(zhì)。
一、高嶺土的化學(xué)除鐵法
目前高嶺土常用的化學(xué)除鐵法有氧化法、還原法和漢化-還原聯(lián)合法三種，其中還原法應(yīng)用得最廣泛。具體用哪一種方法適應(yīng)要根據(jù)高嶺土中含有的鐵礦物類型來(lái)定。
（一）氧化除鐵法
當(dāng)高嶺土中含有黃鐵礦和有機(jī)質(zhì)時(shí)，常使礦物呈灰色，這些物質(zhì)采用酸洗和還原法均難以除去，需要采用氧氣除鐵法進(jìn)行漂白。
氧化除鐵法是用強(qiáng)氧化劑，在水介質(zhì)中將處于還原狀態(tài)的黃鐵礦等氧化成可溶于水的亞鐵離子；同時(shí)將深色有機(jī)質(zhì)氧化，使其成為能被水洗去的無(wú)色氧化物。氧化法中所用的氧化劑有次氯酸鈉、過(guò)氧化氫、高錳酸鉀、氯氣、臭氧等。
氧化除鐵效果與介質(zhì)的pH值有關(guān)，還受到礦石特性、溫度、藥劑用量、礦漿濃度、漂白時(shí)間等因素的影響。
1、pH值的影響。次氯酸鹽為弱酸鹽，在不同pH值下其氧化能力不同。在堿性介質(zhì)中較穩(wěn)定，而在酸性和中性介質(zhì)中不穩(wěn)定，且分解迅速，生成強(qiáng)氧化成分。在弱酸性（Ph5～6）條件下，其活性最大，氧化能力最強(qiáng)，此時(shí)二價(jià)鐵離子也相對(duì)較穩(wěn)定。
2、溫度的影響。隨著溫度升高，漂白劑的水解速度加快，漂白速度也加快，所需漂白時(shí)間縮短。但溫度過(guò)高時(shí)熱耗量大，藥劑分解速度過(guò)快，會(huì)造成浪費(fèi)并污染環(huán)境。實(shí)際操作中可在常溫下通過(guò)加大藥劑量、調(diào)整pH值、延長(zhǎng)漂白時(shí)間等來(lái)達(dá)到預(yù)期效果。
3、藥劑用量的影響。最佳藥劑用量與原礦特性、雜質(zhì)被氧化程度、反應(yīng)溫度、時(shí)間和pH值等有關(guān)，藥劑用量過(guò)大或過(guò)小皆影響除鐵效果。
4、礦漿濃度的影響。藥劑用量一定時(shí)，礦漿濃度降低則除鐵漂白效果下降；若濃度過(guò)高，由于產(chǎn)品不洗滌，過(guò)濾后殘留藥劑離子過(guò)多也會(huì)影響產(chǎn)品性能。
5、漂白時(shí)間的影響。時(shí)間越長(zhǎng)除鐵效果越好，開始時(shí)反應(yīng)速度很快，隨后越來(lái)越慢，合理又經(jīng)濟(jì)的漂白時(shí)間需要通過(guò)試驗(yàn)才能確定。
（二）還原除鐵法
1、保險(xiǎn)粉還原法
高嶺土還原除鐵最常用的藥劑是連二亞硫酸鈉，工業(yè)上又稱為保險(xiǎn)粉，其分子式為Na2S2O4，是一種強(qiáng)還原劑，高嶺土中存在的三價(jià)鐵的氧化物不溶于水，也難溶于稀酸，但在保險(xiǎn)粉存在的條件下，可將氧化鐵中的三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵。由于二價(jià)鐵可溶于水，經(jīng)過(guò)濾、洗滌即可除去。該過(guò)程的主要反應(yīng)如下：
影響這一反應(yīng)過(guò)程的主要因素如下：
�。�1）酸度的影響
保險(xiǎn)粉還原氧化鐵的反應(yīng)不宜在堿性條件下進(jìn)行。但是漂白反應(yīng)的pH值又不宜太低，否則保險(xiǎn)粉穩(wěn)定性下降，發(fā)生分解反應(yīng)。試驗(yàn)表明，pH=0.8時(shí)，在室溫下只要2min，保險(xiǎn)粉就會(huì)分解一半。
�。�2）溫度的影響
與大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)一樣，保險(xiǎn)份與氧化鐵的反應(yīng)隨溫度升高而加快，但是保險(xiǎn)粉的穩(wěn)定性則隨溫度升高而大大下降。在實(shí)際生產(chǎn)中控制好其它條件，在常溫下漂白也可取得較好效果。
�。�3）保險(xiǎn)粉用量的影響
理論上，根據(jù)高嶺土中所含氧化鐵量可計(jì)算出保險(xiǎn)粉用最，但實(shí)際用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)理論用量。
保險(xiǎn)粉用量一般需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。另外，要進(jìn)行除鐵漂白的高嶺土中Fe2O3含量不宜太高（一般低于1％），否則保險(xiǎn)粉用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致除鐵成本增大。
（4）其它因素的影響
反應(yīng)時(shí)間對(duì)除鐵效果影響較大，時(shí)間過(guò)短達(dá)不到理想白度；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)浪費(fèi)藥劑，甚至因空氣氧化二價(jià)鐵的重新氧化，同樣導(dǎo)致產(chǎn)品白度下降。一般認(rèn)為，反應(yīng)時(shí)間應(yīng)在40min到2h，反應(yīng)完畢應(yīng)立即洗滌、過(guò)濾，否則就會(huì)出現(xiàn)返黃現(xiàn)象，即二價(jià)鐵重新氧化，使高嶺土白度降低；礦漿濃度雖對(duì)漂白本身影響不大，但濃度過(guò)高時(shí)礦漿粘度增大，使反應(yīng)難以進(jìn)行，一般礦漿濃度應(yīng)控制在15％以下。
2、硼氫化鈉還原法
常用的還原劑除了連二亞硫酸鈉外，還有連二亞硫酸鋅，相比之下前者很不穩(wěn)定．后者則穩(wěn)定得多。但是用連二亞硫酸鋅漂白時(shí)會(huì)使廢水中鋅離子濃度過(guò)高，對(duì)江河水造成污染。為此，可采用硼氫化鈉還原法。
這種方法實(shí)際上是在漂白過(guò)程中通過(guò)硼氫化鈉與其它藥劑反應(yīng)生成連二亞硫酸鈉來(lái)進(jìn)行漂白。具體過(guò)程為：
在pH為7.0～10.0的條件下，將一定量的硼氫化鈉和NaOH與礦漿混合，然后通入SO2氣體。調(diào)節(jié)pH值在6～7，此pH值有利于在礦漿中產(chǎn)生最大量的連二亞硫酸鈉。再用H2SO3或SO2調(diào)節(jié)pH值到2.5～4，此時(shí)即可發(fā)生漂白反應(yīng)。生成連二亞硫酸鈉的反應(yīng)如下：
這種方法的本質(zhì)仍是連二亞硫酸鈉起還原漂白作用，但在pH6～7時(shí)，生成的大量連二亞硫酸鈉十分穩(wěn)定。
在隨后的pH值降低時(shí)，連二亞硫酸鈉與高嶺土礦漿中的氧化鐵立即反應(yīng)，得到及時(shí)利用，從而避免了連二亞硫酸鈉的分解損失。
3、還原絡(luò)合除鐵法
如前所述，高嶺土中的三價(jià)鐵用連二亞硫酸鈉還原成二價(jià)鐵后，如果不立即過(guò)濾洗滌，產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)返黃現(xiàn)象。解決這一問(wèn)題較有效的方法是加絡(luò)合劑，使二價(jià)鐵離子得到絡(luò)合而不再容易被氧化�？捎脕�(lái)對(duì)鐵進(jìn)行絡(luò)合的藥劑很多，有磷酸、聚乙稀醇、羥胺、羥胺鹽、草酸、聚磷酸鹽、乙二胺醋酸鹽、檸檬酸等。
�。ㄈ┭趸�原聯(lián)合除鐵法
有些高嶺土單獨(dú)采用氧化除鐵法或還原除鐵法均不能達(dá)到滿意的效果，這時(shí)就需采用氧化－還原聯(lián)合除鐵法進(jìn)行漂白。該工藝是先用強(qiáng)氧化劑次氯酸鈉和過(guò)氧化氫對(duì)高嶺土中的染色有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦等進(jìn)行氧化除去，然后再用連二亞硫酸鈉進(jìn)行還原漂白，使高嶺土中剩余的鐵的氧化物如Fe2O3、FeOOH等被還原成可溶性二價(jià)鐵而除去，使這一類高嶺土得到漂白。
二、結(jié)語(yǔ)
高嶺土的精加工要經(jīng)過(guò)提純分級(jí)、剝片、磁選、化學(xué)漂白等一系列工序。由于化學(xué)漂白法的藥劑成本相對(duì)較高，因此在工業(yè)生產(chǎn)中要充分利用前面的幾道工序?qū)Ω邘X土進(jìn)行選礦、除鐵，然后再進(jìn)行化學(xué)漂白，以盡量減少漂白工藝所處理的礦漿量，減少漂白劑用量。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，陶瓷工業(yè)及其它工業(yè)部門對(duì)高嶺土的白度要求越來(lái)越高，化學(xué)除鐵漂白法將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。
無(wú)論陶瓷工業(yè)還是其它工業(yè)部門，對(duì)高嶺土的白度都有一定要求。而自然界產(chǎn)出的高嶺土中，往往因含有一些有機(jī)質(zhì)和鐵、鈦、錳等元素的礦物而影響其自然白度。高嶺土中的鐵雜質(zhì)不僅影響陶瓷產(chǎn)品的燒后顏色，而且還嚴(yán)重影響陶瓷產(chǎn)品的介電性能和化學(xué)穩(wěn)定性。采用常規(guī)的物理選礦方法，對(duì)黃鐵礦等弱磁性礦物及細(xì)顆粒含鐵雜質(zhì)去除效果不明顯。而采用化學(xué)除鐵法可以有效地除去這部分鐵雜質(zhì)。
一、高嶺土的化學(xué)除鐵法
目前高嶺土常用的化學(xué)除鐵法有氧化法、還原法和漢化-還原聯(lián)合法三種，其中還原法應(yīng)用得最廣泛。具體用哪一種方法適應(yīng)要根據(jù)高嶺土中含有的鐵礦物類型來(lái)定。
（一）氧化除鐵法
當(dāng)高嶺土中含有黃鐵礦和有機(jī)質(zhì)時(shí)，常使礦物呈灰色，這些物質(zhì)采用酸洗和還原法均難以除去，需要采用氧氣除鐵法進(jìn)行漂白。
氧化除鐵法是用強(qiáng)氧化劑，在水介質(zhì)中將處于還原狀態(tài)的黃鐵礦等氧化成可溶于水的亞鐵離子；同時(shí)將深色有機(jī)質(zhì)氧化，使其成為能被水洗去的無(wú)色氧化物。氧化法中所用的氧化劑有次氯酸鈉、過(guò)氧化氫、高錳酸鉀、氯氣、臭氧等。
氧化除鐵效果與介質(zhì)的pH值有關(guān)，還受到礦石特性、溫度、藥劑用量、礦漿濃度、漂白時(shí)間等因素的影響。
1、pH值的影響。次氯酸鹽為弱酸鹽，在不同pH值下其氧化能力不同。在堿性介質(zhì)中較穩(wěn)定，而在酸性和中性介質(zhì)中不穩(wěn)定，且分解迅速，生成強(qiáng)氧化成分。在弱酸性（Ph5～6）條件下，其活性最大，氧化能力最強(qiáng)，此時(shí)二價(jià)鐵離子也相對(duì)較穩(wěn)定。
2、溫度的影響。隨著溫度升高，漂白劑的水解速度加快，漂白速度也加快，所需漂白時(shí)間縮短。但溫度過(guò)高時(shí)熱耗量大，藥劑分解速度過(guò)快，會(huì)造成浪費(fèi)并污染環(huán)境。實(shí)際操作中可在常溫下通過(guò)加大藥劑量、調(diào)整pH值、延長(zhǎng)漂白時(shí)間等來(lái)達(dá)到預(yù)期效果。
3、藥劑用量的影響。最佳藥劑用量與原礦特性、雜質(zhì)被氧化程度、反應(yīng)溫度、時(shí)間和pH值等有關(guān)，藥劑用量過(guò)大或過(guò)小皆影響除鐵效果。
4、礦漿濃度的影響。藥劑用量一定時(shí)，礦漿濃度降低則除鐵漂白效果下降；若濃度過(guò)高，由于產(chǎn)品不洗滌，過(guò)濾后殘留藥劑離子過(guò)多也會(huì)影響產(chǎn)品性能。
5、漂白時(shí)間的影響。時(shí)間越長(zhǎng)除鐵效果越好，開始時(shí)反應(yīng)速度很快，隨后越來(lái)越慢，合理又經(jīng)濟(jì)的漂白時(shí)間需要通過(guò)試驗(yàn)才能確定。
（二）還原除鐵法
1、保險(xiǎn)粉還原法
高嶺土還原除鐵最常用的藥劑是連二亞硫酸鈉，工業(yè)上又稱為保險(xiǎn)粉，其分子式為Na2S2O4，是一種強(qiáng)還原劑，高嶺土中存在的三價(jià)鐵的氧化物不溶于水，也難溶于稀酸，但在保險(xiǎn)粉存在的條件下，可將氧化鐵中的三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵。由于二價(jià)鐵可溶于水，經(jīng)過(guò)濾、洗滌即可除去。該過(guò)程的主要反應(yīng)如下：
影響這一反應(yīng)過(guò)程的主要因素如下：
�。�1）酸度的影響
保險(xiǎn)粉還原氧化鐵的反應(yīng)不宜在堿性條件下進(jìn)行。但是漂白反應(yīng)的pH值又不宜太低，否則保險(xiǎn)粉穩(wěn)定性下降，發(fā)生分解反應(yīng)。試驗(yàn)表明，pH=0.8時(shí)，在室溫下只要2min，保險(xiǎn)粉就會(huì)分解一半。
�。�2）溫度的影響
與大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)一樣，保險(xiǎn)份與氧化鐵的反應(yīng)隨溫度升高而加快，但是保險(xiǎn)粉的穩(wěn)定性則隨溫度升高而大大下降。在實(shí)際生產(chǎn)中控制好其它條件，在常溫下漂白也可取得較好效果。
�。�3）保險(xiǎn)粉用量的影響
理論上，根據(jù)高嶺土中所含氧化鐵量可計(jì)算出保險(xiǎn)粉用最，但實(shí)際用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)理論用量。
保險(xiǎn)粉用量一般需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。另外，要進(jìn)行除鐵漂白的高嶺土中Fe2O3含量不宜太高（一般低于1％），否則保險(xiǎn)粉用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致除鐵成本增大。
（4）其它因素的影響
反應(yīng)時(shí)間對(duì)除鐵效果影響較大，時(shí)間過(guò)短達(dá)不到理想白度；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)浪費(fèi)藥劑，甚至因空氣氧化二價(jià)鐵的重新氧化，同樣導(dǎo)致產(chǎn)品白度下降。一般認(rèn)為，反應(yīng)時(shí)間應(yīng)在40min到2h，反應(yīng)完畢應(yīng)立即洗滌、過(guò)濾，否則就會(huì)出現(xiàn)返黃現(xiàn)象，即二價(jià)鐵重新氧化，使高嶺土白度降低；礦漿濃度雖對(duì)漂白本身影響不大，但濃度過(guò)高時(shí)礦漿粘度增大，使反應(yīng)難以進(jìn)行，一般礦漿濃度應(yīng)控制在15％以下。
2、硼氫化鈉還原法
常用的還原劑除了連二亞硫酸鈉外，還有連二亞硫酸鋅，相比之下前者很不穩(wěn)定．后者則穩(wěn)定得多。但是用連二亞硫酸鋅漂白時(shí)會(huì)使廢水中鋅離子濃度過(guò)高，對(duì)江河水造成污染。為此，可采用硼氫化鈉還原法。
這種方法實(shí)際上是在漂白過(guò)程中通過(guò)硼氫化鈉與其它藥劑反應(yīng)生成連二亞硫酸鈉來(lái)進(jìn)行漂白。具體過(guò)程為：
在pH為7.0～10.0的條件下，將一定量的硼氫化鈉和NaOH與礦漿混合，然后通入SO2氣體。調(diào)節(jié)pH值在6～7，此pH值有利于在礦漿中產(chǎn)生最大量的連二亞硫酸鈉。再用H2SO3或SO2調(diào)節(jié)pH值到2.5～4，此時(shí)即可發(fā)生漂白反應(yīng)。生成連二亞硫酸鈉的反應(yīng)如下：
這種方法的本質(zhì)仍是連二亞硫酸鈉起還原漂白作用，但在pH6～7時(shí)，生成的大量連二亞硫酸鈉十分穩(wěn)定。
在隨后的pH值降低時(shí)，連二亞硫酸鈉與高嶺土礦漿中的氧化鐵立即反應(yīng)，得到及時(shí)利用，從而避免了連二亞硫酸鈉的分解損失。
3、還原絡(luò)合除鐵法
如前所述，高嶺土中的三價(jià)鐵用連二亞硫酸鈉還原成二價(jià)鐵后，如果不立即過(guò)濾洗滌，產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)返黃現(xiàn)象。解決這一問(wèn)題較有效的方法是加絡(luò)合劑，使二價(jià)鐵離子得到絡(luò)合而不再容易被氧化�？捎脕�(lái)對(duì)鐵進(jìn)行絡(luò)合的藥劑很多，有磷酸、聚乙稀醇、羥胺、羥胺鹽、草酸、聚磷酸鹽、乙二胺醋酸鹽、檸檬酸等。
�。ㄈ┭趸�原聯(lián)合除鐵法
有些高嶺土單獨(dú)采用氧化除鐵法或還原除鐵法均不能達(dá)到滿意的效果，這時(shí)就需采用氧化－還原聯(lián)合除鐵法進(jìn)行漂白。該工藝是先用強(qiáng)氧化劑次氯酸鈉和過(guò)氧化氫對(duì)高嶺土中的染色有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦等進(jìn)行氧化除去，然后再用連二亞硫酸鈉進(jìn)行還原漂白，使高嶺土中剩余的鐵的氧化物如Fe2O3、FeOOH等被還原成可溶性二價(jià)鐵而除去，使這一類高嶺土得到漂白。
二、結(jié)語(yǔ)
高嶺土的精加工要經(jīng)過(guò)提純分級(jí)、剝片、磁選、化學(xué)漂白等一系列工序。由于化學(xué)漂白法的藥劑成本相對(duì)較高，因此在工業(yè)生產(chǎn)中要充分利用前面的幾道工序?qū)Ω邘X土進(jìn)行選礦、除鐵，然后再進(jìn)行化學(xué)漂白，以盡量減少漂白工藝所處理的礦漿量，減少漂白劑用量。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，陶瓷工業(yè)及其它工業(yè)部門對(duì)高嶺土的白度要求越來(lái)越高，化學(xué)除鐵漂白法將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。
