硫脲强化还原漂白高岭土工艺 【技术领域】
本发明涉及一种对高岭土进行漂白的生产工艺，具体为一种硫脲强化还原漂白高岭土工艺，广泛适用于对粘土类矿物的漂白。
背景技术
高岭土是一种无机非金属矿物原料，主要由高岭石、云母、残余长石和石英组成，易分散悬浮于水中，具有良好的可塑性，高的粘结性和离子交换能力等独特性能，因此广泛用于陶瓷、造纸、化工和医药等重要的工业领域。纯净的高岭土呈白色，但自然界的高岭土中往往伴生一些暗色矿物如赤铁矿、磁铁矿针铁矿和含铁的云母等；另外高岭石本身还吸附一些着色物质，部分参与到高岭石矿物晶格当中形成结构铁(取代三八面体中的铝)，而使高岭土呈现灰色和黄色等颜色，从而难以直接作为工业原料使用，一般都必须采用物理和化学的方法除去高岭土的杂质，增强高岭土的白度，提高其应用价值。因此，高岭土的白度是决定其用途和经济价值的一个重要指标，高岭土的白度每提高一个百分点，其应用价值都会得到大幅度地提高，然而，从技术和经济的综合平衡考虑来提高高岭土的白度也成为本技术领域的难点。
目前，国内外关于高岭土漂白的方法有浮选提纯、氧化漂白法、还原漂白法、氧化-还原联合漂白法、螯合剂强化漂白法等。以上方法对提高白度有一定的效果，但提高的幅度有限，其煅烧白度难以达到90％以上。国外采用新生液态连二亚硫酸盐加氢硼化物进行强化还原漂白，虽然产品白度可以接近90％，但还原剂氢硼化物价格昂贵，难以在工业上实际应用，并且高岭土漂白后泛黄的现象难以控制，即溶液中的铁易返回到粘土矿物中；现有保险粉还原漂白法，漂白反应是在强酸条件下进行，对设备腐蚀严重，环境污染大，而且漂白效果有限。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种成本低、漂白效果好、环境污染小的高岭土漂白新工艺。
为了实现上述目的，本发明的工艺方案是：将高岭土原矿经水力旋流器分选至325目以上配成固含量为20％-25％的充分分散矿浆，调整矿浆pH值至7.0-8.5进行沉降提纯得到体积浓度约为20％矿浆，然后调整矿浆pH值至3.0-6.5，以连二亚硫酸钠为主要还原剂和硫脲为辅助还原剂，在Zn/γ-Al2O3催化条件下，对高岭土进行联合强化漂白，其中连二亚硫酸钠加入量为高岭土重量的0.2％～0.7％，硫脲加入量为高岭土重量的0.05％～0.5％；然后引入无色高价态金属盐作为屏蔽剂阻止铁离子与粘土的再结合，其中屏蔽剂加入量为高岭土重量的0.2％-1.5％；再加入络合剂络合被还原的铁离子，其加入量为高岭土重量的0.3％～0.6％；然后进行洗涤、压滤、烘干，获得自然白度大于85.0％，煅烧白度大于90.0％的高岭土精矿产品。
在上述工艺中，所进行的联合强化漂白是利用连二亚硫酸钠将高岭土颗粒表面、结构边界上的部分Fe3+还原成Fe2+，并采用辅助还原剂硫脲加强还原。本发明的漂白反应是在常温、弱酸性泥浆中进行，而硫脲通常是在加热或碱性条件下才具有还原性，为使硫脲在上述条件下产生强化还原作用，研究表明，以Zn/γ-Al2O3催化剂，可以在该反应条件下激活硫脲的还原性，使Fe3+在酸性溶液中可以容易地将硫脲氧化为二硫化甲脒，同时Fe3+被还原成Fe2+，进一步地，硫脲将高岭土中的Fe3+络合成Fe(III)SO4Tu+络合物，起到强化还原作用。实验得知，Zn/γ-Al2O3催化剂的激活起始量为硫脲加入重量的5％。
进一步地，申请人研究了硫脲加入量与漂白效果的影响，当硫脲加入量为高岭土干重量的0.2％～0.3％时可以达到较佳的经济技术效果。
高岭石属于含水的层状硅酸盐矿物，其中的阳离子不仅与氧离子键合，而且有羟基，还有不属于多面体结构的水分子，构成【Mn+(O，OH，H2O)】多面体基团相互连接。在完成上述还原反应后，加入含高价态的阳离子盐，其中高价Mn+离子一方面以离子交换的形式填补Fe3+的位置，另一方面与粘土颗粒表面、结构边界上的羟基悬挂键等键合，形成Mn+(O，OH，H2O)基团连接，从而将高岭土表面屏蔽起来，从动力学角度阻断铁与粘土的再结合，优选的无色高价态金属盐为铝盐，如硫酸铝、氯化铝等。
在络合反应中，络合剂络合溶液中的Fe2+离子，络合剂与铁作用后形成有机金属复合体，具有更大的溶解度和迁移能力，从而使铁洗涤的过程中脱离粘土表面、更大程度地去除。络合剂为腐殖酸、草酸、柠檬酸、EDTA和三乙醇胺，优选为草酸、EDTA和柠檬酸中的一种或两种组合。
本发明采用水力旋流器、搅拌机、离心机和干燥器等粘土类矿物漂白的常用设备，干燥温度为110℃。
本发明与现有工艺技术相比，因漂白反应是在常温和弱酸性泥浆中进行，技术经济可行，工艺过程不产生强酸性或碱性废水；通过显著降低高岭土中的铁的含量来提高高岭土的白度，解决了产品还原后泛黄的问题。所得高岭土粉体产品自然白度大于85％，煅烧白度达到90％以上，具有高地亮度、稳定性和分散性，可广泛用于高档精细陶瓷、涂料和造纸等行业。
【附图说明】
附图为本发明工艺流程图
【具体实施方式】
以下结合附图和实施例对本发明的实施进行详细说明：
实施例1
北海高岭土属于不完全风化的花岗岩风化残积型矿床，原矿中含铁矿物如含铁云母和氧化铁矿等杂质影响了北海高岭土的广泛应用。本实施例选择北海高岭土原料，其自然白度约为77％，煅烧白度约为82％，煅烧温度为1200℃(以下同)。首先将600kg高岭土加入水搅拌制浆，加入0.2％高岭土重量的分散剂六偏磷酸钠和氢氧化钠pH调整剂，矿浆pH值约为7.0-8.5，搅拌时间为30分钟，调制成23-28％的泥浆，然后进行沉降提纯，沉降至泥浆体积浓度约为20％，然后用硫酸调整矿浆pH值为3.0，再加入高岭土重量0.6％的连二亚硫酸钠和高岭土重量0.2％的辅助还原剂硫脲，同时加入硫脲重量5％的Zn/γ-Al2O3催化剂，缓慢搅拌30分钟，接着加入高岭土重量0.5％的硫酸铝，搅拌20分钟后加入高岭土重量0.3％的柠檬酸或草酸或其它络合剂，并不断缓慢搅拌，避免强烈搅拌产生过多的气泡。反应30分钟后，用清水洗涤压滤、脱水，然后在110℃烘干，得到自然白度为86％的高岭土精矿产品，经煅烧检测其白度为90.7％(白度采用高岭土对蓝光的反射率度量作为标准)。
实施例2
在漂白反应中，将辅助还原剂硫脲的用量改为高岭土重量的0.5％，其它条件与实施例1相同，得到自然白度为86.2％的高岭土精矿产品，经煅烧检测其白度为91.3％。
实施例3
在漂白反应中，其它条件与实施例1相同的情况下，不加入辅助还原剂硫脲情况下，所得到的高岭土精矿产品，自然白度为80％，煅烧白度为83.4％。说明漂白效果不明显。
实施例4
在漂白反应中，其它条件与实施例1相同的情况下，不加入屏蔽剂硫酸铝，所得到的高岭土精矿产品，自然白度为84％，煅烧白度为88.6％。比实施例1漂白效果有所下降。
以下是各实施例主要理化指标列表：
实施例编 号 Fe2O3 Al2O3 自然白度 煅烧白度 产率 实施例1 0.63 37.43 86.0 90.7 87％ 实施例2 0.60 37.72 86.2 91.3 84％ 实施例3 0.75 37.23 80.0 83.4 86％ 实施例4 0.72 36.26 84.0 88.6 86％