鐵含量高和白度低是限制高嶺土應用范圍的主要原因，尤其是現代工業(yè)對高嶺土的白度有著(zhù)極為嚴格的要求，例如：造紙工業(yè)對銅版紙用涂布級高嶺土，要求其白度不低于85%；陶瓷工業(yè)要求高嶺土的白度80%~85%。但目前我國國內的高嶺土產(chǎn)品多數為低檔產(chǎn)品，且80%還只能應用于陶瓷行業(yè)，優(yōu)質(zhì)高檔的高嶺土產(chǎn)品無(wú)論品質(zhì)還是數量都遠不能滿(mǎn)足國內市場(chǎng)的要求，因此必須對高嶺土資源進(jìn)行除鐵增白，提高其白度及綜合性能，才能使其具有較高的可利用價(jià)值。
1、高嶺土中著(zhù)色物質(zhì)的賦存狀態(tài)
使高嶺土染色的主要物質(zhì)是鐵，高溫鍛燒可使其變成Fe2O3，使高嶺土礦呈現黃色或磚紅色。若要高效除去高嶺土礦中的含鐵染色雜質(zhì)，首先需要正確考察它們的存在狀態(tài)，然后再有針對性的采取相應的去除方法，才能達到理想的效果。
研究表明：鐵在高嶺土中的存在形態(tài)主要有以下幾種：褐鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦等，它們使高嶺土呈現出不同的顏色。這些形態(tài)的鐵在高嶺土中的分布情況很復雜，它們與高嶺土的結合形式也各異，晶態(tài)者以微細顆粒狀夾雜于高嶺土中，非晶態(tài)者以包覆狀態(tài)存在于高嶺土的細顆粒表面，其中又以非晶態(tài)者居多。
2、高嶺土除鐵增白方法
高嶺土的除鐵增白法目前主要有三大類(lèi)：物理法、化學(xué)法和生物法。
物理法（重選、浮選、磁選）通常用于富集高嶺土原料或者分離其中的有害物質(zhì)，首先將大部分雜質(zhì)礦物分選出來(lái)，使高嶺土得到提純。但物理法有它的局限性，對于含量低、粒度細的雜質(zhì)礦物分離效果不明顯，對于晶格鐵更是無(wú)法分離，因此要獲得優(yōu)質(zhì)、高白度值的高嶺土，僅僅依靠物理分選法是不行的。
化學(xué)除鐵就是將物料中的含鐵礦物用化學(xué)藥劑選擇性溶解再除去的方法，化學(xué)法除鐵效果非常明顯，其中的氧化-還原聯(lián)合法等除鐵方法技術(shù)比較成熟，應用也很廣泛，但成本高而且嚴重污染環(huán)境。
生物除鐵法對環(huán)境影響小，但它只對一些賦存狀態(tài)特殊的鐵鈦等雜質(zhì)有效，且微生物培養的要求高、周期長(cháng)，不易進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。
經(jīng)對比不難看出，雖然化學(xué)方法本身有其不足之處，但它的除鐵增白效果非常明顯，所以依然是實(shí)際操作中的首選方法。
3、化學(xué)除鐵增白技術(shù)研究進(jìn)展
（1）酸浸漂白法
酸浸漂白法是在酸溶液（硫酸、鹽酸、草酸等）條件下，首先將高嶺土中的不溶物轉化成可溶物，然后再與高嶺土實(shí)現分離。在高溫體系中除鐵時(shí)，可使用鹽酸、硫酸及草酸。用硫酸除鐵，嚴重破壞了高嶺石的晶體結構，也導致了高嶺石本身的優(yōu)良性能?chē)乐叵陆?。相比鹽酸、硫酸，草酸除鐵的效果較好，因為草酸能與Fe3+發(fā)生絡(luò )合。
聶莎等先通過(guò)草酸酸浸高嶺土，再除鐵增白。酸浸溫度90℃，酸浸時(shí)間6h，酸浸次數3次，使高嶺土的白度由23.5%上升為86.4%。該實(shí)驗中，草酸在不影響高嶺石的物理化學(xué)性質(zhì)及晶格結構的前提下，能溶解出高嶺石中聯(lián)系最牢固的鐵離子，這種方法對高嶺土表面呈浸染狀的赤鐵礦有效，但對雜質(zhì)為硫化鐵礦物、鈦鐵礦物等的高嶺土效果并不明顯。酸浸法對環(huán)境的污染相對較小，但是對設備的抗酸腐蝕要求提高，而且在溶鐵的同時(shí)高嶺土中的有用成分鋁被同時(shí)溶出，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
（2）還原漂白法
保險粉（亦稱(chēng)連二亞硫酸鈉）還原法
保險粉可將三價(jià)鐵還原成可溶的二價(jià)鐵，在反應中添加一定量的螯合物，如檸檬酸、草酸、EDTA、乙二胺醋酸鹽、聚磷酸鹽等，這些螯合物的成螯官能團和水溶性官能團與Fe2+作用生成易溶于水、穩定的Fe2+的螯合物，然后通過(guò)水洗漂白除去，達到除鐵的目的。
這種方法得到的產(chǎn)品白度穩定、質(zhì)量可靠，漂白產(chǎn)品不用洗滌。但原料保險粉的價(jià)格較高，因此反應中需嚴格控制溫度、酸度、藥劑用量、反應時(shí)間等反應條件來(lái)控制保險粉的用量，同時(shí)在高溫或酸性條件下，有氧存在且遇潮時(shí)，保險粉易分解為H2S、SO2等，降低漂白效果，同時(shí)還有刺激性氣味的氣體放出，這些因素使得此法實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)的難度較大。
酸溶氫氣還原法
酸溶氫氣還原法的基本原理是以鋅粉或鋁粉等活潑金屬單質(zhì)為還原劑，將鹽酸、硫酸、草酸等酸性介質(zhì)中的H+置換生成H2氣體，然后將高嶺土中染色的三價(jià)鐵還原成可溶性的Fe2+并隨濾液除去。陳霞等的研究表明，當礦漿濃度為30%，漂白反應時(shí)間為1.5h，溫度為70°C時(shí)，漂白介質(zhì)以10%HCl+0.1%Zn粉為最好，除鐵率可達70%以上。酸溶氫氣還原法對于含鐵多（大于2.10%）、白度低（70度以下）的煤系高嶺土效果非常明顯，但是整個(gè)工藝過(guò)程對生產(chǎn)設備有較高的抗酸腐蝕要求，并且伴隨有大量含Zn2+的工業(yè)廢水產(chǎn)生，因此不易大量工業(yè)化生產(chǎn)。
硼氫化鈉還原法
硼氫化鈉還原法也是利用連二亞硫酸鈉（Na2S2O4）進(jìn)行漂白的，只是這里不是直接加入連二亞硫酸鈉，而是加入硼氫化鈉與其他藥劑，由它們反應生成連二亞硫酸鈉再進(jìn)行漂白的。在pH值7~10的條件下，將高嶺土礦漿與NaOH和Na2S2O4混合均勻，然后通入SO2氣體，調節pH值在6~7，在這樣的條件下，反應生成的大量Na2S2O4性質(zhì)很穩定，用SO2或H2SO3繼續調節pH值在2.5~4，這時(shí)Na2S2O4能快速與礦漿中的Fe2O3反應，使Na2S2O4來(lái)不及分解。但硼氫化鈉價(jià)格非常昂貴，提高了過(guò)程的工業(yè)成本；另外此法會(huì )對大氣造成污染，因過(guò)程中使用SO2氣體，這些原因使其不易在工業(yè)生產(chǎn)中大量使用。
亞硫酸氫鈉-辛粉漂白法
亞硫酸氫鈉-鋅粉法的漂白原理是先將高嶺土漿液攪拌均勻，然后加Zn和NaHSO3兩種粉末，接著(zhù)用H2SO4調節pH值，反應生成具有很強還原性的新生液態(tài)連二亞硫酸鹽（ZnS2O4和Na2S2O4），它們與礦漿中的Fe2O3反應，將不溶的三價(jià)鐵還原為可溶的二價(jià)鐵，隨洗滌過(guò)濾除去。
鋅粉和亞硫酸氫鈉的加入量分別為高嶺土質(zhì)量的0.25%和1.0%、礦漿質(zhì)量分數為27%、pH值為1.5~2.0時(shí)，漂白20min，可將高嶺土的白度由原來(lái)的72%提高到84%。在漂白效果相同的情況下，該法比保險粉漂白工藝節約藥劑成本超過(guò)25%，且操作簡(jiǎn)單，漂白時(shí)間短，但該法存在廢水中鋅離子的污染問(wèn)題，沒(méi)有得到廣泛應用。
二氧化硫脲漂白法
二氧化硫脲法是一種新的綠色環(huán)保的高嶺土增白方法。該法選用的還原劑二氧化硫脲（TD）是一種新型還原劑，在堿性介質(zhì)中受熱時(shí)，生成具有強還原性的次硫酸，可將Fe3+還原為Fe2+，然后除去。
反應中加入稀土硝酸鑭，使二氧化硫脲在常溫條件下就能快速分解出次硫酸，從而加速還原漂白過(guò)程，通過(guò)對高嶺土中鐵的含量、白度值對比以及XRD測試表征，結果顯示：漂白后的高嶺土中鐵的含量明顯降低，除鐵率為25.88%；自然白度和燒成白度均有明顯提高，自然白度提高7.3%，燒成白度提高5.7%。
該法反應條件及設備要求不高，實(shí)際應用的可行性大，且二氧化硫脲的還原性強、熱穩定性好，因此是一種替代保險粉的新型綠色環(huán)保新技術(shù)。
（3）氧化漂白法
氧化漂白法是將黃鐵礦等用強氧化劑氧化成可溶于水的Fe2+，同時(shí)將其它深色有機質(zhì)氧化成無(wú)色物質(zhì)來(lái)達到漂白效果，過(guò)程中的強氧化劑可選用NaClO、H2O2、Cl2氣體、O3氣體、KMnO4等。
某白度為66%~68%的黃鐵礦型高嶺土用次氯酸鈉氧化漂白，漂白劑用量2%、pH值5~6、35℃時(shí)漂白3h，得到了白度為85%的漂白產(chǎn)品。
氧化漂白法主要適用于黃鐵礦型高嶺土，而對含其他染色金屬物質(zhì)的高嶺土效果甚微，另外，影響氧化漂白過(guò)程的因素較多，有礦物特點(diǎn)、漿料濃度、漂白時(shí)間、體系溫度、氧化劑用量等，因此不能廣泛應用。
（4）氧化還原聯(lián)合漂白法
大部分的高嶺土樣品同時(shí)含有二價(jià)鐵和三價(jià)鐵，單獨采用氧化法或還原法漂白效果均不理想，需要氧化-還原聯(lián)合法進(jìn)行漂白。該方法是先用強氧化劑將高嶺土中的二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，然后再用還原劑將三價(jià)鐵還原為可溶的二價(jià)鐵，隨濾液除去。
鄭成等采用氧化還原漂白法對高嶺土礦進(jìn)行研究，用高錳酸鉀作為氧化劑，保險粉作為還原劑，pH值為3~4，高錳酸鉀加入量為0.5%（質(zhì)量分數），氧化漂白3h，再加入4%（質(zhì)量分數）的保險粉，還原漂白30mm，高嶺土的白度達到75%，比漂白前提高了10%。
氧化還原聯(lián)合漂白法是目前被廣泛應用的一種方法，它對于含有少量浸染狀、星點(diǎn)狀雜質(zhì)的礦石漂白效果很好，但是對于含有大量有機質(zhì)的礦石漂白效果卻不明顯。
（5）氯化焙燒法
某研究采用氯化焙燒法對煤系高嶺土進(jìn)行除鐵增白，在剛玉管式爐中選用CO2作為氣體，以NaCl做氯化劑，高嶺土礦溫度升至550°C時(shí)，體系中的FeO與由NaCl分解出的HCl氣體及Cl2氣體進(jìn)行氯化反應，體系中的Fe2O3在碳氣化產(chǎn)生的還原氣氛作用下則先被還原為FeO，然后氯化形成FeCl2氣體，部分FeCl2還可繼續反應生成FeCl3；溫度在550~700℃時(shí)，體系會(huì )產(chǎn)生少量的氯化物（FeCl2和FeCl3），繼續升溫，氯化物以固體顆粒表層逸出的大量FeCl2氣體形式為主，這些氣態(tài)FeCl2被CO2氣流帶走排出，最終將高嶺土中的含鐵氧化物降到0.3%以下，脫除率達70%以上，煅燒高嶺土的白度提高到90%以上。
該法在開(kāi)發(fā)煅燒高嶺土產(chǎn)品及除鐵方面有較好的應用前景，但是過(guò)程中產(chǎn)生的氯化亞鐵或氯化鐵固體顆粒物問(wèn)題（即PM2.5問(wèn)題）很難解決，因此難以工業(yè)化應用。
（6）絡(luò )合除鐵法
絡(luò )合除鐵法是依靠加入的分散劑來(lái)破壞“工”字型結構除鐵的。分散劑（六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、焦磷酸鈉等）中的酸根吸附在高嶺石晶片帶正電性的邊緣，使晶片帶上負電，而晶片的面、端同樣帶負電，這就導致晶片之間互相排斥，從而形成了低粘度、高分散性的穩定膠體懸浮液，與此同時(shí)，雜質(zhì)也從“工”字型結構中分離出來(lái)，達到除鐵的目的。
對平頂山和焦作的高嶺土采用此法處理，均可使其白度得到大幅度的提高，從而達到化工行業(yè)用料的要求。
4、結論
各地高嶺土礦的類(lèi)型和成因不同，導致鐵的存在形式各異，實(shí)際操作中要根據各自的情況正確合理地選擇除鐵方法，多次實(shí)驗，尋求最佳的方案，以期取得理想的除鐵效果。目前，高嶺土化學(xué)除鐵增白的各項技術(shù)雖然取得了突破性的進(jìn)展，但仍然有一些問(wèn)題還有待進(jìn)一步分析探討。
?。?）首先必須正確考察高嶺土中鐵的存在狀態(tài)，這樣才能選擇出合適的除鐵方法；
?。?）化學(xué)除鐵增白法種類(lèi)多，效果好，但這些方法也有一些缺點(diǎn)，如成本昂貴，污染環(huán)境等，因此考慮將兩種或多種化學(xué)方法聯(lián)合起來(lái)，取長(cháng)補短，以達到理想的除鐵效果；另外考慮找尋一些更環(huán)境友好的藥劑或其替代品，使其既經(jīng)濟又不污染環(huán)境；
?。?）物理法和微生物法雖然因其自身的原因應用不多，但它們卻存在著(zhù)化學(xué)法無(wú)法企及的一些優(yōu)勢，如物理法成本低，微生物法對環(huán)境友好等?？梢詫⒒瘜W(xué)法和他們合理的組合，將這些方法的優(yōu)勢發(fā)揮出來(lái)，取得良好的除鐵效果；
?。?）對各種化學(xué)除鐵法的作用機理仍需進(jìn)行深入研究，使方法得到改進(jìn)，從而得到更高質(zhì)量的產(chǎn)品。
來(lái)源：高嶺土的化學(xué)除鐵增白方法研究進(jìn)展，作者：刁潤麗，張曉麗
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