[发明专利]一种高岭土除铁增白的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种高岭土除铁增白的方法，是以硫酸为酸浸剂，以有机还原剂为增白剂，对高岭土进行除铁增白的方法。

二、背景技术

高岭土是以高岭石族矿物为主要成分的黏土岩类矿产，它是一种1∶1型层状硅酸盐，主要成分是SiO₂和Al₂O₃，还含有少量的Fe₂O₃，TiO₂，MgO等成分。具有可塑性、粘结性、耐火性、绝缘性和化学稳定性等。它是一种性能优良的工业矿物，广泛应用于陶瓷、造纸、橡胶、塑料、建材、油漆、石油化工等方面。

纯净的高岭土呈现高岭石矿物本身的白色，引起高岭土白度降低的主要因素是有机碳、色素元素(如Fe、Ti、V、Cr、Cu、Mn等)和黑云母、绿泥石等暗色矿物。其中铁和钛是影响高岭土白度的主要因素，在很大程度上影响了其物理性能以及深加工后所得产品的质量，限制了产品的应用范围，已成为高岭土加工业调整产品结构、拓展市场的主要障碍。因此，高白度高岭土的生产方法已成为国内外研究的热点和难点。

目前高岭土除铁增白的方法主要有物理法和化学法，化学法中常用的方法主要为酸浸-还原过程联合，一般以保险粉(连二亚硫酸钠)作为还原剂，将三价铁还原成可溶的二价铁去除，连二亚硫酸钠除铁的基本反应如下：

Fe₂O₃+Na₂S₂O₄+2H₂SO₄→2NaHSO₄+2FeSO₄+H₂O

但在还原过程中会同时伴有如下副反应：

2[S₂O₄^2-]+4H⁺→3SO₂+S+H₂O

3[S₂O₄^2-]+6H⁺→5SO₂+H₂S+H₂O

SO₂+2H₂S→3S+2H₂O

这些副反应使得连二亚硫酸钠的还原能力下降，并且在反应过程中伴有SO₂和H₂S的生成。SO₂和H₂S都属于有害有毒气体，造成高岭土的增白操作环境差，存在人员伤害危险及环境污染问题。

另外，连二亚硫酸钠性质活泼极不稳定，暴露在空气中易吸收氧气而氧化，也易吸收潮气发热而变质，并且具有自燃性，遇水或酸易燃，对运输和保管的条件要求很高。

与连二亚硫酸钠相比，有机物中带有醛基的物质(以甲醛为例)同样具有较强的还原性质，以其替代保险粉作为高岭土的还原增白剂具有如下优势：

1、甲醛是最简单的醛，通常把它归为饱和一元醛，但它左右对称，相当于二元醛，在与弱氧化剂的反应中，每摩尔HCHO最多可还原出4mol的Ag或2mol的氧化亚铜，这都是乙醛还原能力的两倍。

HCHO+4[Ag(NH₃)₂]OH→4Ag+8NH₃+CO₂+3H₂O

HCHO+4Cu(OH)₂→CO₂+2Cu₂O+5H₂O

2、甲醛作为还原剂，还原产物为羧酸或者二氧化碳与水，易于处理，易于实现环保无污染。

3、甲醛在常温阴凉处存放即可，只有暴露在空气中才会缓慢氧化成甲酸。对存储、运输的条件要求不高。

4、以1吨高岭土计算，约需使用25kg保险粉，甲醛的理论用量仅2.16kg，而且甲醛的市场价格比保险粉低得多，因此，理论上对1吨高岭土进行增白处理，使用甲醛的还原成本仅为使用保险粉的10％左右，相比之下，其价格优势十分明显。

经上述理论分析，若能以甲醛为还原剂，不论是还原能力，还是处理成本以及还原产物的环境友好性方面，都具有诸多优势。

三、发明内容