CN101844773A - 一种埃洛石的除铁增白方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对埃洛石化学除铁增白的方法。一种埃洛石的除铁增白方法，其特征在于它包括如下步骤：1)化学试剂的准备：①还原剂：亚硫酸氢钠和锌粉；②络合剂：草酸、酒石酸、磷酸中的任意一种；2)浆液的配制：将埃洛石原矿加水配制成浓度为15-20wt％的埃洛石浆液，用浓度为1.0-3.0mol/L的硫酸溶液调节pH＝2-3，得到调节pH后的埃洛石浆液；3)还原反应：向调节pH后的埃洛石浆液中加入还原剂，搅拌反应25min-30min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度，保持pH＝2-3，得到还原反应后的浆液；4)向还原反应后的浆液中加入络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。本发明适合工业化生产、效果明显。

Description

一种埃洛石的除铁增白方法

技术领域

本发明涉及一种对埃洛石化学除铁增白的方法，具体涉及一种还原络合的除铁方法。

技术背景

埃洛石是组成高岭土的主要矿物之一，属于层状硅酸盐，具有卷曲的纳米管状结构，其化学组成与高岭石相同。由于其层间含有水所以又叫多水高岭石。埃洛石的用途与高岭石相似，也是优质陶瓷的原料，在化学工业上可以合成分子筛和作催化剂的载体，在塑料、橡胶和油漆工业中用作填料等。但是在埃洛石的成矿过程中往往伴生一些暗色矿物或是在埃洛石管状结构内腔或是表面吸附了一些致色元素，例如铁元素，钛元素以及有机物等，影响原矿及产品的自然白度和烧成白度，限制了产品的应用范围。尤其应用在涂布级造纸和陶瓷等领域，对埃洛石中的铁含量有一定的要求，因此，必须降低埃洛石中铁的含量，提高埃洛石的白度，增加其附加值。

埃洛石由于其具有独特的纳米管状结构，与片状高岭石相比管状埃洛石中的铁较难去除。

目前，国内对埃洛石除铁的研究未见报道，但是对高岭土除铁的研究很多，主要采用物理、化学和生物的方法。高岭土的传统除铁工艺一般是采用保险粉在酸性条件下进行直接除铁实验，由于保险粉不稳定，在试验过程中会造成很大的损失，增加了实验成本。专利：一种利用糖蜜为碳源的铁还原杆菌对高岭土进行生物除铁增白的方法(CN101671033A)中利用糖厂废料糖蜜作为铁还原杆菌对高岭土进行生物除铁增白，实验周期长，不适合工业化生产；专利：高岭土除铁漂白工艺(CN1018996B)中是利用直接络合法去除高岭土中除铁漂白的工艺，工艺周期长，反应不完全；专利：高岭土选择性分散-絮凝除铁工艺(CN1101592A)中是采用分散和絮凝的方法对高岭土进行除铁，该方法对微细的铁粒子，如淋滤铁离子效果较好，但对于铁粒子以独立矿物或伴生矿物形式存在于高岭土中时，除铁效果较差。

发明内容

本发明的目的是寻找一种适合工业化生产、效果明显的埃洛石的除铁增白方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种埃洛石的除铁增白方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)化学试剂的准备：

①还原剂：亚硫酸氢钠和锌粉；

②络合剂：草酸、酒石酸、磷酸中的任意一种；

按亚硫酸氢钠的加入量为埃洛石原矿重量的1％-3％，锌粉的加入量为埃洛石原矿重量的0.2％-0.8％，选取亚硫酸氢钠和锌粉备用；按络合剂的加入量为埃洛石原矿重量的0.5％-4.0％，选取络合剂备用；

2)浆液的配制：将埃洛石原矿加水配制成浓度为15-20wt％的埃洛石浆液，用浓度为1.0-3.0mol/L的硫酸溶液调节pH＝2-3，得到调节pH后的埃洛石浆液；

3)还原反应：向调节pH后的埃洛石浆液中加入还原剂，搅拌反应25min-30min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度，保持pH＝2-3，得到还原反应后的浆液；

4)向还原反应后的浆液中加入络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。

亚硫酸氢钠、锌粉作为还原剂除铁的原理是：

2NaHSO₃+H₂SO₄＝Na₂SO₄+2H₂SO₃(SO₂+H₂O)，

2NaHSO₃+SO₂+Zn＝Na₂S₂O₄+ZnSO₃+H₂O，

ZnSO₃+H₂SO₄＝ZnSO₄+H₂SO₃，

SO₂+H₂O+Zn+H₂SO₃＝ZnS₂O₄+H₂O，

反应生成的新生液态连二亚硫酸盐(Na₂S₂O₄和ZnS₂O₄)具有很强的还原性，它们再与埃洛石浆液(高岭土矿浆)中的固态铁的氧化物发生如下反应：

Fe₂O₃+S₂O₄ ^2-+3H⁺＝2HSO^3-+2Fe²⁺+H₂O

埃洛石中的三价铁离子被还原为Fe²⁺后在水相中除去。

与传统高岭土除铁工艺相比，本发明的有益效果是：

a.除铁效果明显：在常温下，铁的去除率可达19％以上，明显优于传统除铁方法(如实施例1：可以将铁含量为0.73％的埃洛石原矿降到0.42％，铁的去除率可达到45.20％，自然白度由62.00提高到82.65)。

b.除铁剂用量少，成本低廉，除铁成本接近保险粉。

c.适合工业化生产。

d.对于含铁量较低的高岭土，该方法除铁效果更为明显。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但是本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种埃洛石的除铁增白方法，它包括如下步骤：

取100g埃洛石原矿，加蒸馏水配制成浓度为15wt％的埃洛石浆液，用浓度为2mol/L硫酸溶液调节pH＝2.5，得到调节pH后的埃洛石浆液；

向调节pH后的埃洛石浆液中加入2g亚硫酸氢钠，0.6g锌粉，搅拌反应25min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度(用硫酸溶液调节)，保持pH＝2.5，再向其中加入0.8g酒石酸络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。

埃洛石的铁含量从0.73％降到了0.42％，除铁率为45.20％，自然白度由62.00提高到82.65。

实施例2：

一种埃洛石的除铁增白方法，它包括如下步骤：

取100g埃洛石原矿，加蒸馏水配制成浓度为15wt％的埃洛石浆液，用浓度为2mol/L硫酸溶液调节pH＝2.5，得到调节pH后的埃洛石浆液；

向调节pH后的埃洛石浆液中加入2g亚硫酸氢钠，0.6g锌粉，搅拌反应25min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度(用硫酸溶液调节)，保持pH＝2.5，再向其中加入0.8g草酸络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。

埃洛石的铁含量从0.73％降到了0.50％，除铁率为31.50％，自然白度由62.00提高到78.83。

实施例3：

一种埃洛石的除铁增白方法，它包括如下步骤：

取100g埃洛石原矿，加蒸馏水配制成浓度为15wt％的埃洛石浆液，用浓度为2mol/L硫酸溶液调节pH＝2.5，得到调节pH后的埃洛石浆液；

向调节pH后的埃洛石浆液中加入2g亚硫酸氢钠，0.6g锌粉，搅拌反应25min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度(用硫酸溶液调节)，保持pH＝2.5，再向其中加入0.8g磷酸络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。

埃洛石的铁含量从0.73％降到了0.58％，除铁率为20.54％，自然白度由62.00提高到74.23。

实施例4：

一种埃洛石的除铁增白方法，它包括如下步骤：

取100g埃洛石原矿，加蒸馏水配制成浓度为15wt％的埃洛石浆液，用浓度为2mol/L硫酸溶液调节pH＝2.5，得到调节pH后的埃洛石浆液；

向调节pH后的埃洛石浆液中加入2g亚硫酸氢钠，0.6g锌粉，搅拌反应25min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度(用硫酸溶液调节)，保持pH＝2.5，再向其中加入0.6g酒石酸络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。

埃洛石的铁含量从0.73％降到了0.45％，除铁率为38.36％，自然白度由62.00提高到81.42。

实施例5：

一种埃洛石的除铁增白方法，它包括如下步骤：

取100g埃洛石原矿，加蒸馏水配制成浓度为15wt％的埃洛石浆液，用浓度为2mol/L硫酸溶液调节pH＝2.5，得到调节pH后的埃洛石浆液；

向调节pH后的埃洛石浆液中加入2g亚硫酸氢钠，0.6g锌粉，搅拌反应25min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度(用硫酸溶液调节)，保持pH＝2.5，再向其中加入1.0g酒石酸络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。

埃洛石的铁含量从0.73％降到了0.46％，除铁率为36.98％，自然白度由62.00提高到81.35。

实施例6：

一种埃洛石的除铁增白方法，它包括如下步骤：

取100g埃洛石原矿，加蒸馏水配制成浓度为15wt％的埃洛石浆液，用浓度为2mol/L硫酸溶液调节pH＝2.5，得到调节pH后的埃洛石浆液；

向调节pH后的埃洛石浆液中加入2g亚硫酸氢钠，0.6g锌粉，搅拌反应25min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度(用硫酸溶液调节)，保持pH＝2.5，再向其中加入2.0g草酸络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。

埃洛石的铁含量从0.73％降到了0.47％，除铁率为35.61％，自然白度由62.00提高到79.26。

实施例7：

一种埃洛石的除铁增白方法，它包括如下步骤：

取100g埃洛石原矿，加蒸馏水配制成浓度为15wt％的埃洛石浆液，用浓度为2mol/L硫酸溶液调节pH＝2.5，得到调节pH后的埃洛石浆液；

向调节pH后的埃洛石浆液中加入2g亚硫酸氢钠，0.6g锌粉，搅拌反应25min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度(用硫酸溶液调节)，保持pH＝2.5，再向其中加入4.0g草酸络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。

埃洛石的铁含量从0.73％降到了0.53％，除铁率为27.39％，自然白度由62.00提高到77.20。

实施例8：

一种埃洛石的除铁增白方法，它包括如下步骤：

1)化学试剂的准备：

①还原剂：亚硫酸氢钠和锌粉；

②络合剂：草酸；

按亚硫酸氢钠的加入量为埃洛石原矿重量的1％，锌粉的加入量为埃洛石原矿重量的0.2％，选取亚硫酸氢钠和锌粉备用；按络合剂的加入量为埃洛石原矿重量的0.5％，选取络合剂备用；

2)浆液的配制：将埃洛石原矿加水配制成浓度为15wt％的埃洛石浆液，用浓度为1.0mol/L的硫酸溶液调节pH＝2，得到调节pH后的埃洛石浆液；

3)还原反应：向调节pH后的埃洛石浆液中加入还原剂，搅拌反应25min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度(用硫酸溶液调节)，保持pH＝2，得到还原反应后的浆液；

4)向还原反应后的浆液中加入络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。

埃洛石的铁含量从0.73％降到了0.59％，除铁率为19.18％，自然白度由62.00提高到71.40。

实施例9：

一种埃洛石的除铁增白方法，它包括如下步骤：

1)化学试剂的准备：

①还原剂：亚硫酸氢钠和锌粉；

②络合剂：草酸；

按亚硫酸氢钠的加入量为埃洛石原矿重量的3％，锌粉的加入量为埃洛石原矿重量的0.8％，选取亚硫酸氢钠和锌粉备用；按络合剂的加入量为埃洛石原矿重量的4.0％，选取络合剂备用；

2)浆液的配制：将埃洛石原矿加水配制成浓度为20wt％的埃洛石浆液，用浓度为3.0mol/L的硫酸溶液调节pH＝3，得到调节pH后的埃洛石浆液；

3)还原反应：向调节pH后的埃洛石浆液中加入还原剂，搅拌反应30min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度(用硫酸溶液调节)，保持pH＝3，得到还原反应后的浆液；

4)向还原反应后的浆液中加入络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。

埃洛石的铁含量从0.73％降到了0.52％，除铁率为28.77％，自然白度由62.00提高到77.39。

Claims (1)

1.一种埃洛石的除铁增白方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)化学试剂的准备：

①还原剂：亚硫酸氢钠和锌粉；

②络合剂：草酸、酒石酸、磷酸中的任意一种；

按亚硫酸氢钠的加入量为埃洛石原矿重量的1％-3％，锌粉的加入量为埃洛石原矿重量的0.2％-0.8％，选取亚硫酸氢钠和锌粉备用；按络合剂的加入量为埃洛石原矿重量的0.5％-4.0％，选取络合剂备用；

2)浆液的配制：将埃洛石原矿加水配制成浓度为15-20wt％的埃洛石浆液，用浓度为1.0-3.0mol/L的硫酸溶液调节pH＝2-3，得到调节pH后的埃洛石浆液；

3)还原反应：向调节pH后的埃洛石浆液中加入还原剂，搅拌反应25min-30min，在此搅拌反应过程中不断调节浆液的酸碱度，保持pH＝2-3，得到还原反应后的浆液；

4)向还原反应后的浆液中加入络合剂，反应5min，洗涤，干燥，得到除铁增白后的埃洛石。