CN102583412A - 一种高岭土除铁增白的方法 - Google Patents

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杨彦
王百年
徐玉娟
李江锋
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Abstract

本发明公开了一种高岭土除铁增白的方法，首先以硫酸为酸浸剂对高岭土进行酸浸，再以甲醛、乙醛等有机还原剂替代保险粉作为增白剂对高岭土进行还原除铁，最后进行过滤、洗涤、干燥，得到增白高岭土样品。本发明方法具有操作工艺简单、不产生SO2和H2S、环境污染小、操作成本低、漂白效果好的特点。

Description

一种高岭土除铁增白的方法
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
本发明旨在提供一种高岭土除铁增白的方法，所要解决的技术问题是遴选一种新的高岭土增白剂来替代保险粉，减少高岭土增白过程中的增白成本和对环境的污染。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明高岭土除铁增白的方法，其特征在于：以有机还原剂作为增白剂对高岭土进行还原除铁；
所述有机还原剂为带有还原性醛基的有机化合物。
所述有机还原剂选自甲醛、乙醛、丙醛、异环柠檬醛、苯甲醛、苯乙醛、葡萄糖、果糖中的一种或几种。
本发明高岭土除铁增白的方法，包括酸浸、还原除铁和后处理各单元过程，其特征在于：
所述酸浸是将质量浓度20-35％的硫酸溶液和研磨过60目筛的高岭土混合，于40-95℃下恒温搅拌反应20-80min；硫酸溶液与高岭土的质量比为2-6∶1；
所述还原除铁是向酸浸后的高岭土中加入有机还原剂，每千克高岭土中加入的有机还原剂以有机还原剂中的醛基计为0.065-0.4mol，于40-95℃恒温搅拌反应120-180min；
所述后处理是将还原除铁后的反应液过滤、洗涤并经氯化钡检验无SO4 2-残余，滤饼经60℃干燥得增白高岭土样品。
与已有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明方法中，选用有机还原剂代保险粉作为增白剂对高岭土进行增白处理，增白过程中不产生硫污染，还原产物易于处理；
2、本发明方法中，有机还原剂的还原能力相对较强，并且用量相对较少，例如使用甲醛的增白成本仅为使用保险粉的10％左右，降低了高岭土的增白处理成本；
3、本发明方法的优点还在于，在同等的反应条件下，使用有机还原剂对高岭土的增白效果优于保险粉。
四、具体实施方法
实施例1：
称取20g研磨后且过60目筛的高岭土，加入质量分数为20％的硫酸溶液120g，恒温95℃，搅拌反应60min后，加入质量分数为37-40％的甲醛溶液0.1mL(约0.0013mol)，恒温70℃，搅拌反应150min。反应结束后，过滤、用蒸馏水洗涤至氯化钡检验无SO4 2-，所得滤饼于60℃干燥，得增白的高岭土样品，测其白度为87.8％。
实施例2：
称取20g研磨后且过60目筛的高岭土，加入质量分数为30％的硫酸溶液80g，恒温95℃，搅拌反应60min后，加入质量分数为37-40％的甲醛溶液0.1mL(约0.0013mol)，恒温95℃，搅拌反应180min。反应结束后，过滤、用蒸馏水洗涤至氯化钡检验无SO4 2-，所得滤饼于60℃干燥，得增白的高岭土样品，测其白度为88.6％。
实施例3：
称取20g研磨后且过60目筛的高岭土，加入质量分数为30％的硫酸溶液80g，恒温95℃，搅拌反应60min后，加入质量分数为40％的乙醛溶液1.0mL(约0.008mol)，恒温95℃，搅拌反应150min。反应结束后，过滤分离，用蒸馏水洗涤，直至经氯化钡检验无SO4 2-，所得滤饼经置于60℃干燥8-12小时，得增白处理后的高岭土样品，测其白度为86.8％。
实施例4：
称取20g研磨后且过60目筛的高岭土，加入质量分数为30％的硫酸溶液80g，恒温95℃，搅拌反应60min后，加入葡萄糖1g(约0.0056mol)，恒温95℃，搅拌反应150min，反应结束后，过滤，用蒸馏水洗涤至氯化钡检验无SO4 2-，所得滤饼于60℃干燥，得增白的高岭土样品，测其白度为87.0％。
对比实例1：
称取20g研磨后且过60目筛的高岭土，加入质量分数为30％的硫酸溶液80g，恒温95℃，搅拌反应60min后，加入连二硫酸钠(保险粉)0.5g(0.00287mol)，恒温95℃，搅拌反应180min。反应结束后，过滤分离，用蒸馏水洗涤，直至经氯化钡检验无SO4 2-，所得滤饼经置于60℃干燥8-12小时，得增白处理后的高岭土样品，测其白度为76.4％，可以看出本发明的方法优于传统的保险粉的方法。

Claims (3)

1.一种高岭土除铁增白的方法，其特征在于：以有机还原剂作为增白剂对高岭土进行还原除铁；
所述有机还原剂为带有还原性醛基的有机化合物。
2.根据权利要求1所述的高岭土除铁增白的方法，其特征在于：所述有机还原剂选自甲醛、乙醛、丙醛、异环柠檬醛、苯甲醛、苯乙醛、葡萄糖、果糖中的一种或几种。
3.一种权利要求1或2所述的高岭土除铁增白的方法，包括酸浸、还原除铁和后处理各单元过程，其特征在于：
所述还原除铁是向酸浸后的高岭土中加入有机还原剂，每千克高岭土中加入的有机还原剂以有机还原剂中的醛基计为0.065-0.4mol，于40-95℃恒温搅拌反应120-180min。
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