CN111302352B

CN111302352B - 一种凹凸棒石除铁增白方法

Info

Publication number: CN111302352B
Application number: CN202010207387.3A
Authority: CN
Inventors: 陈新德; 胡安; 熊莲; 姚时苗; 张海荣; 彭芬
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2040-03-23
Also published as: CN111302352A

Abstract

本发明公开了一种凹凸棒石除铁增白方法，利用草酸、连二亚硫酸钠、乙酸协同除铁，通过乙酸的弱酸性调节浆体的酸性，使三价铁还原为二价铁反应始终处于合适的酸性条件，同时氢离子置换出凹凸棒石中的二价铁离子，并且二价铁离子和草酸根络合生成稳定且易溶于水的络合物，通过洗涤除去络合物。所以本发明增白效果好，且操作简单，凹凸棒石增白前后结构没有发生变化，解决了现有方法难以在不影响凹凸棒石骨架结构中的结构铁的前提下实现除铁增白的问题。

Description

一种凹凸棒石除铁增白方法

技术领域：

本发明涉及无机非金属材料技术领域，具体涉及一种凹凸棒石除铁增白方法。

背景技术：

凹凸棒石是一种非金属黏土矿物，具有纳米棒状形貌和层链状结构，凹凸棒石的特殊结构使其在化工、建材、石油等领域有着广泛的应用，众多领域对其白度有要求，而天然凹凸棒石矿由于含有铁等有色金属元素导致白度较低。天然凹凸棒石黏土矿中铁含量因地区而异，但铁的存在状态主要是结构铁(凹凸棒石骨架结构中的铁)和负载铁(铁的氧化物、氢氧化物)。铁含量高的凹凸棒石呈现红色，影响产品外观，进而限制其应用领域。

目前，高岭土、沸石等非金属矿中的增白方法常见的有煅烧法、微生物法、化学法等，其中化学法除去非金属矿中铁元素的效果最好。

化学法主要有：

1、酸溶漂白法：是指用酸溶液作为浸出剂，将矿物中铁的氧化物转化为可溶铁离子，在加温的环境中漂白凹凸棒石。

2、还原漂白法：将矿物中难溶的三价铁还原为易溶的二价铁，通过洗涤除去二价铁。

3、络合漂白法：通过络合剂与矿物中的铁生成溶解性高的络合物，洗涤除去络合铁。

以上除铁增白化学方法常见于高岭土、沸石等非金属矿物的增白，对于凹凸棒石，由于其骨架结构中有铁元素的存在，因此，如何去除负载铁保留结构铁不使凹凸棒石的骨架结构发生变化提高产品白度是凹凸棒石除铁增白中的难题。虽然有文献报道使用上述方法对凹凸棒石除铁增白，如CN101818000公开了利用煅烧、硫酸酸化、洗涤，加入草酸和三氯化钛和微波加热相结合的方式进行增白，有一定增白效果，但工序繁琐，且高温焙烧、过高浓度酸浸会影响凹凸棒石的孔道结构，可能会造成凹凸棒骨架结构坍塌。CN1884207A公开了一种利用草酸钠和盐酸对凹凸棒石复合除铁增白的方法，工序较简单，但盐酸挥发性及腐蚀性强，且盐酸使用时对设备要求比较高，废水处理困难，实用性较差，以上技术都没有解决提高产品白度而不影响凹凸棒石的结构这个难题，毕竟高温焙烧、过高浓度酸浸等会影响凹凸棒石的孔道结构，可能会造成凹凸棒骨架结构坍塌。

发明内容：

本发明的目的是提供一种凹凸棒石除铁增白方法，解决了现有方法难以在不影响凹凸棒石骨架结构中的结构铁的前提下实现除铁增白的问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种凹凸棒石除铁增白方法，该方法包括以下步骤：

将凹凸棒石原矿粉碎过100目筛，制成凹凸棒石粉体；配置质量分数为10-20wt％乙酸水溶液，再向乙酸水溶液中先后添加草酸、连二亚硫酸钠和凹凸棒石粉体，草酸和连二亚硫酸钠使用量均为凹凸棒石重量的5～25％，边加入原料边搅拌，使反应原料混合均匀，制备出固液比为1:5～1:25的混合浆体，在50～100℃，优选为70-90℃对混合浆体机械搅拌2～4h，停止加热后，趁热对浆体进行抽滤，同时弃去反应容器底层黑色沉积部分，多次洗涤滤饼直至滤液呈中性并且颜色变为无色透明，洗涤后滤饼通过鼓风干燥烘干、使用机械磨粉机磨粉，得到目标产品白色凹凸棒石。

使用WSB-2白度仪测定目标产品白度。

本发明的有益效果如下：

本发明利用草酸、连二亚硫酸钠、乙酸协同除铁，通过乙酸的弱酸性调节浆体的酸性，使三价铁还原为二价铁反应始终处于合适的酸性条件，同时氢离子置换出凹凸棒石中的二价铁离子，并且二价铁离子和草酸根络合生成稳定且易溶于水的络合物，通过洗涤除去络合物。所以本发明增白效果好，且操作简单，凹凸棒石增白前后结构没有发生变化，解决了现有方法难以在不影响凹凸棒石骨架结构中的结构铁的前提下实现除铁增白的问题。

附图说明：

图1是实施例8的凹凸棒石增白前后结构XRD表征示意图；

其中，a、b曲线分别是增白前后的凹凸棒石XRD曲线，可以看出增白前后峰位置没有变化，可以说明增白增白前后凹凸棒石和伴生矿物的晶体结构保持完整。

具体实施方式：

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：

在烧杯中配置质量分数为10wt％乙酸水溶液，倒入三口烧瓶中，往三口烧瓶中先后添加草酸、连二亚硫酸钠和凹凸棒石粉体，草酸使用量为凹凸棒石重量的25％，连二亚硫酸钠使用量为凹凸棒石重量的5％，边加入原料边搅拌，使原料混合均匀，制备出固液比为1:5的混合浆体；在90℃条件下对混合浆体机械搅拌两小时，使凹凸棒石中三价铁还原成二价铁、铁离子充分溶解出来，并与草酸根离子络合，生成易溶且稳定的络合物，停止加热后，趁热对浆体进行抽滤，同时弃去三口烧瓶底部沉积部分，滤液开始呈酸性现黄绿色，多次洗涤滤饼直至滤液呈中性，洗涤后滤饼通过鼓风干燥进行烘干、使用机械磨粉机磨粉，得到目标产品。使用WSB-2白度仪测定产物白度提高到71.1，凹凸棒石粉体处理前白度为50.2，白度提高41.63％。

实施例2-11：

参考实施例1，不同之处在于，按照表1的实验条件，凹凸棒石粉体处理前白度为50.2。

表1

对比例1：

参考实施例2，不同之处在于，没有添加草酸。

对比例2：

参考实施例2，不同之处在于，没有添加乙酸。

对比例3：

参考实施例2，不同之处在于，没有添加连二亚硫酸钠。

对比例4：

参考实施例2，不同之处在于，乙酸替换为盐酸。白度由50.2降至43.8，白度降低12.75％。

实验表明盐酸会反效果，白度反而降低。

Claims

1.一种凹凸棒石除铁增白方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将凹凸棒石原矿粉碎过100目筛，制成凹凸棒石粉体；配置质量分数为10-20wt％乙酸水溶液，再向乙酸水溶液中先后添加草酸、连二亚硫酸钠和凹凸棒石粉体，草酸和连二亚硫酸钠使用量均为凹凸棒石重量的5～25％，边加入原料边搅拌，使反应原料混合均匀，制备出固液比为1:5～1:25的混合浆体，在50～100℃对混合浆体机械搅拌2～4h，停止加热后，趁热对浆体进行抽滤，同时弃去反应容器底层黑色沉积部分，多次洗涤滤饼直至滤液呈中性并且颜色变为无色透明，洗涤后滤饼通过鼓风干燥烘干、使用机械磨粉机磨粉，得到目标产品白色凹凸棒石。

2.根据权利要求1所述凹凸棒石除铁增白方法，其特征在于，70-90℃对混合浆体机械搅拌2～4h。