高岭土选矿(processing of kaolin ores)

从高岭土矿石中分选出高岭土精矿的过程。高岭石类矿物是粒度极细的含铝硅酸盐，是高岭土矿石中的主要矿物成分。其基本矿物组成有高岭石组矿物，化学组成为Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈；埃洛石(多水高岭石)组矿物，化学组成为Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈•2～4H₂O；蒙脱石组矿物，化学组成为Al₄[Si₄O₁₀](OH)₂•nH₂O，与叶蜡石一致，但由于含有钠、钙、镁等碱金属元素，而又写成(Na，Ca)(Al．Mg)[Si₄O₁₀](OH)₂•nH₂O；伊利石(水云母)组矿物及叶蜡石等，并含有石英、长石、云母、褐铁矿、赤铁矿、明矾石及锐钛矿等杂质。高岭土矿物组成及其性质见表1。

中国是最早开发利用高岭土的国家。中国高岭土资源丰富、产地遍及各省、自治区。美国佐治亚州中部到南卡罗来纳州中西部的高岭石带、英国西南康沃尔地区、乌克兰的外喀尔巴阡山地区等，都是世界上著名的高岭土产地。

高岭土具有多种工业用途，对其精矿的质量要求因用途不同而异。除对化学成分有要求外，耐火材料工业对高岭土的粒度、分散性、耐火度、结合强度及可塑性等还有要求，其质量要求见表2。

选矿方法对产品质量要求不高时，用手选除去矿石中的大块杂质或用干磨或风力分级等方法，对产品质量要求高时，大多采用湿法选矿。湿法选矿的基本过程有矿石准备，捣浆，除砂、分级、精选、漂白、脱水，过滤，干燥及贮运等工序。

重力除砂分级   采用捣浆槽捣浆，通过各种分级设备，如耙式分级机、螺旋分级机、水力旋流器，水力分级机等进行分级，以除去石英、黄铁矿等杂质。

载体浮选用石灰石、方解石、萤石、重晶石等矿物作载体，通过适当的药剂处理后，使粘土中杂质矿物团聚在载体矿物表面并随载体矿物一起进入浮选泡沫产品中，从而达到除去杂质的目的。

泡沫浮选   主要采用反浮选法除去矿石中的明矾石，黄铁矿等含硫矿物。可用氧化石腊皂等作扑收剂，水玻璃等作分散剂。

选择性絮凝   利用水溶性多聚磷酸盐、硅酸盐作分散剂，矿浆pH=8．5～10，加絮凝剂，使杂质和高岭土得以分离。

两液分选   利用锐钛矿、电气石等亲油性进入酯肪酸、苯、四氯化碳等有机液体的特性，与分散在水中的高岭土悬浮液分离。

高梯度磁选   用以分离高岭土中含铁、钛矿物。1971年，美国用DEM-84型高梯度磁选机处理高岭土，取得了良好的分选效果。中国用高梯度磁选法处理江苏省吴县青山瓷土，加六偏磷酸钠作分散剂，使精矿含铁由原矿的Fe₂O₃为2％～3％降至0．3％～0．5％，白度提高到90％以上。

化学漂白   主要是陶瓷业用的要求，用硫酸调整矿浆使pH=3．0，可溶去部分铁质。再加入强还原剂连二亚硫酸钠，将高价铁还原成可溶于水的低价铁，然后脱水。中国研究成功的二氧化硫电解法，是往矿浆中通入二氧化硫，在电解作用下进行化学反应，将三价铁转化为二价铁而溶于水。再经过滤洗涤将铁除去。

粘附-磁选过滤   该法为前苏联所创。其特点是浮选法和高梯度磁选法相结合。其原理是利用高岭土中杂质的天然磁性和在药剂作用下粘附到疏水性固体表面的特性，使高岭土和杂质分离。

选矿流程   粘土选矿工艺流程需根据原矿石性质和对产品的质量要求来确定。

中国苏州瓷土公司观山选矿厂的选矿流程   该厂处理的矿石类型及其化学成分见表3。矿石中主要矿物为高岭石、多水高岭石、其次为蒙脱石；此外尚有少量石英，黄铁矿、明矾石、有机质等杂质。选矿厂采用手选一重选流程，生产供造纸，搪瓷、橡胶、陶瓷、石油催化剂、光学玻璃、电子元件等行业用的高岭土产品。工艺过程见图1。矿石经破碎后给入捣浆机捣浆。捣浆机由浆池和转子组成。浆池上部溢流口处装有0．55mm筛网，以阻挡泥浆中的漂浮物混入细粒产品中。下部设排砂口，周期排出粗砂。浓度为13％的溢流产品经粗选、精选和扫选旋流器分级。沉砂返回粗选旋流器。溢流经浓缩，过滤后浓度达40％～42％。再经挤泥机成型，在链板式隧道窑中烘干到含水为15％。

美国恩格尔哈德矿物和化学公司选矿厂的选矿流程   该选矿厂分粗选厂和精选厂两部分。(图2)粗选厂仅通过捣浆机分级作业除去高岭土中的石英和云母等杂质，并使矿浆充分分散。粗选精矿砂再送往精选厂进行如下处理：(1)载体浮选。以石灰石作载体，“有机酸”为扑收剂；(2)磁选。使用PEM-84型高梯度磁选机；(3)分离叠片。使用立式磨剥机；(4)化学漂白。用硫酸氢钠作漂白剂，硫酸铝作聚凝剂，矿浆pH=4。