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高岭土作为一种重要的非金属矿产资源被广泛应用于多个行业。随着社会及科技的发展,高品质高岭土含量日趋减少,对煤系高岭土的开发及应用成为人们越来越关注的问题。我国拥有丰富煤炭资源,其煤岩系中蕴藏了大量具有开采及利用价值的煤系高岭土,对其进行高效开发利用研究,意义重大。 对湖北宜昌某煤系高岭土进行矿物学分析,表明该煤系高领土原矿主要矿物为高岭石,SiO2含量为47.3%,Al2O3含量为32.89%;脉石矿物为石英、勃姆石、长石等硅酸盐矿物;铁杂质主要以黄铁矿赋存且黄铁矿的嵌布粒度粒度范围300~50μm;钛杂质主要以锐钛矿等矿物赋存,铁、钛主要染色杂质的总含量为3.93%;碳质物约5%。该煤系高岭土晶体由不规则鳞片状单晶体叠加在一起,晶体大小不一,且比较松散,结晶程度不高。 针对煤系高岭土中的含铁杂质矿物,采用反浮选—湿式高梯度强磁选联合的选矿方法进行分离。反浮选试验条件为:磨矿细度为-74μm含量占83.4%,分散剂六偏磷酸钠200g/t,pH值为6,煤油250g/t,反浮碳起泡剂23.81g/t,丁基黄药250g/t,反浮铁起泡剂17.86g/t;高梯度磁选条件为:磁场强度1.2T,矿浆流速1.5m/s,脉动转速200r/min;煤系高岭土铁去除率最高为74.89%。在1000℃焙烧120min后白度由原矿51.32%提升到68.75%。 针对煤系高岭土中嵌布粒度细,传统选矿法不易去除的含铁杂质矿物,采用化学浸出的方法进行分离提纯。试验条件为:草酸浓度0.4mol/L,矿浆固液比1:3,酸浸时间120min,搅拌强度200r/min;煤系高岭土铁去除率27.45%,酸浸后煤系高岭土含铁杂质0.39%。在1000℃焙烧120min后白度由68.75%提高到80.27%。 常温与加温常压酸浸对比试验表明,加温有利于煤系高岭土中的含铁杂质的去除,同时加温对高岭土中铝溶出影响较大。盐酸、硫酸、草酸酸浸动力学模型拟合表明,含铁杂质在浸出过程中均受内扩散控制,符合内扩散控制收缩核模型。Fe杂质的表观活化能分别为:12.30kJ·moL-1,9.89kJ·moL-1和12.27kJ·moL-1。