摘 要：高嶺土具有良好的可塑性和耐火性能，可用于造紙、陶瓷和耐火材料。然而由于大部分礦區(qū)設(shè)施落后，導(dǎo)致出產(chǎn)的高嶺土鐵含量較高，產(chǎn)品純度差，市場附加值低，發(fā)展面臨技術(shù)瓶頸。因此延長生產(chǎn)加工鏈，提高產(chǎn)品純度，提升其附加值意義重大。本文通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案對(duì)高嶺土礦樣品進(jìn)行了除鐵提純，提高了礦產(chǎn)品的品位，并對(duì)提純后的產(chǎn)品開展了檢測數(shù)據(jù)的分析評(píng)價(jià)，確認(rèn)礦產(chǎn)高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍，估算礦產(chǎn)品的市場價(jià)值。

關(guān)鍵詞：礦產(chǎn)高嶺土;提高純度;分析評(píng)價(jià);應(yīng)用;市場價(jià)值

1 提純?cè)囼?yàn)方案設(shè)計(jì)

高嶺土產(chǎn)品按工業(yè)用途分為造紙工業(yè)用高嶺土、搪瓷工業(yè)用高嶺土、橡塑工業(yè)用高嶺土、陶瓷工業(yè)用高嶺土和涂料行業(yè)用高嶺土五類，根據(jù)高嶺土的各產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)技術(shù)規(guī)范，需要對(duì)高嶺土原礦進(jìn)行原礦性能測試和除鐵提純后樣品的性能測試，具體流程如下：

1.1高嶺土原礦

原礦共計(jì)50kg（塊體和粉體的混合樣），混合樣品顏色呈黃灰色。塊體樣品質(zhì)地細(xì)膩，觸摸時(shí)有滑膩油脂感，硬度較低，顏色呈灰白色。

1.2球磨制粉

球磨過程一般分為干法研磨和濕法研磨，考慮到研磨效率和后續(xù)的除鐵工藝的需要，試驗(yàn)采用濕法研磨。試驗(yàn)采用球磨機(jī)（WZM-5L）對(duì)樣品進(jìn)行初步研磨，其中裝填物料比例為：高嶺土：水：研磨球=2：1：2，研磨時(shí)間24h。

將樣品通過臥式研磨罐進(jìn)行初步研磨之后，再利用攪拌磨（青島聯(lián)瑞精密機(jī)械有限公司，Q-2型）進(jìn)行快速研磨，研磨時(shí)間為2h。

1.3過篩

研磨后所得料漿，分別通過200目和325目篩進(jìn)行篩分，濾除其中的粗顆粒，為后續(xù)除鐵做準(zhǔn)備。

1.4除鐵

鐵是高嶺土礦物的主要染色因素，含鐵礦物在高溫煅燒時(shí)會(huì)變成Fe2O3，造成礦物發(fā)黃或呈磚紅色，因此將礦物中含鐵雜質(zhì)高效除去，才能達(dá)到礦物除鐵增白的效果。

基于高嶺土礦樣含鐵量高達(dá)9%以上，工業(yè)化生產(chǎn)成本及工藝易操作性等方面因素考慮，磁選分離除鐵法是最為有效可行的除鐵手段。

1.4.1實(shí)驗(yàn)方案一（200目過篩漿料除鐵）

試驗(yàn)流程及結(jié)果：原礦經(jīng)板式磁選2遍，立環(huán)磁選1遍，電磁漿料高梯度磁選機(jī)磁選1遍，各段取樣化驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下表：

由表1可知，原礦樣經(jīng)方案一磁選后，含鐵量由8.75%降到了3.59%，下降了5.16%，效果比較明顯；精礦的出產(chǎn)率是57%；白度由12.60%提高至13.85%，提升了1.25%，效果不夠明顯。

1.4.2實(shí)驗(yàn)方案二（325目過篩漿料除鐵）

試驗(yàn)流程及結(jié)果：原礦經(jīng)2遍磁漿料高梯度磁選機(jī)磁選，各段取樣化驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下表

由表2可知，原礦樣經(jīng)方案一磁選后，含鐵量由8.75%降到了4.14%，下降了4.61%，效果比較明顯；精礦的出產(chǎn)率是52%；白度由12.60%提高至13.32%，提升了0.72%，效果不夠明顯。

1.5烘干

將經(jīng)過磁選分離除鐵之后的料漿沉淀24h，用吸管將上清液去掉，得到比較粘稠的料漿，將料漿置于電熱鼓風(fēng)干燥箱（GXZ-9146MBE型）中烘干備用（溫度設(shè)為80℃）。

2 提純后測試評(píng)價(jià)

2.1化學(xué)成分

檢測要求：對(duì)原礦樣品和除鐵后的精礦樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析，主要檢測指標(biāo)：燒失量LOI、二氧化硅SiO2、三氧化二鋁Al2O3、三氧化二鐵Fe2O3、氧化鈣CaO、氧化鎂MgO、氧化鈉Na2O、氧化鉀K2O。

檢測依據(jù)：GB/T 16399-1996粘土化學(xué)分析方法

2.2白度

方法原理：當(dāng)光譜反射比均為1的理想完全反射漫射體的白度為100，光譜反射比均為0的絕對(duì)黑體白度為O時(shí)，在規(guī)定的條件，測出試樣的三刺激值，再用所規(guī)定的公式計(jì)算白度。檢測依據(jù)：GB/T 5950-2008建筑材料與非金屬礦產(chǎn)品白度測量方法。儀器設(shè)備：WSD-Ⅲ型全自動(dòng)白度計(jì)。

2.3礦物巖相分析XRD法

不同物相的多晶衍射譜，在衍射峰的數(shù)量、2θ位置及強(qiáng)度上總有一些不同，具有物相特征，幾個(gè)物相的混合物的衍射譜是各物相多晶衍射譜的權(quán)重疊加，因而將混合物的衍射譜與各種單一物相的標(biāo)準(zhǔn)衍射譜進(jìn)行匹配，可以解析出混合物中的各組成相。檢測依據(jù)：JY/T 009-1996 轉(zhuǎn)靶多晶體X射線衍射方法通則。儀器設(shè)備：D/max-ⅢB型X射線衍射儀。

由混合樣XRD衍射分析圖譜和塊樣XRD衍射分析圖譜可以直觀的看出，兩個(gè)樣品的礦物組成及結(jié)構(gòu)基本一致：

主晶相是Purophyllite葉蠟石；

次晶相是Muscovite白云母、Quartz方石英、Kaolinite高嶺土；

少晶相是Berthierine磁綠泥石、Akaganeite正方針鐵礦；

微晶相是Greenalite鐵蛇紋石。

2.4燒后密度、顏色、收縮比

檢測要求：對(duì)除鐵后的精礦樣品進(jìn)行壓片、燒結(jié)，檢測燒后樣品的燒后體積密度、顏色、收縮比。

檢測依據(jù)：GB/T 2997-2015致密定形耐火制品體積密度、顯氣孔率和真氣孔率試驗(yàn)方法。

儀器設(shè)備：CXK-A型陶瓷吸水率真空裝置；HTK70/17高溫箱式爐（1700）；MS3002S型電子天平。

燒結(jié)：將高嶺土的精礦粉料在10噸壓力下壓成1#樣品直徑60mm和2#-5#直徑54mm的原片，樣品經(jīng)110℃烘干，分別在1160℃、1180℃、1200℃、1220℃、1340℃下燒結(jié)，保溫時(shí)間為2h，燒結(jié)結(jié)果如下：

顏色：肉眼觀測燒結(jié)后樣品的顏色為深土紅色。

體積密度：

本實(shí)驗(yàn)采用抽真空排水法測量燒結(jié)后樣品的體積密度，具體原理如下：

體積密度（g/cm3）：ρ■=■

ρ為實(shí)驗(yàn)溫度下液體密度（g/cm3）。

通過以上數(shù)據(jù)可以看出，MP500精礦的燒結(jié)溫度在1220℃，體積密度約為2.52 g/cm3。

2.5耐火度

檢測要求：對(duì)高嶺土原礦的樣品進(jìn)行耐火度檢測，以確認(rèn)在無荷重的條件下樣品抵抗高溫而不熔化的溫度，用于指導(dǎo)生產(chǎn)和使用。

檢測依據(jù)：GB/T 7322-2007耐火材料耐火度試驗(yàn)方法。

方法原理：將耐火材料的試驗(yàn)錐與已知耐火度的標(biāo)準(zhǔn)測溫錐一起栽在錐臺(tái)上，在規(guī)定的條件下加熱并比較試驗(yàn)錐與標(biāo)準(zhǔn)測溫錐的彎倒情況來表示試驗(yàn)錐的耐火度。

儀器設(shè)備：NHD-03P型耐火度爐（紅外可視）。

3 性能評(píng)價(jià)及結(jié)論

3.1化學(xué)成分

由原礦和除鐵后精礦化學(xué)成分可以看出，氧化鋁含量由原礦的26.99%提升至28.23%，鐵含量由原礦的8.75%降至4.14%，二氧化硅含量由原礦的51.18%提升至54.57%，變化比較明顯，SO3含量由0.45%降至0.38%，略有降低，氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、二氧化鈦?zhàn)兓幻黠@。

3.2白度

根據(jù)白度檢測結(jié)果對(duì)比，原礦的白度12.6%和除鐵后精礦的白度13.32%相比較，變化并不明顯；根據(jù)高嶺土在不同行業(yè)的應(yīng)用要求，白度應(yīng)在75%-90%之間，而實(shí)驗(yàn)中的高嶺土原礦中影響白度的主要因子是鐵含量太高，只有把鐵降到1%以下，白度才能得到明顯的提升，而根據(jù)目前有效的工業(yè)除鐵效果可以看出，除鐵的最低限為2.5%，故白度的提升不會(huì)很明顯。

3.3塑性指數(shù)

根據(jù)塑性指數(shù)檢測結(jié)果可以看出，該高嶺土礦的塑性指數(shù)高達(dá)18%，具有良好的塑性，屬于黏土類，在建筑行業(yè)可配合其它瘠性材料使用，作為瘠性材料的添加劑和粘合劑。

4 應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景

基于礦樣結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，鐵含量比較高（Fe2O3含量為8.75%），除鐵成本和難度比較大，白度不高，極大的制約了該礦產(chǎn)品的使用范圍，但葉臘石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有較好的耐熱性、絕緣性和可塑性，具有良好的保溫性能，可以作為建筑用燒結(jié)磚、燒結(jié)瓦、外墻陶瓷磚、外墻發(fā)泡、外墻外保溫泡沫陶瓷的材料，也可用在低端耐火材料中作為窯爐用缸磚，以及生產(chǎn)巖棉板等材料。

4.1在燒結(jié)磚中應(yīng)用

燒結(jié)普通磚是傳統(tǒng)的墻體材料，具有較高的強(qiáng)度和耐久性，又因其多孔而具有保溫絕熱、隔音吸聲等優(yōu)點(diǎn)，因此適宜做建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，被大量應(yīng)用于砌筑建筑物的內(nèi)墻、外墻、柱、拱、煙囪、溝道及其他構(gòu)筑物，也可在砌體中置適當(dāng)?shù)匿摻罨蜾摻z以代替混凝土構(gòu)造柱和過梁。目前，我國年生產(chǎn)各種燒結(jié)墻材制品約9000億標(biāo)塊，其中實(shí)心黏土磚約3800億標(biāo)塊，空心制品約2700億標(biāo)塊，各種利廢和環(huán)保的新型墻材產(chǎn)品近2500億標(biāo)塊，蒸壓粉煤灰磚約350億標(biāo)塊，蒸壓灰砂磚約200億標(biāo)塊，燒結(jié)磚行業(yè)產(chǎn)值達(dá)2000多億元。

4.2 在燒結(jié)瓦中應(yīng)用

燒結(jié)瓦主要是指燒結(jié)黏土平瓦、小青瓦、燒結(jié)彩色瓦；燒結(jié)黏土瓦是以黏土、頁巖等為主要原料，經(jīng)原料處理成型、干燥、焙燒而成的瓦，規(guī)格尺寸為400 mm×240 mm～360 mm×220 mm，厚度10-20 mm，吸水率不大于21%，彎曲破壞荷重不小于1020 N。目前我國瓦產(chǎn)品產(chǎn)量較多并具有發(fā)展空間的有三大品種LozrJ62aQIDxP0z8igqLbXTeELiXtRiu8JSWZ6RGcOY=，一是燒結(jié)黏土平瓦；二是燒結(jié)彩瓦（琉璃瓦、亞瓦）；三是水泥彩色瓦，并且我國每年新建房屋20多億m2，如果有30%采用坡屋面，對(duì)瓦的需求量非常大燒結(jié)屋面瓦約400億片，市場產(chǎn)值達(dá)300多億元。

4.3在燒結(jié)路面磚中應(yīng)用

路面磚（又名鋪路磚）就是鋪在路上給人們提供行走方便的磚，包括廣場磚、草坪磚、盲道磚、園林磚等。燒結(jié)路面磚主要是以頁巖、黏土、耐火黏土或其它混合物為原料，是綠色環(huán)保建材產(chǎn)品。

燒結(jié)路面磚具有強(qiáng)度高、物理性能穩(wěn)定、抗凍融能力強(qiáng)、耐久性好、質(zhì)感柔和、色彩穩(wěn)定、防滑、環(huán)保、無輻射等特性。因此，燒結(jié)路面磚在中國乃至于世界建筑市場上備受關(guān)注，目前我國城市道路擴(kuò)張速度非?？欤暧么u量達(dá)2億多平4AdvvqwSA4AJ0kcu/oEgS30lsAWPNH9gbWnIhT22BEg=方米，而且在不斷增加，市場容量達(dá)300多億元。

5 結(jié)論

（1）本實(shí)驗(yàn)中的高嶺土礦樣在應(yīng)用方面不能作為高嶺土來使用，也不能通過品質(zhì)提升后作為高嶺土應(yīng)用；

（2）本實(shí)驗(yàn)中的高嶺土礦樣由于成分和結(jié)構(gòu)受限，除鐵成本較高，品質(zhì)提升有限，只能定位為附加值不高的低端礦產(chǎn)品，建議原礦直接在建筑材料和低端耐火材料中應(yīng)用。

（3）本實(shí)驗(yàn)中的礦樣是主晶相為葉臘石的伴生礦，而非純高嶺土礦，礦物結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜，該礦品位較低。原礦中鐵含量較高，提純成本較高，通過磁選除鐵工藝提純，最終所得精礦的鐵含量仍較高，不能滿足高附加值應(yīng)用領(lǐng)域?qū)θ~臘石和高嶺土的性能要求。

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