[發明專利]一種用于電瓷行業的球粘土的除鐵方法

無效

• 申請號: 201110350913.2
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN102515700A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 羅學濤;傅翠梨;張蓉;吳浩;黃平平;李錦堂
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C04B33/10
• 分類號: C04B33/10
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種用于電瓷行業的球粘土，尤其是涉及一種用于電瓷行業的球粘土的除鐵生產工藝。

背景技術

球粘土是指生成時代較新的新生代軟質粘土，其上覆蓋層薄而壓力小，尚未固結成巖而組成礦物，也未重結晶和有序化，即主要由無序高嶺石組成。球粘土常含少量伊利石或I-M間層粘土礦物和石英、有機質及鐵、鈦著色雜質等，主要化學成分為SiO₂、Al₂O₃、H₂O及少量的Fe₂O₃、TiO₂、Na₂O、K₂O，其顏色多種多樣，以黑色、灰色為主。焙燒后，隨雜質含量不同呈白、黃、褐色等。

球粘土是一種含有天然納米顆粒、物化活性高的粘土原料，其可塑性能好、結合強度高、易燒結、燒結范圍寬。球粘土在水中易浸散，這種高分散性使之配制的泥漿具有良好的懸浮性，保證了泥漿的流動性、厚化性系數等性能以滿足陶瓷工藝要求。因此球粘土是陶瓷工業中的重要結合粘土。此外，球粘土還有高耐火度、優良的耐熱震性、中高溫抗折強度、低蠕變、抗剝落及耐侵蝕等性能，廣泛應用于耐火材料等領域。

球粘土主要用于陶瓷、耐火材料作粘結劑。例如國外一些陶瓷坯體需球粘土用量：墻磚30％，陶器25％，衛生瓷20％～30％，日用瓷10％，電瓷30％，耐火器材5％～15％。球粘土不僅用于細瓷、耐火材料、一般陶瓷及搪瓷釉等領域，而且用于造紙涂料及填料、橡膠及塑料的填料、動物飼料添加劑、肥料中的抗固結劑和制取硫酸鋁及硅鋁白炭黑等。如果用在冶金上，球粘土還可做煉鐵高爐出鐵口的泡泥，能增加生鐵產量。

球粘土可作為電瓷生產工藝中的粘土原料，以增加坯體的可塑性，降低燒結溫度。電瓷是指用于電氣設備各部分的絕緣和機械支持或連接的一類陶瓷。電瓷要求有高的體積電阻率，低介電常數和低介電損耗。除此之外，還要求具有一定的機械強度。在電瓷生產過程中，要避免引入鐵等變價金屬離子，以免產生自由電子和空穴，引起電子式導電，使陶瓷電性能惡化。如果鐵雜質以聚集態出現在瓷體之中，將形成鐵斑、金屬鐵的熔洞、結構和性能不良的鐵莫來石等顯微結構缺陷，降低電瓷產品的強度和電絕緣性。

球粘土中常混生著少量鐵質礦物。這些鐵質的存在不但降低以球粘土為原料的電瓷的物理、機械、化學及電氣性能，而且在成型時有礙于制品的表觀及微觀質量。因此，電瓷行業一般要求粘土原料中Fe₂O₃含量小于1.8％，最好小于1.5％。如何經過深加工除鐵，使球粘土符合電瓷原料的要求，成為目前生產企業十分關心的問題。

球粘土中最有害的鐵化合物為少量黃鐵礦(FeS₂)或白鐵礦與菱鐵礦(FeCO₃)，這種鐵的賦存與有機質有關。但是最常見的是鐵的水化物(Fe₂O₃形式，占0.2％～0.4％)，即以針鐵礦(Fe₂O₃·nH₂O)為主，其它如水赤鐵礦及水針鐵礦等較難見到。針鐵礦常吸附在或浸染于高嶺石、水云母、石英的晶體上。鐵化合物的成份很容易變化，結果引起各種的顏色度，這取決于水化的量和物質的細微。在球粘土中鐵也常以類質同象替代形式進入高嶺石或水云母的晶格中。在我國球粘土中常見針鐵礦吸附狀態，如水曲柳礦區等。較少為類質同象賦存于高嶺石與水云母或I-M間層礦物的晶格中置換鋁，如晉北礦區。

我國球粘土研究始于20世紀80年代。由于球粘土只在少數地區發現，如吉林水曲柳、廣西南寧等，因此關于球粘土應用開發的研究少有報道。其中主要為我國著名粘土專家劉長齡的一些報道。(1、劉長齡.球粘土應被列為獨立的品種[J].非金屬礦，1997，(1)：25-28；2、劉長齡，陳新邦.東北地區球粘土的地質特征和成礦條件[J].地質找礦論叢，2004，19(4)：243-251；3、劉長齡，李生才，劉欽甫.南寧球粘土地質特征及礦床成因[J].地質找礦論叢，2002，17(4)：246-251)而關于球粘土除鐵工藝研究的報道則更為少見。

球粘土和高嶺土一樣，都屬于粘土類礦物。因此可以參照高嶺土的除鐵增白方法對球粘土進行深加工。目前，高嶺土的除鐵增白方法中的化學還原漂白法對球粘土具有一定的適用性。化學還原漂白法是指采用連二亞硫酸鈉將高嶺土礦中的三價鐵還原成二價鐵。為防止二價鐵氧化，加入草酸與其絡合。通過洗滌過濾除去二價鐵，達到除鐵增白的目的。