过渡金属氧化物及化学漂白工艺对高岭土白度影响规律的研究

论文摘要

高岭土是一种重要的矿物资源,广泛用于日用陶瓷、造纸、油漆、涂料、塑料、橡胶、填料等许多工业领域。由于高岭土中含有的铁杂质降低了高岭土的白度,影响了其工业应用价值。因此,除铁增白已成为高岭土应用行业的首要任务。本文以龙岩高岭土有限公司提供的高岭土矿为研究对象,探讨几种过渡金属氧化物对高岭土白度的影响规律,并采用单因素和正交实验进行漂白工艺研究,重点讨论了保险粉用量、pH值、固液比及反应时间等因素对高岭土白度的影响。通过研究得到如下实验结果:1.八种过渡金属氧化物都会不同程度地降低高岭土的白度,特别是烧结白度。其中,TiO2和ZnO的影响相对较小;Cr2O3、MnO2、Co2O3等其它五种氧化物的影响较显著;Fe2O3对高岭土的白度有较大影响,且烧结白度的降低幅度与自然白度几乎相同。分析结果表明,Fe2O3以独立氧化物形式存在于高岭土颗粒中或吸附于高岭土颗粒表面,从而使高岭土的白度降低。2.单因素实验得到漂白各影响因素的适宜取值范围,分别为:保险粉用量为2%～3%,pH值为2～3,固液比为1:3～1:6,反应时间小于等于1.5小时。正交实验得到最佳的工艺条件为:保险粉用量3%,pH值为2,固液比1:3,反应时间45min,在最优化条件下,高岭土白度可由原土的69.93%提高到漂白后的81.31%。在这四个因素中,保险粉用量为影响漂白白度的主要因素,pH值次之,保险粉用量、pH值和固液比三者间具有不可忽略的交互作用。3.运用实验所得的最佳实验条件对漳州铁染高岭土进行中试化漂白生产实践,结果表明,漂白后高岭土白度明显提高,最大提高了21.7个百分点;铁含量可降低到0.5wt%以下,铝含量基本保持不变。在化学漂白工艺实验研究和中试放大实验的基础上,完成了“年产2万吨化学漂白高岭土的工艺设计”项目。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 高岭土研究及应用
• 1.1.1 高岭土的矿物结构与性质
• 1.1.2 高岭土的工艺性质及应用
• 1.1.3 影响高岭土白度的主要因素
• 1.1.4 中国高岭土的分布及应用情况
• 1.2 高岭土增白方法研究进展
• 1.2.1 物理法选矿增白
• 1.2.2 煅烧增白
• 1.2.3 化学除铁漂白及其实际应用
• 1.2.4 其它除铁增白方法
• 1.3 研究目的及背景
• 1.4 本课题的研究内容
• 第二章 实验方案及研究方法
• 2.1 实验用原材料
• 2.2 实验仪器及试剂
• 2.3 实验过程
• 2.3.1 过渡元素氧化物对白度的影响规律实验
• 2.3.2 化学漂白工艺流程
• 2.4 研究方法
• 2.4.1 X射线衍射
• 2.4.2 扫描电镜形貌分析（SEM）
• 2.4.3 白度测试
• 2.4.4 化学成分全分析
• 2.4.5 粒度测试
• 2.4.6 X射线光电子能谱（XPS）
• 2.4.7 热分析
• 第三章 过渡元素氧化物对高岭土白度影响规律研究
• 3.1 龙岩高岭土325目成品特性分析
• 3.2 各种氧化物对白度影响程度的比较
• 3.2.1 不同氧化物含量对高岭土白度及颜色的影响
• 3.2.2 氧化铁及氧化钦含量对高岭土白度的影响
• 3.3 在高岭土中添加铁氧化物与实际矿物中铁的赋存状态的区别
• 3.4 本章小结
• 第四章 高岭土的化学漂白研究
• 4.1 龙岩铁染高岭土矿物特征分析
• 4.2 工艺参数对龙岩铁染高岭土白度影响规律研究
• 4.2.1 保险粉加入量对高岭土白度的影响
• 4.2.2 pH值对高岭土白度的影响
• 4.2.3 固液比对高岭土白度的影响
• 4.2.4 反应时间对高岭土白度的影响
• 4.2.5 各因素间的相关性实验
• 4.2.6 漂白前后高岭土对比
• 4.3 漳州铁染高岭土化学漂白中试实验研究
• 4.3.1 物相分析
• 4.3.2 实验结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文
• 附录