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川南煤系硫铁矿尾矿高岭土综合利用研究叶巧明, 刘建, 张其春(成都理工学院, 四川成都610059)摘要: 介绍了川南硫铁矿尾矿高岭土的利用现状, 并详细评述了利用其制备煅烧高岭土、铁铝混合净水剂 ( 聚合氯化铝)、特种水泥和彩色微晶玻璃的工艺原理和方法, 提出了一条可行的综合 利用尾矿高岭土的工艺途径。关键词: 尾矿; 高岭土; 煅烧高岭土; 净水剂; 特种水泥; 微晶玻璃中图分类号: TD 985 文献标识码: A 文章编号: 100026532 (2002) 0120041205的衍生产品的制备及直接对它们的提取, 使资源优势转化为经济效益。 川南硫铁矿床中的高岭土储量丰富, 在选出黄铁矿后的尾矿中, 高岭石为主要矿物, 其次为迪开石及多水高岭石, 单一含铝矿物 及石英等非粘土类硅酸盐矿物的含量低, 且高岭石是片状, 结晶度较高, 使高岭土资源具 有在造纸、塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等行业应用 的可能性。 但是, 该高岭土的钛含量普遍较 高, 加上黄铁矿的共生、有机质及固定碳的混 染、黄铁矿的局部表生氧化, 又使它难于直接得到应用, 所以必需经过选矿处理, 除去铁、 钛矿物, 并辅以氧化煅烧脱碳步骤, 才能满足 诸多行业对高纯高岭土产物的性能要求。概述1我国的硫矿资源以硫铁矿为主, 而四川省硫铁矿储量居全国第一, 是全国五大硫铁 矿生产基地之一, 川南 ( 包括宜宾和沪州两 市) 硫铁矿保存量又占全省储量的 97% 。 当前川南硫铁矿开发存在的主要问题是综合利 用差, 资源损失大, 产品单一低值, 环境污染 严重, 经济效益差。 因此, 川南硫铁矿开发的 中心问题是矿产资源的综合利用和产品开 发。特别是占采出矿量 2 3 的固相物, 即已粉碎的以高岭土为主的尾矿, 堆存难度大, 排入 江河造成严重污染, 水体呈现糊状, 沉降速度 很慢, 就近沉淀使区域河流不能作为饮用水 源和灌溉农田, 入长江则贻害面积更大危及 范围更广, 而要改变这种局面的关键就在于综合利用。 川南煤系硫铁矿尾矿高岭土的综合利用应基于资源特征及市场需求两大要素, 安排 高纯微粉化功能性高岭土产品的生产, 同时,强化对基于组成高岭土的 A l2O 3、S iO 2 成分制备煅烧高岭土川南高岭土内所含的有机质固定碳使矿 石呈灰色至黑色, 这是制约它应用的主要因 素之一, 而该高岭土的高铁、钛含量则是另一 个制约因素。因此, 即使对高岭土进行综合脱 除 铁、钛处理, 仍存在碳质污染问题, 其白度2收稿日期: 2001208214作者简介: 叶巧明 (1957- ) , 女, 成都理工学院材料科学与工程系副主任, 副教授, 主要从事材料与工艺方 面的研究。资源开发·42·矿产综合利用2002 年 1280℃不能适应陶瓷、彩色微晶玻璃、造纸、橡胶等常规用途的质量要求。 这就使煅烧脱碳成为 开发该高岭土的重要手段, 即制备煅烧高岭土。 用于煅烧的高岭土可以是脱除铁、钛的 提纯高岭土, 也可以是经过粉碎后的尾矿渣。 作为含黄铁矿高岭土, 如果其中所含黄铁矿 在分选中未除去, 则在高岭土的氧化煅烧过 程中转化为 F e2O 3 , 同时有氧化产物 SO 2 释 放。这对直接应用的高岭土而言是不利的, 会 降低其白度, 提高黄色色度。 因此, 对于直接 煅烧的尾矿渣和含黄铁矿的高岭土, 在煅烧后往往还要进行后续处理。 根据煅烧产品的物相、物理性质及化学活性的差别, 以及煅烧产物的应用方向和应用领域的不同, 高岭土应该在不同的温度下 进行煅烧。 煅烧高岭土随温度的升高会发生不同的变化, 可用下列反应式表示:3 (A l2O 3 ·2S iO 2 )假莫来石3A l2O 3 ·2S iO 2 + S iO 2莫来石方石英在煅烧高岭土的过程中, 低温煅烧所得的半水产物的结构有序性下降, 但还未到完 全破坏高岭石原有结构的程度。540℃以上的 煅烧产物偏高岭石与半水产物不同, 它结构内层(O H ) 的脱除已严重破坏高岭石原有结 构, 转变成无定形态。作为无定形物质的偏高岭石, 它的活性较原高岭石及煅烧半水产物 都有显著提高, 因此, 可用于合成分子筛、铝盐制备以及作为塑料、橡胶功能性填料。此处 存在一个随用途的不同选择最佳煅烧温度的问题。在 650～ 700℃下脱羟的高岭土有卓越 的电性能, 作为 PV C 填料, 可赋予填充制品 以良好的电绝缘性, 同时增加制品的机械强 度。对于不含石墨碳的高岭土, 经此温度煅烧 后, 有机质及煤粒已完全氧化, 这类产物作为 “不完全煅烧高岭土”可用于造纸加填和涂 布。它作为非高浓涂布颜料, 在低光泽涂布纸 和纸板生产中的用量, 可占到添加颜料量的20%～ 40% 。 用于合成分子筛及铝盐制备的煅烧高岭土希望有高的化学活性, 使它们易于