摘 要

我国煤系高岭土矿产资源丰富，如果不加以利用，大量高岭土资源就会被浪费，因此我们需要将煤系高岭土利用起来。较好的煤系高岭土直接煅烧就可以得到优质的煅烧高岭土；含铁矿物和含钛矿物等杂质矿物含量较高时，不能直接采用煅烧的方法，需优先去除或降低原矿当中所含的铁钛杂质矿物。

论文的研究对象是四川青川某煤系高岭土。通过XRF和XRD分析高岭土化学成分和矿物组成。结果表明：该煤系高岭土中主要杂质是铁和钛，还含有少量的碳，铁主要以菱铁矿形式存在。本文的主要目的就是将煤系高岭土的含铁矿物除去，得到含铁量低的高岭土。

载体浮选过程就是通过强力搅拌使得含铁杂质优先吸附在方解石表面，然后浮选出具有含铁矿物的方解石以除去含铁矿物。通过载体浮选的方法除铁，得到最佳pH条件为9，最佳强力搅拌浓度为55%，最佳载体用量是高岭土/方解石为7.5。在这些最佳条件下，得到TFe含量为2.83%，较原矿中的3.66%降低了0.83%。

关键词：煤系高岭土 载体浮选 强力搅拌 除铁

Abstract

In china,coal series kaolin is rich in mineral resources, if not used,a large number of kaolin resources will be wasted,so we need to use coal kaolin.Better kaolin can be obtained by direct calcination of better coal kaolin;When the content of impurities such as iron minerals and titanium bearing minerals is high,the method of can not be adopted direct calcination, and priority to remove or reduce iron and titanium impurities contained in ore minerals.

The target of this paper is coal kaolin from Qingchuan,Sichuan province.The chemical composition and mineral composition of kaolin were analyzed by XRF and XRD.The results show that the main impurities from coal kaolin are iron and titanium,also contain a small amount of the carbon,iron mainly exists in siderite form.The main purpose of this paper is to remove the iron bearing minerals from coal kaolin and obtain kaolin with low iron content.

The process of carrier flotation is to make calcite capture iron mineral by strong agitation, and then to float calcite containing iron bearing minerals to remove iron bearing minerals.Through the method of carrier flotation of iron removal, the optimal conditions of pH is 9,the optimal conditions of strong agitation concentration is 55%,the best dosage of carrier is kaolin than calcite is 7.5.Under these optimum conditions, the content of TFe is 2.83%,the ore is reduced by 0.83% compared with 3.66%.

Keywords:coal kaolin carrier flotation strong agitation iron removal

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 高岭土资源概述 1

1.2 矿床类型及结构 1

1.3 煤系高岭土的应用 1

1.4 研究现状 2

1.4.1 物理法 2

1.4.2 化学法 3

1.4.3 微生物除铁法 3

1.5 研究背景 4

1.6 研究目的及意义 4

1.7 预期目标 5

第2章 试验研究方法 6

2.1 试验原料 6

2.1.1 高岭土矿样制备 6

2.1.2 方解石矿样制备 6

2.2 试验试剂及设备 6

2.2.1 试验试剂 6

2.2.2 试验设备 7

2.3 矿样研究方法 7

第3章 试验部分 9

3.1 矿样性质分析 9

3.1.1 化学成分 9

3.1.2 矿物组成 9

3.2 纯矿物的试验 9

3.2.1 单矿物试验 9

3.2.2 混合矿试验 10

3.3 探索试验 11

3.3.1 磨矿细度 11

3.3.2 浮选产物干燥方式 12

3.3.3 捕收剂种类影响 12

3.3.4 细颗粒影响 14

3.3.5 小结 14

3.4 条件试验 14

3.4.1 强力搅拌浓度 14

3.4.2 pH条件试验 16

3.4.3 高岭土与方解石的配比 17

3.4.4 最佳条件验证试验 19

3.4.5 小结 19

第4章 结论 20

参考文献 21

致谢 22

第1章 绪论

1.1 高岭土资源概述

高岭土是在酸性条件下经岩石风化而形成的，以高岭石族黏土矿物为主的黏土和黏土岩^[1]。我国高岭土资源丰富，总量仅次于美国、原苏联、英国，居世界第四位^[2]。存在的矿点已达到700多处，对其中的200矿点进行探测得到储量有30亿t，其中煤系高岭土占16.7亿t，主要分布在我国的东北和西北^[2]，但是我国高岭土不集中分布在一个地方，而且品位都不高。湖南衡阳界牌镇、茂名高岭土、龙岩高岭土、苏州阳山高岭土、合浦高岭土和北方梅西高领土等六个矿区的高岭土占全国高岭土的80%以上。在国外，也存在许多优质的高岭土，如美国、俄罗斯、英国、巴西等。如今，世界已查明的储量有209亿吨。

1.2 矿床类型及结构

根据高岭土矿床的成因、地质条件、赋存状态和矿石的组成成分的不同等方面的原因将矿床分为3种大类：风化型、热液蚀变型和沉积型^[3]。因原地风化而形成的风化残疾型矿床，属于风化型矿床；因风化淋虑而形成的风化淋虑型矿床，属于风化型矿床；因中低温热液蚀变而形成的古代热液蚀变型矿床，属于热液蚀变型矿床；因低温热泉蚀变而形成的近代热泉蚀变型矿床，属于热液蚀变矿床；因沉积而形成的古代煤系中高岭石粘土岩矿床，属于沉积型矿床；因沉积而形成的沉积和沉积-风化型矿床，属于风沉积型矿床；共6种亚型组成3种大类矿床。

高岭土是一种 1 ∶1 型的层状硅酸盐矿物 ,由一个八面体和一个四面体组成^[4]。化学式通常写成2SiO₂·Al₂O₃·2H₂O，理论的化学成分是SiO₂含量46.54%，Al₂O₃含量39.5%，H₂O含量13.96%^[1]。但在自然界中，高岭土总是会含有杂质，不会是纯度很高的高岭土。因此其主要成分是SiO₂和Al₂O₃，还含有少量的Fe₂O₃、TiO₂、CaO、MgO等杂质矿物。

1.3 煤系高岭土的应用

高岭土具有塑性好、耐高温等许多优良的物理化学性质，因此它能广泛地应用于造纸、石油化工、涂布、功能材料、耐水材料、陶瓷、橡胶、塑料等各个方面^[5]。

（1）合成4A沸石。有大量学者研究利用煤系高岭土合成4A沸石^[6]。因为煤系高岭土里面的铝硅比与4A沸石分子筛里的铝硅比是一致的，经过精细的加工，煤系高岭土就可以转变为4A沸石利用。4A沸石具有较好的吸附能力，可以用作吸附剂（如吸附水中的Ca² ）和干燥剂。还可以代替三聚磷酸钠制作洗涤剂^[7]。

（2）做造纸原料。高岭土在造纸行业中主要充作填料^[8]；还可作白色颜料，和乳化剂、悬浮剂、流平剂做成铜版纸。