摘 要

本文首先采用了采用 XRD、XRF、TG-DSC 等测试技术，对高岭土样品进行了表征分析。煤系高岭土原矿主要矿物组成为高岭石，脉石矿物有石英、长石等，钛杂质主要以金红石、锐钛矿形式存在；原矿中Al₂O₃含量为34.18%，SiO₂含量为49.03%，而且高岭土中的CaO，MgO，K₂O，Na₂O，SO₃，P₂O₅，有机物及其他煤可燃物等含量均较少。

在焙烧温度800℃，保温时间3h下制备高活性偏高岭土。采用加压酸浸溶出偏高岭土中的活性铝。通过单因素试验法探究了偏高岭土用量、酸浸压力、酸浸时间、酸浸浓度、液固比等对偏高岭土活性铝溶出的影响。采用 EDTA 络合滴定法测定溶出率。最终结果表明在偏高岭土用量为1g，酸浸压力为175.61KPa，酸浸时间为60min，酸浸浓度为15%，液固比为10时，偏高岭土活性铝溶出率最高，达到41.64%。

关键词：偏高岭土；单因素试验；加压溶出；活性铝

Abstract

The coal series kaolinite was characterized using XRD, XRF, TG/DSC. The technical method of activated aluminium leached with the roasted coal series kaolinite has been investigated. The main composition of coal series kaolin ore mineral is kaolinite, the gangue minerals are quartz, feldspar, etc, titanium impurities is mainly in rutile, anatase form; raw ore Al₂O₃ content is 34.18%, SiO₂ content is 49.03%, and the content of CaO, MgO, K₂O, Na₂O, SO_3, P₂O_5, organic matters and other coal combustibles is less.

Metakaolin with high activity was prepared at 800 ℃, the heat preservation time for 3 hours.Single factor experiment was used to explore the dosage of metakaolin, the leaching pressure, the leaching time, the acid leaching concentration and the liquid to solid ration influenced with the leaching of aluminum from the metakaolin. Activity of metakaolin was evaluated by rate of aluminum leaching that was examined using compleximetry of EDTA. The study found that the best condition of the metakaolin to get the maximum leaching rate of aluminum are the dosage of metakaolin 1g, leaching pressure for 175.61KPa（200℃）, the leaching time for 60min, the acid leaching concentration for 15% and the liquid to solid ration for 10.

Keywords： metakaolin; single factor experiment; leaching with pressure; active aluminium

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 高岭土概况 1

1.1.1我国高岭土现状 1

1.1.2 工艺特性 2

1.1.3 应用 4

1.2 偏高岭土概况 5

1.2.1 偏高岭土 5

1.2.2偏高岭土的制备 5

1.2.3偏高岭土中活性铝的溶出 6

1.3 研究目的与意义 6

1.3.1研究目的 6

1.3.2研究意义 6

1.3.3研究内容 7

第2章 试验药剂、设备及方法 8

2.1试验药剂 8

2.2试验设备 8

2.3试验方法 9

2.3.1 XRD 9

2.3.2 XRF 9

2.3.3 TG-DSC 10

2.3.4 铝的测定 10

2.3.5 探究因素 12

第3章 原矿矿物学 14

3.1 煤系高岭土的XRD分析 14

3.2 煤系高岭土的XRF分析 14

3.3 煤系高岭土的TG-DSC分析 15

3.4小结 16

第4章 试验部分 17

4.1 偏高岭土用量对活性铝溶出率的影响 17

4.2 酸浸压力对活性铝溶出率的影响 18

4.3 酸浸时间对活性铝溶出率的影响 18

4.4 酸浸浓度对活性铝溶出率的影响 19

4.5 液固比对活性铝溶出率的影响 20

4.6 偏高岭土及溶铝产物的XRF分析 21

4.7 小结 21

第5章 结论 23

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 高岭土概况

高岭土是天然常见的主要成分是高岭石族矿物、质地较为纯净的细粒黏土，其原矿外观呈白、浅灰等色，块状或疏松土状，质软，有滑腻感，相对密度2.4～2.6；耐火度高，可达1700～1790℃；绝缘性和化学稳定性良好。焙烧后，纯净的高岭土色泽亮白，白度可达80%～90%。

Al₄(Si₄O₁₀)(OH)_8是高岭石的理想化学式，其理论化学组成为：SiO₂46.54%，Al₂O₃ 39.5%，H₂O13.96%，SiO₂/Al2O₃摩尔比值为2。天然的高岭土的化学成分除 SiO₂、Al₂O₃、H₂O三种主要成分外，还含有少量的 Fe₂O₃、TiO₂、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、P₂O₅、MnO₂等氧化物，这与其矿物组成息息相关。高岭石的含量越高，则其化学组成越接近高岭石的理论成分。

在国民经济和日常生活中高岭土已经被广泛应用，如油漆、涂料、造纸、橡胶、塑料、电缆、陶瓷、搪瓷、耐火材料、纺织、水泥、汽车、化学、环保、农业等很多领域都有应用^[1]。当前我国的研究主要集中在对其性质的深层认识方面，主要是为了不断促进其在更多行业的应用^[2]。在提高塑料的绝缘强度、电阻，增大材料的体积，增强对红外线阻隔效果等方面高岭土都有所应用。高岭土作为化工添加材料，其附加值显著增加，其产品的档次也明显提高^[3]。

1.1.1我国高岭土现状

中国作为全世界高岭土产出大国，高岭土产量2004年为240万吨，占世界产量的6%左右。已探明储量的软质高岭土达7.83亿吨，煤系高岭土储量丰富，预测储量为110.86亿吨，远景储量55.29亿吨。在1991年，从700个矿点中选取了218个矿点，勘测后探明储量24.56亿吨（其中煤系高岭土约16.73亿吨），在世界上排名第三位。在东北、西北的东北、西北的石炭二叠系煤系中占据着大多数，主要产出省储量中，内蒙古为8.27亿吨，安徽为4.8亿吨，山西为3.4亿吨，河南2.03亿吨，陕西1.16亿吨。