白度是決定高嶺土應(yīng)用價(jià)值的重要指標(biāo)，例如用于造紙、涂料行業(yè)的高等級(jí)高嶺土，其白度要求大于92%，因此，鐵含量是評(píng)價(jià)高嶺土礦質(zhì)量的重要因素。

高嶺土中鐵元素的賦存狀態(tài)是決定除鐵方法的主要因素，目前，國(guó)內(nèi)外將鐵元素在高嶺土中的賦存狀態(tài)分為兩種：一種是存在于高嶺石和副礦物中（如云母、鈦白礦和伊利石），稱為結(jié)構(gòu)鐵；另一種是以獨(dú)立的鐵礦物形式存在，稱為自由鐵（包括表面鐵、細(xì)粒晶質(zhì)鐵和非晶質(zhì)鐵）。

為了最大限度地降低高嶺土中鐵含量而提高白度，目前高嶺土常用的除鐵增白方法有：

1、磁選法

含有強(qiáng)磁性礦物（磁鐵礦）或鐵屑雜質(zhì)的高嶺土，采用普通磁選法除鐵效果顯著。然而，高嶺土中鐵礦物雜質(zhì)通常為弱磁性，目前主要采用高梯度強(qiáng)磁選法，或者將弱磁性礦物焙燒后轉(zhuǎn)變成強(qiáng)磁性氧化鐵，再采用普通磁選法除去。

高梯度強(qiáng)磁選法具有兩大優(yōu)點(diǎn)：①具有先進(jìn)的螺線管磁體結(jié)構(gòu)；②具有能產(chǎn)生高磁感應(yīng)強(qiáng)度的聚磁介質(zhì)。在較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度下，不銹鋼聚磁介質(zhì)表面能產(chǎn)生很高的磁場(chǎng)梯度，可分離微米或膠體顆粒級(jí)別的弱磁性物料。

除普通磁選法、高梯度強(qiáng)磁選法外，高嶺土懸浮液（－20μm）在一定pH值和Zeta電位條件下，還可加入磁種與鐵礦物顆粒選擇性互凝，借助普通磁選或高梯度強(qiáng)磁選分離鐵礦物，達(dá)到除鐵的目的。

由于高嶺土中含鐵成分較復(fù)雜及磁選技術(shù)與設(shè)備的限制，而且只針對(duì)磁性礦物，該法除鐵的質(zhì)量仍然不理想；但隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，高梯度超導(dǎo)磁選可能會(huì)更有效地除去弱磁性礦物且無污染，同時(shí)不會(huì)破壞高嶺土的晶體結(jié)構(gòu)，影響其物化特性。

2、浮選法

（1）載體浮選法

該法是在浮選過程中加入礦物載體，如方解石等，將極細(xì)的雜質(zhì)礦物Fe2O3吸附到載體礦物上，借助于捕收劑或載體自身的疏水性黏附于氣泡，得到含鐵的載體泡沫及高嶺土精礦產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)高嶺土與Fe2O3分離。

研究認(rèn)為，以塔爾油為捕收劑，碳酸鈉為pH值調(diào)整劑，硫酸銨為抑制劑，水玻璃為礦漿分散劑，借助于常規(guī)的機(jī)械攪拌式浮選機(jī)，用載體浮選法使某高嶺土中的Fe2O3含量由0.72%降至0.5%以下。該法除鐵效果不僅與吸附載體對(duì)高嶺土中鐵雜質(zhì)的吸附、裹挾、凝聚、混晶等作用有關(guān)，還與漿料體系pH值、載體添加時(shí)間、地點(diǎn)等因素有關(guān)；這使載體浮選法在高嶺土除鐵增白中的應(yīng)用受到了限制。

（2）雙液浮選法

該法是采用脂肪酸（或能捕捉雜質(zhì)鐵礦物的其他憎水性捕收劑）加入高嶺土礦漿中攪拌、靜止、分層，形成有機(jī)液（含F(xiàn)e2O3）和高嶺土懸浮雙層液體，再利用重選設(shè)備進(jìn)行分離。

攪拌強(qiáng)度是影響該法分離效果的重要因素。攪拌強(qiáng)度不足，有機(jī)相則分散不均勻，鐵質(zhì)礦物與其碰撞接觸的概率減少；攪拌強(qiáng)度過大，則易形成乳狀混濁液的中間相，因此必須選擇合適的攪拌強(qiáng)度；另外，該法會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢液。上述因素造成了雙液浮選法在高嶺土除鐵增白應(yīng)用的局限性。

（3）選擇性絮凝法

選擇性絮凝法是在充分分散的礦漿中加入絮凝劑，通過絮凝劑與礦粒表面的架橋作用使分散在礦漿中的游離有害鐵雜質(zhì)選擇性地絮凝，再?gòu)牡V漿中分離出絮凝物。

該法生產(chǎn)中有大量的水分（礦漿濃度低于20%）需要在后續(xù)工序中脫除，同時(shí)高嶺土精礦中殘留的絮凝劑也影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

3、氧化法

氧化法是采用強(qiáng)氧化劑將高嶺土中處于還原狀態(tài)的鐵雜質(zhì)（黃鐵礦等）氧化成可溶于水的亞鐵離子，然后過濾、洗滌除去。

工業(yè)上最常用的氧化劑是次氯酸鈉，亞鐵在酸性條件下是穩(wěn)定的，但在堿性條件下（pH值大于8.8）可轉(zhuǎn)化為難溶的三價(jià)鐵；同時(shí)，次氯酸鈉在弱酸性（pH值5～6）條件下活性最大，氧化能力最強(qiáng)，因此氧化漂白應(yīng)控制在弱酸性條件下進(jìn)行。

氧化法僅對(duì)高嶺土中以黃鐵礦形式賦存的鐵雜質(zhì)除鐵效果較好；另外，除鐵過程還受到介質(zhì)pH值、礦石特性、礦漿濃度、溫度、藥劑用量等諸多因素的影響，因此不能廣泛應(yīng)用。

4、還原法

還原法是采用還原劑將高嶺土中處于三價(jià)態(tài)不溶的鐵雜質(zhì)（如赤、褐鐵礦）還原成可溶的二價(jià)態(tài)鐵離子，經(jīng)過濾、洗滌除去。還原法主要有保險(xiǎn)粉法、二氧化硫脲法和酸溶氫氣法。

（1）保險(xiǎn)粉法

連二亞硫酸鈉俗稱保險(xiǎn)粉，是高嶺土還原除鐵最常用的一種強(qiáng)還原劑。通常三價(jià)鐵氧化物不溶于水，也難溶于稀酸，但在保險(xiǎn)粉的作用下，可將其還原為可溶于水的二價(jià)鐵。

此反應(yīng)過程是可逆的，高嶺土經(jīng)漂白后應(yīng)及時(shí)洗滌、過濾，否則亞鐵將被重新氧化而返黃。解決方法是在反應(yīng)中添加草酸、檸檬酸、乙二胺醋酸鹽等配合物與亞鐵鍵合生成穩(wěn)定、水溶性的亞鐵螯合物，這種方法又稱為還原-絡(luò)合除鐵法。

還原法必須嚴(yán)格控制反應(yīng)過程的溫度、酸度、藥劑用量、反應(yīng)時(shí)間等，且保險(xiǎn)粉價(jià)格昂貴，遇潮易分解、氧化而降低藥效，這些因素使其工業(yè)生產(chǎn)難度較大。

（2）二氧化硫脲法

二氧化硫脲法是在堿性介質(zhì)中使二氧化硫脲受熱，生成強(qiáng)還原性的次硫酸，將高嶺土中三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，然后除去。

雖然二氧化硫脲是一種新型、綠色的還原劑，但只有在高溫、強(qiáng)堿條件下，才可產(chǎn)生強(qiáng)還原性次硫酸。研究表明，在常溫、弱堿條件下，以硝酸鑭為催化劑，二氧化硫脲就可快速分解出次硫酸，從而加速還原漂白過程。一般而言，二氧化硫脲漂白效果明顯優(yōu)于保險(xiǎn)粉。

（3）酸溶氫氣法

酸溶氫氣法是利用活潑金屬與酸溶劑（硫酸、鹽酸、草酸）發(fā)生置換反應(yīng)，生成的氫氣將高嶺土中三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，然后除去。

酸溶氫氣法對(duì)于白度低（70°以下）、鐵含量高（大于2．1%）的煤系高嶺土除鐵效果明顯，但對(duì)設(shè)備有較強(qiáng)的腐蝕性，且會(huì)產(chǎn)生大量金屬離子廢水，因此不易大量工業(yè)化生產(chǎn)。

5、氧化-還原法

大部分高嶺土礦同時(shí)含有二價(jià)、三價(jià)鐵礦物，只采用氧化法或還原法都不易達(dá)到良好的除鐵效果，通常采用氧化-還原法。即先用氧化劑將二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，再用還原劑將三價(jià)鐵還原為可溶的二價(jià)鐵，然后除去。

該法對(duì)于含有少量浸染狀、星點(diǎn)狀鐵雜質(zhì)的高嶺土漂白效果很好，是目前被廣泛應(yīng)用的一種方法，但當(dāng)?shù)V石中含有大量有機(jī)質(zhì)時(shí)漂白效果卻不明顯。

6、酸溶法

酸溶法是將高嶺土中的不溶鐵雜質(zhì)在酸性溶液（鹽酸、硫酸、草酸等）中轉(zhuǎn)化成可溶物，從而實(shí)現(xiàn)與高嶺土的分離。

該法除鐵效果與鐵元素的賦存狀態(tài)、酸用量、反應(yīng)溫度等有關(guān)，對(duì)呈浸染狀吸附于高嶺土表面的赤鐵礦（易溶于酸）有效，但對(duì)其他形式的鐵礦物（硫化鐵、鈦鐵礦）難以奏效。

7、氯化法

氯化法是高嶺土在碳的作用下，加入氯鹽高溫焙燒，使其中的鐵氧化物轉(zhuǎn)化為氯化物（降低熔點(diǎn)增加其揮發(fā)性），隨CO、CO2氣流溢出，實(shí)現(xiàn)高嶺土的除鐵增白。

該法在高嶺土除鐵方面有較好的應(yīng)用潛力，但氯化過程中的氯化物固體顆粒物（PM2.5）有待解決。

8、微生物法

微生物法是高嶺土除鐵增白的一種新方法，是利用微生物（霉菌、細(xì)菌、真菌等）將雜質(zhì)鐵（氧化鐵、黃鐵礦等）溶解為可溶性鐵，達(dá)到除鐵增白的目的。

（1）氧化法

黃鐵礦是非金屬礦石中常見的有害鐵雜質(zhì)，可采用氧化亞鐵硫桿菌進(jìn)行生物氧化除鐵。在氧化亞鐵硫桿菌作用下，黃鐵礦的氧化方

在黃鐵礦被氧化的過程中，適宜的起始Fe2+濃度既能保證氧化亞鐵硫桿菌生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)，又能促使氧化亞鐵硫桿菌在沒有Fe2+的情況下，以氧化FeS2中Fe3+和S-生成H2SO4為主要生命活動(dòng)，氧化率較高且從中獲得能量。這一特性使氧化亞鐵硫桿菌成為細(xì)菌冶金領(lǐng)域的重要菌種。

（2）浸出法

浸出法是利用微生物（黑曲霉）發(fā)酵生成的有機(jī)酸（草酸、檸檬酸）將高嶺土中難溶的鐵氧化物溶解出來。根據(jù)高嶺土加入微生物發(fā)酵的階段，可分為原位生物漂白法（發(fā)酵初期）和二階段生物漂白法（有機(jī)酸積累到一定程度）。由于發(fā)酵初期黑曲霉種類有限及反應(yīng)后高嶺土易被吸收，故限制了原位生物漂白法的大規(guī)模應(yīng)用；而二階段生物漂白法能克服前者的缺點(diǎn)，而且在適宜條件下能使有機(jī)酸濃度達(dá)到最高。

該法是微生物法除鐵的主要方式，具有成本低、易操作、無污染等優(yōu)點(diǎn)。

（3）還原法

還原法是微生物通過發(fā)酵產(chǎn)生糖類和氨基酸將三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵，然后除去。在厭氧條件下，菌種分解有機(jī)物的同時(shí)可把高嶺土中的不溶氧化鐵還原成可溶的二價(jià)鐵。

在鐵還原過程中，微生物將電子傳遞給不溶性三價(jià)鐵氧化物，使其還原為可溶性二價(jià)鐵。還原作用的相關(guān)機(jī)制主要有直接接觸、電子穿梭和螯合促溶等；根據(jù)3種不同還原機(jī)制，可在高嶺土除鐵過程中適當(dāng)添加電子穿梭蛋白或者螯合促溶劑，以促進(jìn)菌種對(duì)鐵的還原能力。

目前，鐵還原菌種主要為腐敗希瓦氏菌和混合鐵還原菌，由于對(duì)菌種還原鐵過程中鐵的研究不夠深入，導(dǎo)致該方法在實(shí)踐過程中存在許多問題。

整體來看，各類除鐵方法各有優(yōu)勢(shì)，物理法中浮選和選擇性絮凝工藝復(fù)雜，藥劑量大，成本高；而磁選設(shè)備和技術(shù)還不夠先進(jìn)，但隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，高梯度超導(dǎo)磁選可能會(huì)成為未來發(fā)展方向之一；化學(xué)法種類多，其中以氧化-還原法應(yīng)用最為普遍，但污染嚴(yán)重，成本高；尋找價(jià)格低廉、環(huán)境友好的藥劑替代品是其重要研究方向；微生物法對(duì)環(huán)境友好，但針對(duì)性較強(qiáng)，只能除去特殊賦存狀態(tài)的鐵雜質(zhì)，而且菌體培養(yǎng)周期長(zhǎng)，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。因高嶺土礦的成因與類型差異，工業(yè)實(shí)踐中需要根據(jù)鐵元素的賦存狀態(tài)選擇最佳的除鐵增白方案。

資料來源：《郭春雷,王維維,金海龍,李強(qiáng).高嶺土除鐵增白研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代礦業(yè),2019,35(01):96-101》