如何增白无机矿物填料？

  目前，在涂料、塑料、造纸、油墨、搪瓷、日用化工等行业大范围的应用各种矿物填料，如高岭土、硅灰石、滑石、云母、重质碳酸钙、轻质碳酸钙等。而矿物填料填充效果与其化学成分、粒度大小、表面面积、电性能、色泽等性能指标有关。其中，白度通常是影响天然矿物填料产品性能、价格和企业经济效益的最重要的因素之一。

  大部分无机矿物填料，如高岭土、滑石、叶腊石、碳酸钙、硅灰石等，当其杂质含量很低时，应该呈现矿物本身的白色。通常，引起矿物白度降低的重要的因素是杂质。

  第一类是和矿物岩石一起沉积的有机质,称作有机炭,它将矿物岩石染成灰黑色。多数情况下,炭质以机械混入物的形式混入其中，但在成岩过程中，部分炭质可能包裹在晶格中，给除炭造成一定的困难。

  第二类染色杂质是色素元素，如Fe、Ti、V、Cr、Cu、Mn等，正常的情况下，Fe和Ti是主要染色元素。

  第三类染色杂质是暗色矿物，如黑云母、绿泥石等。暗色矿物在矿物岩石呈色中通常处于次要地位，因此，影响矿物岩石白度的重要的因素是有机质、铁和钛等。

  煤系高岭土，常含有碳质和有机质,呈灰黑色。硅藻土中也常含有机质及粘土矿物,呈灰色，甚至黑灰色。黑滑石因含有机质或石墨，呈深灰，甚至黑色。这些非金属矿增白的最有效办法是煅烧。它方法简便，无废水污染，效果好。

  例如对煤系高岭土进行增白处理,有机质在高温下易于燃烧,煅烧可以除掉高岭土粉中绝大多数有机炭,使白度大幅度的提升。煅烧后的高岭土优点：白度高、密度小、吸油性变大、比表面积增加、绝缘性变好、耐磨性和耐高温稳定性提高。

  保险粉还原法。目前工业上常用的还原药剂是连二亚硫酸钠，俗称保险粉，其分子式为Na2S2O4。它是一种强还原剂，氧化铁溶于酸但需酸量很大，在存在保险粉的条件下，可将氧化铁中的三价铁还原为二价铁离子。

  如伊利石，还原增白的实质是使伊利石黏土中难溶性的Fe3+还原成可溶性的Fe2+，而后洗涤除去，该法虽然成本低、反应快，但存在保险粉用量大、对环境污染重、工艺条件苛刻等缺点。

  酸浸法。酸浸漂白一般会用盐酸或硫酸为浸出剂、或采用有机酸和络合剂为浸出剂,在加温的条件下将难溶的铁转化成易溶的铁离子,从而得到白度较高的粘土矿物。

  例如，对于长石矿中含有极细微嵌晶结构的铁杂质，用一般除铁方法难以去除，而用酸浸能达到较好的效果。郑骥等通过实验研究得知以磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿等矿物形式存在的铁质，用硫酸酸浸容易除去，而以钠铁闪石和黑云母等物相存在的铁质则较难去除。用酸浸法对沸石的增白效果是好的。硫酸比盐酸、草酸效果好、浓度高、酸浸时间长比浓度低、时间短好。

  酸溶氢气还原法。酸溶氢气还原法的基础原理是以锌粉或铝粉等活泼金属单质为还原剂，将盐酸、硫酸、草酸等酸性介质中的 H+置换生成 H2 气体，然后利用不断生成的氢气将其中有色不溶的 Fe3+ 变为可溶的Fe2+ 随滤液被除去。

  矿物中含黄铁矿和有机质时,常使矿物呈灰色。这些物质采用酸洗和还原漂白均难以除去,这就需要采用氧化法进行漂白。氧化漂白法是用强氧化剂在水介质中将处于还原状态的黄铁矿等氧化成可溶于水的亚铁离子;同时将深色有机质氧化,使其成为能被水洗去的无色氧化物。

  矿物的微生物加工技术是一门新兴的矿物加工技术,其显著特点是投资少、成本低、能耗小、环境污染程度轻。微生物氧化法是以氧化亚铁硫杆菌为氧化剂,在酸性介质中将黄铁矿中的铁、硫分别氧化为可溶性Fe2+和SO2-4而使之从粘土矿物中分离出来。

  粉体表面改性的方法很多,其中，液相化学沉积法非常适宜于制备新型复合材料，它是通过化学反应的方法将某些氧化物如ZnO、Al2O3、SiO2和CaCO3等沉积在矿物颗粒表面,形成一层或多层“改性层”，这样可制备出原粉体所不具备的新型功能材料，例如云母钛珠光颜料等,并可增加粉体材料的性能价格比，减少相关成本。利用这种包覆亦可实现矿物填料的增白处理；SiO2包覆超细CaCO3，可使其在某些特定的程度上具有SiO2的性质，表面十分光滑度、白度、耐酸性、分散性、比表面积等都有较大提高；硅灰石粉经Al2O3包膜后,其分散性、流动性、白度均有提高。

  天然矿物由于含有机质以及含Fe、Ti等杂质而导致白度大幅度下降。通过煅烧处理、化学法、微生物法以及表面包覆的方法可提高矿物填料的白度。目前几种主要增白技术虽然都具有突出的优势，但各自也存在很明显的不足。其中表面包覆法不仅可提升产品白度,同时可制备出新型功能材料，可作为高档填料或涂料的替代品，增加粉体材料的性能价格比，减少相关成本，因而具有非常好的发展前景。

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