下面文章主要歸納了幾種高嶺土分級方法，并對不同磁選除鐵工藝進行綜述。通過對不同分級—分選工藝處理結果的對比分析，對高嶺土提純的研究發展方向提出了幾點建議，希望對高嶺土分級—分選提純工藝的設計有所啟發。

　　關鍵詞:高嶺土提純,分級,磁選

　　高嶺土作為一種優質黏土礦物，可廣泛應用于生產造紙、制造水玻璃、白碳黑、耐火材料、合成4A分子篩等。自然界高嶺土分布廣泛，但只有一小部分高嶺土資源具有高質量的經濟價值。而這部分高嶺土通常會有0.5%～3%的含鐵礦物，致使高嶺土的白度和制品的許多性能受到影響〔1〕。因此，尋求有效簡便、成本相對低廉的高嶺土除鐵增白工藝成為一個研究熱點。

　　“分級—分選”工藝是高嶺土處理過程中最核心的部分。目前，高嶺土分級過程中常用的設備有攪拌磨機、球磨機、高效磨剝機、水力旋流器、螺旋分級機、篩分機等。在分選過程中，磁選作為一種成熟的非金屬礦物除鐵技術現已在高嶺土行業廣泛使用，主要有強磁選法、高梯度磁選法以及超導磁分離技術。然而，針對這些常規分級、分選技術，并沒有明確的粒級范圍可將之相互聯系，致使在分選過程中磁選設備不能得到合適粒度的入料，增加了分選設備的負擔，降低了分選效率。例如小直徑水力旋流器組溢流-2μm粒度產品含量達92.3%，而RGC型永磁輥式強磁選機入選粒度通常大于0.1mm，若采用該分級—分選工藝則不能達到相應的除鐵增白效果〔2-3〕。

　　1高嶺土分級

　　高嶺土的分級過程是高嶺土生產中的提質細化過程，為高嶺土后續進行磁化除鐵增白從而得到高品質高嶺土產品準備了條件。可見，分級過程也是高嶺土生產中重要的一環，很大程度上決定了高嶺土最終產品各項指標能否滿足要求。因此，為探究最有效的分級工藝和尋找分級—分選最高效的結合方式，筆者對目前運用比較廣泛的、以及特點顯著的幾種分級方法進行了歸納論述。

　　1.1-2μm粒級產品分級工藝

　　-2μm的質量百分比含量是高檔造紙高嶺土最重要的技術指標之一。為了提高高嶺土的-2μm的質量百分比含量，管俊芳等〔2〕通過攪拌磨對高嶺土進行分級細化，足以使得-2μm產品粒度大于90%，然后通過磁選—煅燒分選工藝，最終使得高嶺土的白度由69.40%提高到92.61%，全鐵含量由0.71%下降到0.29%，除鐵率達59.15%，達到各工業優級煅燒高嶺土的白度標準。

　　李航等〔4〕則是對Φ10mm水力旋流器組的參數進行了優化，使進漿濃度為9.0%～11.0%、進漿壓力為7.0～7.5kg/cm2、溢流壓力為0.60～0.80kg/cm2、底流壓力為1.0kg/cm2。

　　而陳興元等〔5〕為此研究了新型螺旋突臺頂蓋式小型水力旋流器，這種新型水力旋流器—螺旋突臺頂蓋式小型水力旋流器，是在目前中國高嶺土公司大生產中采用的底流口徑為1.9mm的中Φ10mm水力旋流器的基礎上改進而成，即在普通旋流器的頂蓋內表面圓環形平面上設置了螺旋突臺，改進后有效解決了現有普通旋流器在頂蓋內表面圓環形平面上因沒有設置螺旋突臺而存在的平面交叉流動這一弊端，提高了分級效率，能夠將溢流產品中-2μm含量提高到92%以上，最高達94.62%，有害雜質含量也得到了較好的控制。螺旋突臺頂蓋式小型水力旋流器結構。

　　許杰林等〔6〕發明了一種超細高嶺土的分級方法，該分級方法包括如下步驟:1)采用水力機械法開采高嶺土礦，經兩級螺旋分級機和三級水利旋流器除雜可得到-2μm含量為65%～78%的高嶺土礦漿;2)將1)得到的礦漿脫水縮水，使其質量百分比濃度為12%～35%，加入燒堿，調節pH值為4.5～7.5;加入分散劑調節高嶺土的黏度至小于100mPa·s;3)將步驟2)得到的礦漿用臥螺機分級，得到-2μm的含量為93%～99.9%的臥螺機溢流高嶺土礦漿。用此方法對高嶺土分級，具有工藝簡單、成本低、產品質量穩定的優點，能滿足高檔造紙涂布高嶺土的需要。

　　1.2-10μm粒級產品分級工藝

　　黃波〔7〕提出利用GXMB-500型高效磨剝機生產超細高嶺土，XMB-500型高效磨剝機是金屬礦粉體濕法超細的專用設備。它采用兩段串聯生產高嶺土，生產流程為:-45μm原料→調漿→貯漿池→一段磨剝→冷卻槽→二段磨剝→超細高嶺土礦漿，產品-2μm含量可達70%～75%，最大粒度小于10μm，能達到高檔日用陶瓷和高檔建筑陶瓷對高嶺土細度的要求。李名鳳等〔8〕采用Φ75mm水力旋流器對經搗漿和螺旋分級后的-2.0mm粗選，溢流采用Φ50mm水力旋流器1次精選，精選溢流再采用Φ25mm水力旋流器2次精選。

　　經對旋流器進行如下參數優化后，Φ75mm水力旋流器的較佳工作參數為:進漿質量分數27%，進漿壓力0.20MPa，底流口直徑5.0mm;Φ50mm水力旋流器的較佳工作參數為:進漿壓力0.30MPa，底流口直徑4.0mm;Φ25mm水力旋流器的較佳工作參數為:進漿壓力0.35MPa，底流口直徑3.0mm。

　　高嶺土得到富集的同時，其雜質成分所占含量也有所增加，需進一步磁選除雜。李彩霞等〔9〕增加了Φ10mm旋流器串聯進行精選，得到Φ10mm旋流器溢流產品進行1段磁選，白度可達91.18%、91.45%，除鐵率75.34%、79.17%。

　　1.3-30μm粒級產品分級工藝

　　劉東峰〔11〕在對大埔洋子湖礦山弱風化高嶺土礦的選礦工藝研究中先用搗漿機和螺旋分級機機組粗選，再利用Φ75～50mm水力旋流器聯合精選，通過對礦樣化學成分的分析，Al2O3含量有較大程度的提高，說明了高嶺土向細粒級富集顯著，但同時Fe2O3含量也有較大程度提高，導致精礦白度偏低，并且得到的最終溢流產品中-2μm、-5μm粒級分別為24.13%、52.89%，之后在磁選除鐵增白，再經漂白后，白度提高至77.38%，提高了26.08%。

　　1.4-45μm粒級產品分級工藝

　　鄧強等〔13〕用孔徑45μm篩子對搗漿所得礦漿進行篩分，分別獲得產率為54.69%、45.31%的篩上物和篩下物，然后采用篩上物再磨強磁選—篩下物強磁選漂白工藝。

　　2高嶺土的分選

　　高嶺土中主要污染含鐵礦物有有鐵氧化物、菱鐵礦、黃鐵礦、金紅石、云母和電氣石等。由于這些含鐵礦物都具弱磁性，且粒度細、含量少，所以常規磁選難以達到較好的除鐵效果〔15〕。故對高嶺土磁選除鐵工藝的進一步研究和對高效磁選設備進行研制。筆者按照磁選機入料粒級粗細總結了高嶺土行業常用的幾種磁選設備，以期增強分級與分選在粒級上的聯系，完善高嶺土“分級—分選”工藝。

　　2.1粗粒高嶺土分選

　　通常使用干式強磁選方法處理較粗粒度的高嶺土。常用的干式強磁選設備有電磁感應輥式強磁選機和永磁輥式強磁選機。

　　2.1.1電磁感應輥式強磁選除鐵

　　電磁感應輥強磁選機具有較高的磁場強度和分選精度，主要用于高嶺土、長石、石英等非金屬礦物的除鐵提純及弱磁性礦物的回收。北京礦冶研究總院研制的GCG型電磁感應輥強磁選機是一種干式高精度強磁選設備，可對-2mm粒級較粗高嶺土進行有效的分選〔16〕。

　　冉紅想、魏紅港等人研制了一種雙通道電磁感應輥強磁選機。該機采用雙通道給礦方式，每個通道的上下2個感應輥礦物可使礦物進行兩次連續分選。該磁選機磁感應強度可以連續調節，最高可達2T以上。試驗證明，該感應輥強磁選機對于高嶺土等非金屬礦物的除鐵提純有著顯著的效果，可使含鐵量大幅降低〔17〕。

　　2.1.2永磁輥式強磁選除鐵

　　趙瑞敏等〔18〕研制了RGC型永磁輥式強磁選機，該磁選機對較粗顆粒高嶺土除鐵能達到較好的效果，對500～830μm除鐵率可達48.92%。

　　2.2細粒高嶺土分選

　　2.2.1高梯度磁選除鐵

　　高梯度磁選機是在強磁選機的基礎上發展起來的，它具有均勻的背景磁場，磁介質呈細絲狀。磁場梯度比普通強磁選設備要高1～2個數量級，達到了105T/m，可使粒度下限下降到1μm。高梯度磁選技術在高嶺土行業得到了成功的應用。

　　在國內，熊大和〔19〕利用SLon-100周期式脈動高梯度磁選機對-150μm的淮北煤系高嶺土進行磁選，可使精礦含鐵量(以Fe2O3計)由1.76%降至0.43%，除鐵率達81.43%。相關方面，熊大和隨后也做了進一步的研究〔20-21〕。

　　李小靜等〔22〕利用CRlMM型雙箱往復式永磁高梯度磁選機對廣州砂質高嶺土進行磁選分離，Fe2O3含量降至0.35%，除鐵率達60.86%。曹健等〔12〕利用長沙礦冶研究院生產的CRlMMΦ200-400-2.0T型高梯度磁分離設備對-30μm海南某砂質高嶺土進行高梯度磁選試驗。高嶺土白度由磁選前的65.6%升至74.8%，鐵含量由1.33%降為0.72%，除鐵率達45.9%。在實踐中，濕式高梯度磁選與干式高梯度磁選相比能夠更好地控制細粒物料的移動，因而選擇性更強，分選效率更高。然而對于寒冷地區和需要得到干燥產品的情況，干式高梯度磁選卻有更大的優勢〔23〕。SLon-1000高梯度磁選機是一種干式高梯度磁選設備。

　　X.M.Liu〔24〕，莫長錄等〔25〕對該磁選機的最佳分選參數包括磁感應強度、轉還轉速、頻率等進行了研究。ChenL等〔26〕采用SLon-1000干式高梯度磁選機對-2μm粒級煤系高嶺土進行除鐵增白，可使Fe2O3含量由0.73%降為0.50%，除鐵率達42.08%。近年來，陸續出現了一些新型高梯度磁選機。趙武俊〔27〕發明了一種永磁高梯度磁選機，其磁場強度高達2.4T，選別粒度在0.043～3mm。

　　陳立〔28〕設計的周期式水平磁系高梯度磁選機，周少川等〔29〕設計研究的一種磁介質循環式高梯度磁選機等設備均有望在高嶺土行業得到應用。針對雜質鐵難以去除到標準含量的超細碎高嶺土粉末，生產實踐中有采用選擇性絮凝與高梯度磁選聯合除鐵法，可使產品Fe2O3含量降至0.5%以下。聶光華，陳武生〔30〕采用選擇性絮凝一強磁選工藝。磨礦粒度-0.045mm粒級占89%，試驗采用Slon100脈動高梯度磁選機，絮凝劑為Poly-01絮凝。可使鐵含量由1.44%降為0.37%，除鐵率可達74.3%。

　　2.2.2超導磁分離技術除鐵

　　超導磁分離技術是繼弱磁選、強磁選、常規高梯度磁選后的又一種磁分離技術〔31〕。在弱磁選礦物分選過程中可克服普通磁選設備難以提供高強度磁場強度的缺點〔32〕。超導磁分離工藝與化學漂白法處理效果相類似，但其具有環境友好、處理成本低、自動化程度高且能保存高嶺土特性等優勢。由濰坊新力超導磁電科技有限公司、中國科學院高能物理研究所和山東華特磁電科技股份有限公司共同研制的工業生產用零揮發5.5T低溫超導磁選機在國內外首次采用閉式循環制冷技術，該磁選機具有結構緊湊，設計先進，制造工藝合理等優點〔33〕。

　　江西贛州瑞紅高嶺土礦原礦含鐵約0.9%，經5.5T低溫超導磁選機磁選后，所得到的高嶺土精礦鐵含量第一段磁選下降到0.40%，第二段磁選下降到0.31%。

　　3結語

　　高嶺土的提純對于其進一步的深加工具有重要意義，使用分級—分選工藝可以有效去除高嶺土中的含鐵雜質，增加高嶺土純度。本文分別重點討論了高嶺土的幾種分級與分選工藝，并對其工藝效果進行了評價。可以得出以下結論。

　　1)高嶺土不同分級工藝對于后續磁選工藝的選擇具有很大的影響。由于不同磁選設備對入料粒度及物料狀態的選擇性不同，所以選擇相匹配的分級—分選工藝十分重要。

　　2)小直徑旋流器的應用為高嶺土細粒級產品的精確分級提供了可能，可為磁選工藝提供合適的粒度范圍。

　　3)高梯度磁選技術的進一步應用，可為高嶺土以及其它非金屬礦物提純工藝的研究更好地提供指導。

　　參考文獻:

　　〔1〕刁潤麗.高嶺土的綜合利用現狀及工藝進展[J].佛山陶瓷，2017，27(5):5-7.

　　〔2〕管俊芳，楊慧群，高惠民，等.淮北煤系高嶺土增白實驗研究[J].非金屬礦，2010，33(2):1-3.

　　〔3〕孫小旭，盧世杰，楊俊平，等.GJM型攪拌磨機在非金屬礦細磨中的應用[J].礦山機械，2014(11):80-82.

　　〔4〕李航，邵曉秋，李勇，等.小直徑水力旋流器組在高嶺土超細分級中的應用研究[J].非金屬礦，2009，32(增刊1):7-8.

　　〔5〕陳興元，李勇，陳麗昆，等.螺旋突臺頂蓋式小型水力旋流器在高嶺土超細分級中的應用[J].非金屬礦，2011，34(2):20-21.

　　〔6〕許杰林，陳曉明，崔益智，等.一種超細高嶺土的分級方法:CN101863488A[P].2010-10-20.

　　〔7〕黃波.利用GXMB～500型高效磨剝機生產超細高嶺土[J].非金屬礦，2009，32(增刊1):23-26.

　　〔8〕李名鳳，高惠民，趙成明，等.越南林同高嶺土分級試驗研究[J].非金屬礦，2012，35(1):15-17.

　　〔9〕李彩霞，程明，白陽，等.煤系硬質高嶺土提純及溢流磁選增白試驗研究[J].非金屬礦，2014，37(4):13-15.

　　〔10〕張明星，陳海焱，顏翠平，等.機械動能磨制備硬質高嶺土微粉的工藝參數研究[J].金屬礦山，2012(3):123-126.

　　推薦期刊：《南方金屬》(雙月刊)Southern Metals曾用刊名：南方鋼鐵，1980年創刊，《南方金屬》是推廣新技術新產品、溝通產銷渠道，開發經濟技術市場，進行學術交流，提高行業工作者的素質，反映廣東省大冶金行業發展的宣傳工具。