蛋白土硫酸铵煅烧增白工艺研究

以黑龙江嫩江地区某低品位蛋白土原矿为原料,采用硫酸铵煅烧法,研究了不同煅烧条件对其增白效果的影响,并对样品的白度、化学成分、矿物成分及颗粒的形貌进行了表征。结果表明,煅烧温度500℃、硫酸铵添加量为蛋白土质量的200%、煅烧时间1 h、升温速度5℃/min,能有效去除蛋白土中的主要染色金属杂质氧化铁,去除率达到96%以上,经过增白处理的蛋白土白度从原矿的22.1%提高到86.5%,SiO_2含量从73.18%提高到88.79%。

蛋白土与硫酸铵煅烧反应产物及过程动力学

蛋白土具有良好的应用前景,但是其自然白度较低制约了其开发应用。蛋白土硫酸铵煅烧法可去除其中的显色金属氧化物,提高蛋白土的白度,同时提取其中Al2O3。本文采用热重-差示扫描量热(TG-DSC)、同步热分析与红外质谱(TG-FTIR-MS)联用系统,结合X射线衍射对煅烧过程的固相及气相产物进行了表征分析,明析了其化学过程。结果表明,蛋白土中的Al2O3和Fe2O3在200～350℃时反应生成(NH4)3(Al, Fe)(SO4)3,同时逸出NH_3和H_2O;350～450℃时,进一步反应转化为NH4(Al, Fe)(SO4)2,同时逸出NH_3、H_2O、SO_2和O2;450～550℃时,NH4(Al, Fe)(SO4)2分解生成(Al, Fe)2(SO4)3,同时逸出NH_3、H_2O、SO_2和O2;550～750℃时(Al, Fe)2(SO4)3分解生成Al2O3和Fe2O3,同时逸出SO_2和O2。采用Kissinger微分法与Ozawa积分法分别计算出4个阶段表观活化能后取二者平均值,分别为101.74kJ/mol、104.52kJ/mol、201.40kJ/mol、232.51kJ/mol,并获得对应4个热化学反应阶段的频率因子、反应级数和动力学方程。

蛋白土的硫酸铵煅烧-水洗除杂增白效果与机理

蛋白土具有良好的应用前景,但是其自然白度较低制约了其开发应用。研究了蛋白土原矿、预煅烧蛋白土、硫酸铵煅烧样品、硫酸铵煅烧–水洗蛋白土的物相、化学成分及孔结构,并采用同步热分析与红外-质谱（TG-FTIR-MS）联用系统、结合X射线衍射对硫酸铵煅烧过程的固相及气相产物进行了表征。结果表明：500℃下,蛋白土杂质矿物中的Al2O3和Fe2O3与硫酸铵熔融电离出的SO4^2–、NH4＋及H＋等反应生成了易溶于水的NH4（Al, Fe）（SO4）2,煅烧产物经水洗后去除其中的黏土矿物杂质和染色矿物杂质Fe2O3,实现蛋白土的提纯增白。硫酸铵煅烧–水洗后的蛋白土不仅白度由原矿的22.1%提高到80.9%,Fe2O3的含量由原矿的2.54%下降到0.27%,而且其孔结构特性明显改善,比表面积和孔体积分别由原矿的71.7 cm^2/g和0.129 cm3/g提高到107.5 cm^2/g和0.233 cm3/g。