铁的迁徙行为与劣质高岭土的综合利用研究

我国高岭土资源丰富、种类繁多，但优质高岭土资源及人均资源拥有量相对有限，因此,高岭土开发必须走可持续发展之路，劣质高岭土资源的开发和利用显得尤为重要。为满足工业上对高岭土双"九十"(即-2微米含量和白度)之要求，通常需要对高岭土进行除铁处理，并依据不同矿区高岭土铁的赋存状态不同，采取不同的除铁工艺。传统的除铁工艺虽有广泛应用，但仍有一些技术盲点，通常不易剔除以类质同像方式取代其它原子进入晶格位置的结构铁。本项目拟以目前广泛研究的纳米技术，以非矿行业中的共性问题-结构型铁的剔除为切入点，研究高岭土在纳米尺度下矿物所具有的一些新的特殊物理化学现象，利用其高比表面能、高活性，探讨纳米尺度下的氧化还原特性，研究纳米尺度下矿物的表面和界面性能及铁的失稳性，探讨纳米表面结构溶铁机理，提高铁的溶度积，利用循环溶铁-盐析蒸发技术，探讨除铁新工艺。通过纳米尺度下矿物的基础性研究，挑战传统工艺下的除铁难题。

有害杂质铁的含量影响高岭土的白度及其应用。通过对福建龙海红褐色铁染高岭土磁选尾矿进行提纯，分离出强磁性含铁矿物，对其进行了X射线衍射和扫描电镜等分析。结合穆斯堡尔谱分析，确定样品中不含二价铁，表明磁选尾矿的磁性并非文献报道的磁铁矿，而由磁赤铁矿引起，Fe2O3的两种同质多像变体—赤铁矿和磁赤铁矿是龙海高岭土的主要含铁矿物。通过铁的赋存状态研究，确定强电磁磁选和化学漂白为除铁工艺，并实现漳州高岭土自然白度由原矿的55%（呈红褐色）提高到75%，含铁量由原先的大于0.8%降低到0.45%，1280 ℃烧成白度达到90%以上，使漳州高岭土达到高档陶瓷产品使用的要求，目前该研究已在相关企业实现工业化规模生产。另外，还成功开发出纳米超细高岭土的除铁新工艺，并使含铁量进一步降至0.2~0.3%，1280 ℃烧成白度提高到95%以上。另外，通过本项目研究首次观察到罕见的高岭土形貌—卷曲型双壁或多壁微米管，并在福建省境内首次发现磁赤铁矿。 .探索了劣质高岭土的综合利用，针对现有沸石合成工艺(i)高能耗和(ii)对原料纯度要求苛刻的两大瓶颈问题，创造性地运用低温水热活化的方法，发明了一种无需传统工艺中高能耗、重污染的高温煅烧环节，采用原料与碱液充分混合后240℃下水热活化，活化后产物经酸溶、过滤得到不含矿物杂质高岭土酸解液，酸解液再经pH调节得到无定形硅、铝原料并用于合成沸石，即可得到不含杂质的高品质沸石产品。已成功研究出低成本合成丝光沸石、八面沸石、P型沸石和4A沸石及纯化云母的新方法, 成果已申请五项发明专利。.另外，还首次测定了新矿物Gengenbachite(KH8Fe3(PO4)6∙6H2O, IMA 2006)的晶体结构。用单晶X射线衍射法精确修正了三种硼酸盐矿物西硼钙石、副硼钙石和白硼钙石的晶体结构，并模拟了它们的地质成因环境。人工合成了一批具有特征矿物晶体结构的人工化合物并测定了它们的晶体结构。探索合成出非硅酸盐骨架的类沸石分子筛材料。提出了晶体结构测定可靠性判别新准则：原子位移因子误差大小与原子质量成负相关性，具有高可靠性的晶体结构其原子间键长误差须小于0.01Å。通过本项目的研究，已发表英文SCI论文10篇，其它各类论文多篇，已获得授权发明专利一项，另外还获得受理发明专利申请5项。