[发明专利]一种去除埃洛石矿物中铁和明矾石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非金属矿提纯的方法，尤其是一种含明矾石的原矿制备高纯埃洛石的方法。

背景技术

埃洛石的化学组成为Al[Si₂O₅](OH)₄·2H₂O，属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。晶体结构相似于高岭土，属于1:1型结构单元层的二八面体型结构，但结构单元层之间有层间水存在，故也称为多水高岭石。在50～90℃失去大部分层间水，成为埃洛石。埃洛石通常呈致密状或白、灰白、黄色条带状，在电子显微镜下呈直的管状形态，在透射电子显微镜(TEM)下呈天然的纳米中空管状形貌，管外径为50～100nm，内径为16～30nm，管长为几百纳米不等。在以前的报道中，埃洛石常用于制备高质量白色陶瓷材料，但附加价值较低。

埃洛石的表面和管内腔的不同性质是由其微观结构所决定的，埃洛石纳米管是由硅氧四面体[SiO₄]和铝氧八面体[AlO₆]按1：1的顺序排列构成，而且这种排列非常有规律，所有的埃洛石管外部均是[SiO₄]，而内部则是[AlO₆]，因此埃洛石矿物的内外表面的性质差异极大。作为一种地壳中分布较多的一种天然的纳米管状矿物，埃洛石在全世界各地都有大量的矿藏，但是由于其中含有多种杂质，如褐铁矿、明矾石、高岭石、伊利石、绿泥石、三水铝石、三氧化二铁等，阻碍了其在纳米领域的应用。在上述各种杂质中，因埃洛石是在酸性热液淋滤产生的，一般都伴生有明矾石杂质(K(Al₃(SO₄)₂(OH)₆))，因而去除明矾石或类似的杂质在埃洛石的应用中尤为重要。但明矾石是一种不溶于水，也没有反应活性的伴生矿物，使用一般的方法难以有效去除，从而阻碍了埃洛石矿物在工业生产中的应用。

现有的资料中(秦丰等，非金属矿，2016,39(4)：11-13)报道了以水浴酸浸的方法增白、提纯埃洛石的技术，成功实现了埃洛石矿物中的铁含量的降低。但从其中的XRD图来看，基本未消除其中的明矾石杂质，属于明矾石的XRD峰(17.95°、29.82°)在酸浸前后没有得到有效消除。专利CN101759195A公开了将配制好的高岭石矿物浆液通过分级机后过筛，之后再加入分散剂后离心进行精细分级，浓缩干燥后得到高纯埃洛石；专利CN101704531A公开了直接对埃洛石矿物浆液加入分散剂搅拌后离心，干燥得到纯度大于90％的高纯埃洛石。上述两种专利的方法虽然能去除矿物中大部分的杂质，但是与埃洛石年相似的明矾石杂质却没有去除。而专利CN102275946A公开了将矿物浆液离心分离后加入盐酸，去除了矿物中的三水铝石杂质。此方法不但工艺较为复杂，且未去除矿物中的明矾石杂质。其他文献和资料中，也未见对去除埃洛石原矿中明矾石杂质的报道。

发明内容

本发明基于明矾石在一定条件下有较强离子交换能力的特性，采用一种混合酸和强离子性盐的混合溶液水热处理埃洛石原矿，借助水热条件下的离子交换与溶解能力，将明矾石中的结晶的不溶性K⁺、Al³⁺和SO₄^2―离子以及埃洛石中的Fe³⁺着色杂质离子等，分步被H⁺、Na⁺、Cl^―、NO₃^―等离子取代，分解成可溶性盐，从而达到去除埃洛石矿物中伴生明矾石及铁杂质的方法，制备出一种纯度高、无铁和明矾石等矿物的提纯埃洛石。产物在适当的条件下，仍能保持其管状形貌，达到了提纯的目的，且能适当扩大埃洛石矿物的管内径，有利于埃洛石矿物在功能材料中的应用。

一种去除埃洛石矿物中铁和明矾石的方法，其具体制备步骤为：

步骤一、将埃洛石原矿研磨过200目过滤筛，得到埃洛石原矿粉末，备用；

步骤二、按照固液比为1:60～1:100(g：mL)的比例取步骤一所得埃洛石和水混合，在室温下磁力搅拌1～3小时后得到混浊液，将其进行抽滤，对抽滤所得固体产物进行多次洗涤后，60～80℃的温度下烘干8～12小时，获得粗选埃洛石；

步骤三、配置浓度为0.1～2mol/L的无机酸、强离子性盐等水溶液，备用；