氯化钠增白煅烧高岭土的反应热力学

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1、第３３卷第１０期武汉理工大学学报Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．１０２０１１年１０月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＷＵＨＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯｃｔ．２０１１ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－４４３１．２０１１．１０．０２４氯化钠增白煅烧高岭土的反应热力学张锦化１，２，吴红丹１，２，雷新荣１，２，于吉顺３，裴大婷２，李启超２（１．中国地质大学（武汉）教育部纳米矿物材料及应用工程研究中心，武汉４３００７４；２．中国地质大学（武汉）材料科学与化学工程学院，武汉４３００７４；３

2、．中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室，武汉４３００７４）摘要：采用氯化钠作为氯化剂氯化增白煅烧高岭土，并对相关反应进行化学热力学计算。结果表明，当氯化钠的添加量为６％，煅烧温度为９００℃，煅烧时间为２ｈ时，产品白度提高到９２．３％，Ｆｅ２Ｏ３的去除率达到１６．９％。其反应机理：在Ａｌ参与的情况下，Ｆｅ被氯化生成气态的ＦｅＣｌ，９００℃时，该反应的吉布斯自由能ΔΘ约为－３５０ｋＪ／ｍｏｌ，且２Ｏ３２Ｏ３３ｒＧｍ随着反应温度的提高，ΔΘ减小，有利于反应的进行。ｒＧｍ关键词：煅烧高岭土；增白；热力学分析；吉布斯自由能中图分类号：Ｏ６２４．１；ＴＤ９８５文献标识码：Ａ文章编

3、号：１６７１－４４３１（２０１１）１０－０１０４－０４ＴｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓｏｆＲｅａｃｔｉｏｎｏｆＷｈｉｔｅｎｉｎｇＣａｌｃｉｎｅｄＫａｏｌｉｎｂｙＳｏｄｉｕｍＣｈｌｏｒｉｄｅ１，２，ＷＵＨｏｎｇ－ｄａｎ１，２，ＬＥＩＸｉｎ－ｒｏｎｇ１，２，ＹＵＪｉ－ｓｈｕｎ３，ＰＥＩＤａ－ｔｉｎｇ２，ＬＩＱｉ－ｃｈａｏ２ＺＨＡＮＧＪｉｎ－ｈｕａ（１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＮａｎｏ－ｇｅｏｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌｏ

4、ｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃａｌｃｉｎｅｄｋａｏｌｉｎｗａｓｗｈｉｔｅｎｅｄｗｉｔｈｓｏｄｉｕｍｃｈｌｏｒｉｄｅａｓｃｈｌｏｒｉｄｉｚｉｎｇａｇｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓｃａｌｃｕｌａ－

5、ｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｆｏｒｔｈｅＧｉｂｂｓｆｒｅｅｅｎｅｒｇｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｗｈｉｔｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃａｌ－ｃｉｎｅｄｋａｏｌｉｎｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｏ９２．３％ａｎｄｔｈｅｌｅａｃｈｉｎｇｒａｔｅｏｆＦｅ２Ｏ３ｒｅａｃｈｅｄ１６．９％ａｔ９００℃ｆｏｒ２ｈｗｉｔｈｓｏｄｉｕｍｃｈｌｏｒｉｄｅａｄｄｅｄａｔ６％．ＴｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓｔｈａｔＦｅ２Ｏ３ｗａｓｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄａｎｄｆｏｒｍｅｄｇａｓｅｏｕｓＦｅＣｌ３ｗｉｔｈｔｈｅｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｏ

6、ｎｏｆａｌｕｍｉｎａ．ＴｈｅＧｉｂｂｓｆｒｅｅｅｎｅｒｇｙｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｗａｓａｂｏｕｔ－３５０ｋＪ／ｍｏｌ．Ｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅＧｉｂｂｓｆｒｅｅｅｎｅｒｇｙｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｗａｓｓｕｉｔａｂｌｅｔｏｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｌｃｉｎｅｄｋａｏｌｉｎ；ｗｈｉｔｅｎｉｎｇ；ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ；Ｇｉｂｂｓｆｒｅｅｅｎｅｒｇｙ高岭土作为一种重要的工业矿物原料，广泛应用于陶瓷、造纸、涂料、玻璃纤维、油墨、医药、水泥等领［１－４］域。白度是影响高岭土品质及应用领域的一

7、个重要技术指标。影响高岭土白度的主要因素有碳质（主要为有机物）、含Ｆｅ矿物（黄铁矿、赤铁矿、针铁矿、胶体铁等）及含钛矿物（金红石（Ｒｕｔｉｌｅ，Ｒ））、锐钛矿（Ａｎａ－［１－４］ｔａｓｅ，Ａ）、钛铁矿），其它暗色矿物也是导致高岭土白度较低的原因。目前高岭土的增白技术主要有选矿［５］［６］［７］［８］（水洗、磁选等）、煅烧增白（去除煤系高岭土中的碳质）、化学除铁、氯化焙烧、生物除铁等工艺。对于含有碳质的高岭土，必须通过高温煅烧，使有机碳质在氧化气氛中氧化生成