陶瓷原料的化学除铁探讨.pdf
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1、陶瓷原料的化学除铁探讨*陈 璐(朔州陶瓷职业技术学院 山西 怀仁 0 3 8 0 0 0)摘 要 为有效去除陶瓷原料中的铁质矿物,笔者特对其化学除铁技术进行分析,包括陶瓷原料中的主要铁质矿物、陶瓷原料传统除铁方法及其局限性、陶瓷原料化学除铁方法分析。希望通过本次的研究,可对陶瓷原料铁质矿物的有效去除提供一定参考,从而实现陶瓷原料纯度与陶瓷产品质量的进一步提升。关键词 陶瓷原料 铁质矿物 除铁方法 化学除铁中图分类号:TQ 1 7 4.4 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 2-2 8 7 2(2 0 2 3)0 9-0 0 3 7-0 3 在陶瓷工业生产中,应用到的原料里通常都含有一些杂质,
2、而在陶瓷原料杂质中,铁质矿物是最常见的一种杂质类型,如果此类杂质得不到有效去除,会对陶瓷制品的品质产生很大程度的不良影响。基于此,相关单位与工作人员一定要明确陶瓷原料里的主要铁矿物质,结合实际情况,采取合理的措施进行化学除铁,进一步确保陶瓷原料的品质及其制品的质量。1 陶瓷原料中的主要铁质矿物就目前的陶瓷原料来看,其中的主要铁质矿物包括菱铁矿、褐铁矿、钛铁矿、赤铁矿以及黄铁矿。不同铁矿的物理性质及其化学组成都存在较大差异。以下是对陶瓷原料中的几种主要铁质矿物所进行的分析。1.1 各种主要铁质矿物物理性质对于陶瓷原料中主要的几种铁质矿物,其物理性质如下:(1)菱铁矿呈灰色、黄褐色或浅褐色,氧化后
3、会呈现出深褐色,具有玻璃光泽。(2)褐铁矿呈暗褐色、黄褐色或深褐色,不透明,具有弱磁性或中磁性。(3)磁铁矿呈铁黑色或条痕黑色,具有半金属光泽,且磁性比较强。(4)钛铁矿呈黑色、条痕钢灰色、钢灰色或钛黑色,若其中存在褐铁矿,则会呈现出红褐色或褐色,具有半金属光泽,磁性较弱。(5)赤铁矿呈铁黑色或钢灰色,常带有浅蓝锖色,其粉末或隐品质会呈现出鲜红色或暗红色,具有半金属或金属光泽,不存在解理。(6)黄铁矿呈黄铜色,其矿物表面会呈现出黄褐色锖色,具有金属光泽,不存在解理。另外,不同铁质矿物的密度及其硬度也存在较大差别1。表1为陶瓷原料中几种主要铁质矿物密度和硬度情况。表1 陶瓷原料中几种主要铁质矿物
4、密度和硬度情况铁质矿物密度(g/c m3)硬度(HR)菱铁矿3.93.54.5褐铁矿2.74.35.15.5磁铁矿4.95.25.56.5钛铁矿4.05.05.05.5赤铁矿5.05.35.06.0黄铁矿4.95.26.06.51.2 各种主要铁质矿物化学组成陶瓷原料中主要的几种铁质矿物化学组成如下:(1)菱铁矿主要成分是F e C O3,其中的主要化学组分包括F e O和C O2,同时也存在一些M n、M g等的杂质。(2)褐铁矿是多种铁的氢氧化物共同组成的一种混合物,其中的主要化学组分包括H F e O2(针铁矿)、H F e O2n H2O(水 针 铁 矿)、F e OOH(纤 铁 矿)
5、、F e OOHn H2O(水纤铁矿),同时也存在一些二氧化锰、氧化锰以及黏土等杂质。(3)磁铁矿主要成分是F e F e2O4,其中的主要化学组分包括F e O以及F e2O3。(4)钛铁矿主要成分是F e T i O3,其中的主要化学组分包括F e、T i以及O;其 化 学 组 分 中 的F e2+和73(研究与开发)2 0 2 3年0 9月 陶陶 瓷瓷 CC ee rr aa mm ii cc ss *作者简介:陈璐(1 9 8 6),硕士,助教;研究方向为陶瓷原料检测、陶瓷成品检测、化学、化学分析、陶瓷工艺。M g2+或与M n2+所形成的体系可完全达到类质相同的效果,如果F e O的
6、含量最高,就将此类铁质矿物叫做钛铁矿。(5)赤铁矿主要成分是F e2O3,其中的主要化学组分包括F e和O,同时也存在一些M g、C a、F e2+、M n、T i、A l2O3以及S i O2等杂质。(6)黄铁矿主要成分是F e S2,其中的主要化学组分包括F e和S,同时也存在一些N i、C o、A g、A u、C u以及S b等杂质。而在不同的铁质矿物中,主要化学组分的质量占比也各有不同。陶瓷原料中几种主要铁质矿物化学组分占比情况如表2所示。表2 陶瓷原料中几种主要铁质矿物化学组分占比情况铁质矿物化学组分质量占比(%)菱铁矿F e O6 2.1 0菱铁矿C O23 7.9 0磁铁矿F e
7、 O3 1.0 3磁铁矿F e2O36 8.9 7钛铁矿F e3 6.8 0钛铁矿T i3 1.6 0钛铁矿O3 1.6 0赤铁矿F e6 9.9 4赤铁矿O3 0.0 6黄铁矿F e4 6.5 5黄铁矿S5 3.4 52 陶瓷原料传统除铁方法及其局限性对于陶瓷原料中含有的铁质矿物,传统处理主要采用磁选法或超声法进行分离处理。其中,磁选法的主要原理是对不同铁质矿物的不同磁性条件加以利用,借助于磁场中的磁力作用将磁性较强的铁质矿物从陶瓷原料中去除,但是对于磁性不够强的铁质矿物,此种方法则达不到理想的去除效果。超声波法的主要原理是让陶瓷原料与水溶液在超声波的作用下高频振动,并在高频振动下相互摩擦和
8、碰撞,从而使陶瓷原料表面上附着的氧化铁以及氢氧化铁等薄膜被剥落脱出,以此来达到相应的除铁效果2。上述方法虽然可以将陶瓷原料中的一部分铁质矿物去除,但是对于染浮在陶瓷原料颗粒上的颗粒状铁质矿物,传统的除铁方法却并不能将其有效去除。在这样的情况下,陶瓷原料中依然会含有较多的铁质矿物,若不通过其他方法做出进一步的除铁处理,生产出的陶瓷制品质量必将会受到一定程度的不良影响。基于此,化学除铁法开始受到了相关企业与研究者的高度重视,并在实际的陶瓷原料除铁处理中得到了越来越广泛的应用。3 陶瓷原料化学除铁方法分析3.1 升华法与溶解法就目前的陶瓷原料精选来看,应用在其中的化学除铁方法主要有两种:其一是升华法
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