电解法除铁运用电化学原理，针对以纤维状或胶态状杂质铁化合物形式存在的高岭土（福建省此类型高岭土矿颇多，一般除铁法对此类矿的除铁效果不太理想），通过杂质铁在电极上的还原沉积，进而清洗电极去除杂质铁，达到此类高岭土矿有效除铁的目的。

经初步探索表明：电解除铁法对上述这类型高岭土矿除铁是可行的；对某些其它类型高岭土矿物的除铁也是有效果的，很值得深入研究。

电解除铁法的优势在于电解处理后高岭土的结构不会被破坏；操作简单，不用加热，没有污染，后处理简单。

原电池的电极的判断：负极：电子流出的一极；发生氧化反应的一极；活泼性较强金属的一极。

正极：电子流入的一极；发生还原反应的一极；相对不活泼的金属或其它导体的一极。

在原电池中，外电路为电子导电，电解质溶液中为离子导电。

所用药品有: NaHSO3、H2C2O4、H2SO4、HCl、Na2C2O4材料：碳棒、铅板、白金片和直流电源。

具体实验方法先将样品经分散，粒级分离后，取粒径小于2μm的高岭土矿为原料。

在一定固含量的浆液中，按每100g土比例分别加入不同量的NaHSO3和H2C2O4，调节pH小于7，配制成不同组成的电解土液。

以一定面积的碳棒、铅板为电极，在搅拌下，通入直流电，控制小于氢过电位的槽电压进行电解，经一段时间，间断取出阴极稀酸清洗、活化电极。

除铁后产品进行检测。

（具体实验条件未见文献报道，需要进一步探索）4.4.1 物理法物理法是指用简单的物理性设备对矿物进行除铁的方法[i]。

主要有磁选法和浮选法两种。

其中磁选法主要是利用不同的磁选机对矿物中有磁性的杂质的去除，磁选机种类很多，有不同磁场强度的磁选机，有高梯度超导磁选机，低温超导磁选机，高梯度超导磁选机等，可处理几微米或更细微级别的很弱的顺磁场磁性的矿物[ii]。

超导磁选机具有能长期运转，电耗可以降低约80%～90%；同时这种设备还同时具有快速激磁和退磁的能力，可使设备减少对矿物的分选、退磁和冲洗杂质所需的时间，从而可以大大提高对矿物的处理量，该设备的处理能力为6t/h，缺点在于设备昂贵。

电磁选矿法是用来分离原矿中含铁的矿物的一种设备，是利用矿物的磁性的差别，根据被磁化的物质在磁场中被激发必将受到磁力作用这种物理效应，将铁和其氧化物从原料中得到分离的目的，电磁选矿法对除去较大和较粗颗粒的据有强磁性矿物的效果良好，如磁铁矿、钛铁矿和加工搬运过程中混入的较大的铁屑(通常使用永久性磁铁、强力磁棒和电磁除铁设备等设备)，但对黄铁矿等弱磁性的铁矿物和粒度很细的颗粒处理效果不明显。

浮选法包括泡沫浮选法和双液层浮选法两种。

泡沫浮选法是指在矿浆中加入不同的起泡剂(松油)和捕收剂(塔尔油和燃料油)，振荡，捕收剂由于静电力的作用背负着杂质颗粒上升到含有泡沫的泡沫层，而随泡沫溢流排出，所需的矿物为底流产品。

此方法去除铁和钛的效果较好，但对处理几微米以下的矿物效果不理想，而且还导致工艺流程复杂。

双液层浮选法是先在矿浆中加入不同量的分散剂，调整pH值在5～11之间，再加入具有选择性的捕收其中单独一种矿物的阳离子型捕收剂和四氯化碳，接着用有机液调和，使得矿浆在pH值为8～12的情况下乳化，从而形成矿浆-水层和所要去除矿物杂质-有机液层两种液体层，把矿浆-水层分离出来，进行浓缩并烘干即可得到纯度较高的矿物精矿，但是此方法成本较高。

4.4.2 化学法化学提纯除铁针对性强，试剂设备简单，收效快，生产成本低，操作过程简单，但是难以实现自动化，同时废水、污液处理困难，所以使用有一定的局限性一般从技术与经济方面考虑，常把化学方法与其他方法配合使用，相互配合，收效更大。

主要可以分为电化学法、氧化法、还原法、酸浸法、络合法和选择性凝聚和絮凝法。

（1）电化学除铁矿物表面都是带有电性的，不同的矿物表面带有的电性也不相同，在对高岭石进行表面电性的测定结果表明：当pH值为2或者3以上的时候，所有pH范围内的颗粒表面都带有负电荷。

由于高岭石的层与层的表面和端面的性质不同，使得其荷电机理不同，层面上的电荷主要归因于类质同晶取代的作用，晶格上的金属离子通过类质同晶取代现象，被带较低电荷的阳离子所取代，这种取代的结果就造成了晶体中正电荷不足，使高岭石层面上带负电荷。

因此这种表面负电荷量只取决于其晶格中被异价阳离子类质同晶所取代的程度，而和介质中的pH值无关[iii]。

高岭石的端面断裂时使得硅氧键和铝氧键暴露，在水介质中显示出典型的铝硅酸盐的性质，在矿物的端面断裂面好象SiO2和A12O3组成的混合氧化物表面的行为一样[iv]。

H+和OH- 一起定位离子的作用，可示意如下图：图4.15 高岭土表面电性电化学合成连二亚硫酸钠除铁法，在弱酸性条件下电解亚硫酸盐水溶液，在电解池阴极上生成连二亚硫酸根离子：2HSO3- + 2H+ + 2e- = S2O4-2 + H2O连二亚硫酸根离子有强烈的还原作用，能使三价铁还原成二价Fe2+：Fe2O3 + S2O42- + 4H+ = 2Fe2+ + 2HSO3- + H2O从而使固态的Fe2O3转变成Fe2+水合离子进入溶液，达到与高岭土分离的目的。

此法能使含铁1.15% (以Fe2O3为主)的高岭土降至含铁0.37%。

此电解法就地产生的新生态S2O42-，比固体Na2S2O4的漂白作用更为有效，无需使用昂贵的固体Na2S2O4，药品费用低。

另外，在整个反应过程中，亚硫酸氢根离子按HSO3-电解S2O42-漂白HSO3-的方式循环，含有HSO3-的滤液经处理后可以回用，既减少了亚硫酸氢盐的添加量，又减轻了排放含硫废液对水体的污染。

但此法的电解设备一次性投资较高[v]。

（2）氧化法氧化法除铁漂白是用较强的氧化剂矿浆中将处于还原态的含铁矿物（黄铁矿等）等氧化成可溶于水的亚铁离子，与此同时，还可以将深色的有机质氧化，使其成为能被水洗去的无色的氧化物。

氧化法中所用的氧化剂主要有次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾、氯气和臭氧等。

国内最常用的还原剂是漂白粉[vi]，以次氯酸钠为主要有效成分，黄铁矿被其氧化的反应如下：FeS + 4NaClO → Fe2+ + 4Na+ + SO42- + 4Cl-，在较强的酸性环境中，亚铁离子是稳定的，但当pH 值较高的时候，亚铁离子则可能会变成难溶的三价铁离子，失去其在溶液中的可溶性，对其去除起到阻碍的作用。

除了pH值的影响外，氧化法漂白过程还受到含铁矿物和原矿的特性、温度、试剂用量、矿浆浓度和漂白时间等因素的影响[vii]。

（3）还原法还原法是将矿浆中的三价铁氧化物还原为可溶于水的二价铁离子，再通过水洗将其清除的方法，常用的还原剂有连二亚硫酸钠（保险粉的主要成分）。

吴基球，简秀梅[viii]等做了多项正交试验，在反应温度60℃，反应时间2h调节pH值、Na2S2O4含量、草酸含量对高岭土除铁增白效果的影响。

可以看出，药剂用量少于0.2%，不能与Fe2O3完全反应，试样白度不高。

另一方面，保险粉用量不宜过高。

在0.3%～0.5%的范围内，高岭土的Fe2O3含量随保险粉用量的增加而增加。

这是因为保险粉是强还原剂，易在空气被氧化而分解。

生成S等有色物质，降低了保险粉的有效还原成分，而且对环境造成了污染。

具体反应如下：2[S2O42-] + 4H+ = 3SO2 + S + 2H2O3[S2O42-] + 6H+ = 5SO2 + H2S + H2OSO2与H2S进一步反应生成S↓：2H2S + SO2 = 3S↓ + 2H2OJ.A. González，M.del C. Ruiz [ix]使用还原氯化焙烧法，最佳实验条件是在850℃左右没有氧气和水的环境下氯化焙烧，除铁除钛效果很好，并且含铝量不减少。

氯化作用很好的出去晶格中的铁离子，实验装置如下图4.16：备注：1.H2SO4烘干机，2.流量计，3.三通阀，4.排气管5.电炉，6.反应器，7.样品收集器，8.热电偶，9. 温度计图4.16 氯化还原装置图（4）络合法络合法除铁是通过向矿浆中加入络合剂，使之和矿浆中的铁离子发生络合作用，达到去除铁离子的效果。

首先向矿浆中加入一定量的分散剂，调节矿浆的pH值，最后再加入络合剂络合除铁，一般加入磷酸溶液来调节矿浆的pH值保持在2~4之间，加入1%~3%的络合剂(EDTA)，常温下浸泡几个小时，不断搅拌使其充分反应。

最后用水冲洗，烘干，在780℃煅烧，除铁的效果很明显，白度也得到大幅度的提高。

例如焦作和平顶山的高岭土，用此法处理，白度都可由原来的80以下，提高到93以上，满足化工原料的要求。

以高岭石为例，高岭石矿物中硅氧四面体和铝氧八面体组成的六方片状晶体，呈“工”字型结构。

在高岭石结构中板状颗粒的面上带有负电荷。

而在板状颗粒的端面，通过调节环境中的pH值，改变Al3+或OH-的排列，可以使板状颗粒带有正电荷、负电荷或呈中性。

当溶液的pH值小于7时，板状颗粒的面上带负电，周围环境中离子带正电，由于正负电荷的吸引力，使板状颗粒之间互凝成“工”字型结构，加入分散剂(六偏磷酸钠、焦磷酸钠、多聚磷酸钠等)，酸根离子吸附于高岭石晶片带正电的边缘，形成负电边缘，六方片状结构的端面电性由正电变为负电。

高岭石的晶片面上和端面均为负电性，片与片之间互相排斥，在水介质中形成粘度低、分散性很高的稳定的胶体悬浮液。

同时使夹在“工”字型结构间的杂质得以分离，有利于其的去除。

加入络合剂EDTA进行络合除铁效果好的原因是因为EDTA是一种络合能力很强，和络合离子形成的络合物很稳定的无色络合剂，其化学结构式为：一般简称为EDTA或EDTA-2Na。

一般情况下，不论金属是二价离子、三价离子还是四价离子，EDTA与金属离子均以1∶1的比例形成易溶于水的络合物[x]，EDTA与高岭石中铁的反应式如下：Fe2+ + H2Y2- = FeY2- + 2H+；Fe3+ + H2Y2- = FeY- + 2H+为了使反应向右进行，可适当增大EDTA浓度或增大溶液的pH值。

还有原因是在高岭石中加入磷酸和磷酸盐，不仅破坏了高岭石的“工”字型结构，使高岭石的颗粒分散均匀，解离出杂质，同时磷酸根离子可以和Fe3+生成稳定的络合物而达到除去部分的铁的目的[xi]。

（5）酸浸法酸浸除铁法主要是对呈浸染状赋存于矿物表面的铁矿物易溶于酸而被除去，适用于含碳酸铁、氢氧化铁等粘土原料的精制，可用硫酸、盐酸或有机酸。

含硫化铁可用硝酸，一般需加热。

除此之外，酸浸漂白还被广泛应用于硅藻土、钾长石的除铁选矿等方面。

郭金福，陈静[xii]等人采用低温焙烧活化-酸洗-800℃煅烧试验，确定了最佳的酸添加量等工艺条件。

杨晓杰，陈开惠[xiii]等人用浸出方法对某地高岭土进行除铁试验研究。

对残留物进行一系列分析对比后得到了最佳浸出除铁试验条件。