So špeciálnymi fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami je kaolín nenahraditeľným nekovovým nerastným zdrojom v keramike, výrobe papiera, gume, plastoch, žiaruvzdorných materiáloch, rafinácii ropy a iných priemyselných a poľnohospodárskych a národných obranných špičkových technologických oblastiach. Belosť kaolínu je dôležitým ukazovateľom jeho aplikačnej hodnoty.
Faktory ovplyvňujúce belosť kaolínu
Kaolín je druh jemnozrnnej hliny alebo ílovitej horniny zloženej hlavne z kaolinitových minerálov. Jeho kryštalický chemický vzorec je 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Malé množstvo neílových minerálov tvorí kremeň, živec, minerály železa, titán, hydroxid a oxidy hlinité, organické látky atď.
Kryštalická štruktúra kaolínu
Podľa stavu a charakteru nečistôt v kaolíne možno nečistoty, ktoré spôsobujú pokles belosti kaolínu, rozdeliť do troch kategórií: organický uhlík; pigmentové prvky, ako je Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn atď.; Tmavé minerály, ako biotit, chloritan a pod. Vo všeobecnosti je obsah V, Cr, Cu, Mn a iných prvkov v kaolíne malý, čo má malý vplyv na belosť. Minerálne zloženie a obsah železa a titánu sú hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi belosť kaolínu. Ich existencia ovplyvní nielen prirodzenú belosť kaolínu, ale ovplyvní aj jeho kalcinovanú belosť. Najmä prítomnosť oxidu železa má negatívny vplyv na farbu hliny a znižuje jej jas a požiarnu odolnosť. A aj keď je množstvo oxidu, hydroxidu a hydratovaného oxidu železitého 0,4 %, stačí, aby ílový sediment získal červené až žlté sfarbenie. Tieto oxidy a hydroxidy železa môžu byť hematit (červený), maghemit (červeno-hnedý), goethit (hnedožltý), limonit (oranžový), hydratovaný oxid železitý (hnedočervený) atď. Dá sa povedať, že odstraňovanie nečistôt železa v kaolíne zohráva mimoriadne dôležitú úlohu pri lepšom využití kaolínu.
Stav výskytu prvku železa
Hlavným faktorom určujúcim spôsob odstraňovania železa je stav výskytu železa v kaolíne. Veľké množstvo štúdií sa domnieva, že kryštalické železo vo forme jemných častíc je primiešané do kaolínu, zatiaľ čo amorfné železo je potiahnuté na povrchu jemných častíc kaolínu. V súčasnosti sa stav výskytu železa v kaolíne doma a v zahraničí delí na dva typy: jeden je v kaolinite a akcesorických mineráloch (ako je sľuda, oxid titaničitý a illit), ktorý sa nazýva štruktúrne železo; Druhý je vo forme samostatných minerálov železa, nazývaných voľné železo (vrátane povrchového železa, jemnozrnného kryštalického železa a amorfného železa).
Železo odstránené odstránením železa a bielením kaolínu je voľné železo, najmä magnetit, hematit, limonit, siderit, pyrit, ilmenit, jarosit a iné minerály; Väčšina železa existuje vo forme vysoko disperzného koloidného limonitu a malé množstvo vo forme guľovitého, ihličkovitého a nepravidelného goethitu a hematitu.
Metóda odstraňovania železa a bielenia kaolínu
Separácia vody
Táto metóda sa používa hlavne na odstránenie úlomkových minerálov, ako je kremeň, živec a sľuda, a hrubších nečistôt, ako sú kamenné úlomky, ako aj niektorých minerálov železa a titánu. Nečistotné minerály s podobnou hustotou a rozpustnosťou ako kaolín sa nedajú odstrániť a zlepšenie belosti nie je relatívne zjavné, čo je vhodné na zušľachťovanie a bielenie pomerne kvalitnej kaolínovej rudy.
Magnetické oddelenie
Minerálne nečistoty železa v kaolíne sú zvyčajne slabo magnetické. V súčasnosti sa používa hlavne metóda silnej magnetickej separácie s vysokým gradientom alebo sa slabé magnetické minerály po pražení premenia na silný magnetický oxid železa a potom sa odstránia bežnou magnetickou separačnou metódou.
Vertikálny prstencový magnetický separátor s vysokým gradientom
Vysokogradientový magnetický separátor pre elektromagnetickú suspenziu
Nízkoteplotný supravodivý magnetický separátor
Flotačná metóda
Na úpravu kaolínu z primárnych a sekundárnych ložísk sa použila flotačná metóda. V procese flotácie sa častice kaolinitu a sľudy oddelia a čistené produkty sú niekoľko vhodných priemyselných surovín. Selektívna flotačná separácia kaolinitu a živca sa zvyčajne vykonáva v suspenzii s kontrolovaným pH.
Metóda redukcie
Redukčná metóda spočíva v použití redukčného činidla na redukciu železných nečistôt (ako je hematit a limonit) v trojmocnom stave kaolínu na rozpustné dvojmocné ióny železa, ktoré sa odstránia filtráciou a premytím. Odstránenie Fe3+nečistôt z priemyselného kaolínu sa zvyčajne dosahuje kombináciou fyzikálnej technológie (magnetická separácia, selektívna flokulácia) a chemického spracovania v kyslých alebo redukčných podmienkach.
Hydrosulfit sodný (Na2S2O4), tiež známy ako hydrosulfit sodný, je účinný pri redukcii a vylúhovaní železa z kaolínu a v súčasnosti sa používa v kaolínovom priemysle. Táto metóda sa však musí vykonávať v silne kyslých podmienkach (pH<3), čo má za následok vysoké prevádzkové náklady a vplyv na životné prostredie. Navyše, chemické vlastnosti hydrosiričitanu sodného sú nestabilné, čo si vyžaduje špeciálne a drahé skladovacie a prepravné opatrenia.
Oxid tiomočovinový: (NH2) 2CSO2, TD) je silné redukčné činidlo, ktoré má výhody silnej redukčnej schopnosti, šetrnosti k životnému prostrediu, nízkej rýchlosti rozkladu, bezpečnosti a nízkych nákladov na dávkovú výrobu. Nerozpustné Fe3+ v kaolíne možno redukovať na rozpustné Fe2+ prostredníctvom TD.
Následne je možné po filtrácii a premytí zvýšiť belosť kaolínu. TD je veľmi stabilný pri izbovej teplote a neutrálnych podmienkach. Silnú redukčnú schopnosť TD je možné dosiahnuť iba v podmienkach silnej zásaditosti (pH>10) alebo zahrievania (T>70 °C), čo má za následok vysoké prevádzkové náklady a ťažkosti.
Oxidačná metóda
Oxidačná úprava zahŕňa použitie ozónu, peroxidu vodíka, manganistanu draselného a chlórnanu sodného na odstránenie adsorbovanej uhlíkovej vrstvy na zlepšenie belosti. Kaolín v hlbšom mieste pod hrubším nadložím je šedý a železo v kaolíne je v redukčnom stave. Na oxidáciu nerozpustného FeS2 v pyrite na rozpustný Fe2+ použite silné oxidačné činidlá, ako je ozón alebo chlórnan sodný, a potom umyte, aby ste Fe2+ zo systému odstránili.
Metóda kyslého lúhovania
Metóda kyslého lúhovania spočíva v premene nerozpustných železných nečistôt v kaolíne na rozpustné látky v kyslých roztokoch (kyselina chlorovodíková, sírová, šťaveľová atď.), čím sa realizuje separácia od kaolínu. V porovnaní s inými organickými kyselinami je kyselina šťaveľová považovaná za najsľubnejšiu pre svoju kyslú silu, dobrú komplexotvornosť a vysokú redukčnú schopnosť. Pomocou kyseliny šťaveľovej možno rozpustené železo vyzrážať z lúhovacieho roztoku vo forme šťavelanu železnatého a ďalej ho kalcináciou spracovať na čistý hematit. Kyselinu šťaveľovú je možné získať lacno z iných priemyselných procesov a v štádiu vypaľovania pri výrobe keramiky sa akýkoľvek zvyškový šťavelan v upravovanom materiáli rozloží na oxid uhličitý. Mnoho výskumníkov študovalo výsledky rozpúšťania oxidu železa s kyselinou šťaveľovou.
Vysokoteplotná kalcinačná metóda
Kalcinácia je proces výroby špeciálnych kaolínových produktov. Podľa teploty spracovania sa vyrábajú dva rôzne druhy kalcinovaného kaolínu. Kalcinácia v rozsahu teplôt 650-700 ℃ odstraňuje štruktúrnu hydroxylovú skupinu a unikajúca vodná para zvyšuje elasticitu a nepriehľadnosť kaolínu, čo je ideálny atribút nanášania náterov na papier. Navyše, zahriatím kaolínu na 1000-1050 ℃ môže nielen zvýšiť obrusovateľnosť, ale tiež získať 92-95% belosť.
Chloračná kalcinácia
Železo a titán sa z ílových minerálov, najmä kaolínu, odstránili chlórovaním a dosiahli sa dobré výsledky. V procese chlorácie a kalcinácie pri vysokej teplote (700 ℃ - 1000 ℃) prešiel kaolinit dehydroxyláciou za vzniku metakaolinitu a pri vyššej teplote sa tvoria spinelové a mullitové fázy. Tieto premeny zvyšujú hydrofóbnosť, tvrdosť a veľkosť častíc prostredníctvom spekania. Takto upravené minerály sa dajú využiť v mnohých odvetviach ako papier, PVC, guma, plasty, lepidlá, leštidlá a zubné pasty. Vyššia hydrofóbnosť robí tieto minerály kompatibilnejšími s organickými systémami.
Mikrobiologická metóda
Technológia mikrobiálneho čistenia minerálov je relatívne novým predmetom spracovania minerálov, vrátane technológie mikrobiálneho lúhovania a technológie mikrobiálnej flotácie. Technológia mikrobiálneho lúhovania minerálov je technológia extrakcie, ktorá využíva hlbokú interakciu medzi mikroorganizmami a minerálmi na zničenie kryštálovej mriežky minerálov a rozpustenie užitočných zložiek. Oxidovaný pyrit a iné sulfidové rudy obsiahnuté v kaolíne je možné čistiť technológiou mikrobiálnej extrakcie. Bežne používané mikroorganizmy zahŕňajú Thiobacillus ferrooxidans a baktérie redukujúce Fe. Mikrobiologická metóda má nízke náklady a nízke znečistenie životného prostredia, čo neovplyvní fyzikálne a chemické vlastnosti kaolínu. Ide o novú metódu čistenia a bielenia s perspektívou vývoja kaolínových minerálov.
Zhrnutie
Pri odstraňovaní železa a bielení kaolínu je potrebné vybrať najlepšiu metódu podľa rôznych farebných príčin a rôznych aplikačných cieľov, zlepšiť komplexný výkon belosti kaolínových minerálov a zabezpečiť vysokú úžitkovú hodnotu a ekonomickú hodnotu. Trendom budúceho vývoja by malo byť organické spojenie charakteristík chemickej metódy, fyzikálnej metódy a mikrobiologickej metódy tak, aby sa naplno prejavili ich výhody a obmedzili sa ich nevýhody a nedostatky, aby sa dosiahol lepší bieliaci účinok. Zároveň je tiež potrebné ďalej študovať nový mechanizmus rôznych metód odstraňovania nečistôt a zlepšovať proces, aby sa odstraňovanie železa a bielenie kaolínu vyvíjalo smerom k zelenému, efektívnemu a nízkouhlíkovému.
Čas odoslania: Mar-02-2023