Со посебни физички и хемиски својства, каолинот е неопходен неметален минерален ресурс во керамиката, производството на хартија, гумата, пластиката, огноотпорните материјали, рафинирањето на нафта и други индустриски, земјоделски и одбранбени врвни технолошки полиња. Белината на каолинот е важен индикатор за неговата применлива вредност.
Фактори кои влијаат на белината на каолинот
Каолинот е вид на ситнозрнеста глина или глинеста карпа составена главно од каолинитни минерали. Неговата кристална хемиска формула е 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Мала количина на неглинести минерали се кварц, фелдспат, минерали од железо, титаниум, алуминиум хидроксид и оксиди, органска материја итн.
Кристална структура на каолин
Според состојбата и природата на нечистотиите во каолинот, нечистотиите што предизвикуваат намалување на белината на каолинот може да се поделат во три категории: органски јаглерод; пигментни елементи, како што се Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn итн.; темни минерали, како што се биотит, хлорит итн. Општо земено, содржината на V, Cr, Cu, Mn и други елементи во каолинот е мала, што има мал ефект врз белината. Минералниот состав и содржината на железо и титаниум се главните фактори што влијаат на белината на каолинот. Нивното присуство не само што ќе влијае на природната белина на каолинот, туку ќе влијае и на неговата калцинирана белина. Особено, присуството на железен оксид има негативно влијание врз бојата на глината и ја намалува нејзината светлина и отпорност на пожар. И дури и ако количината на оксид, хидроксид и хидриран оксид на железен оксид е 0,4%, тоа е доволно за да му даде на глинениот талог црвена до жолта боја. Овие железни оксиди и хидроксиди можат да бидат хематит (црвен), магемит (црвено-кафеав), гетит (кафеаво жолт), лимонит (портокалов), хидриран железен оксид (кафеаво црвен) итн. Може да се каже дека отстранувањето на железните нечистотии во каолинот игра исклучително важна улога во подобрата употреба на каолинот.
Состојба на појава на елементот железо
Состојбата на појава на железо во каолинот е главниот фактор што го одредува методот на отстранување на железото. Голем број студии веруваат дека кристалното железо во форма на фини честички е измешано во каолин, додека аморфното железо е обложено на површината од фини честички на каолин. Во моментов, состојбата на појава на железо во каолинот е поделена на два вида дома и во странство: едниот е во каолинит и помошни минерали (како што се мика, титаниум диоксид и илит), што се нарекува структурно железо; другиот е во форма на независни минерали на железо, наречени слободно железо (вклучувајќи површинско железо, ситнозрнесто кристално железо и аморфно железо).
Железото отстрането со отстранување на железо и белење на каолинот е слободно железо, главно вклучувајќи магнетит, хематит, лимонит, сидерит, пирит, илменит, јарозит и други минерали; поголемиот дел од железото постои во форма на високо дисперзиран колоиден лимонит, а мала количина во форма на сферичен, ацикуларен и неправилен гетит и хематит.
Метод на отстранување на железо и белење на каолин
Одвојување на вода
Овој метод главно се користи за отстранување на детритални минерали како што се кварц, фелдспат и мика, и покрупни нечистотии како што се остатоци од карпи, како и некои минерали од железо и титаниум. Минералите со нечистотии со слична густина и растворливост како каолинот не можат да се отстранат, а подобрувањето на белината е релативно неочигледно, што е погодно за збогатување и белење на релативно висококвалитетна каолинска руда.
Магнетно раздвојување
Железните минерални нечистотии во каолинот обично се слабо магнетни. Во моментов, главно се користи метод на високоградитна силна магнетна сепарација, или слабо магнетните минерали се претвораат во силен магнетен железен оксид по печењето, а потоа се отстрануваат со вообичаен метод на магнетна сепарација.
Вертикален прстен со висок градиентен магнетен сепаратор
Магнетен сепаратор со висок градиент за електромагнетна кашеста маса
Нискотемпературен суперспроводлив магнетен сепаратор
Метод на флотација
Методот на флотација е применет за третирање на каолин од примарни и секундарни наслаги. Во процесот на флотација, честичките од каолинит и мика се одвојуваат, а прочистените производи се неколку соодветни индустриски суровини. Селективното флотациско одвојување на каолинит и фелдспат обично се изведува во кашеста маса со контролирана pH вредност.
Метод на редукција
Методот на редукција се состои во употреба на редукциски агенс за редукција на железните нечистотии (како што се хематит и лимонит) во тривалентната состојба на каолинот до растворливи двовалентни јони на железо, кои се отстрануваат со филтрација и перење. Отстранувањето на нечистотиите од Fe3+ од индустрискиот каолин обично се постигнува со комбинирање на физичка технологија (магнетна сепарација, селективна флокулација) и хемиски третман под кисели или редукциски услови.
Натриум хидросулфит (Na2S2O4), исто така познат како натриум хидросулфит, е ефикасен во намалувањето и издвојувањето на железото од каолинот и моментално се користи во индустријата за каолини. Сепак, овој метод мора да се спроведува под силни кисели услови (pH <3), што резултира со високи оперативни трошоци и влијание врз животната средина. Покрај тоа, хемиските својства на натриум хидросулфит се нестабилни, што бара посебни и скапи услови за складирање и транспорт.
Тиоуреа диоксид: (NH2)2CSO2, TD) е силен редукционен агенс, кој има предности како силна редукциона способност, еколошка прифатливост, ниска стапка на распаѓање, безбедност и ниска цена на сериско производство. Нерастворливиот Fe3+ во каолин може да се редуцира до растворлив Fe2+ преку TD.
Последователно, белината на каолинот може да се зголеми по филтрација и миење. TD е многу стабилен на собна температура и неутрални услови. Силната редукциска способност на TD може да се добие само под услови на силна алкалност (pH>10) или загревање (T>70 °C), што резултира со високи трошоци за работа и тешкотии.
Метод на оксидација
Оксидацискиот третман вклучува употреба на озон, водород пероксид, калиум перманганат и натриум хипохлорит за отстранување на адсорбираниот јаглероден слој и подобрување на белината. Каолинот на подлабокото место под подебелиот преоптоварен слој е сив, а железото во каолинот е во редуктивна состојба. Користете силни оксидирачки агенси како што се озон или натриум хипохлорит за да го оксидирате нерастворливиот FeS2 во пирит до растворлив Fe2+, а потоа исплакнете за да го отстраните Fe2+ од системот.
Метод на киселинско истекување
Методот на киселинско лужење е да се трансформираат нерастворливите железни нечистотии во каолинот во растворливи супстанции во кисели раствори (хлороводородна киселина, сулфурна киселина, оксална киселина итн.), со што се реализира одвојувањето од каолинот. Во споредба со другите органски киселини, оксалната киселина се смета за најперспективна поради нејзината киселинска јачина, добрите комплексни својства и високата редукциска способност. Со оксалната киселина, раствореното железо може да се таложи од растворот за лужење во форма на феро оксалат и може понатаму да се преработи за да се формира чист хематит преку калцинација. Оксалната киселина може да се добие евтино од други индустриски процеси, а во фазата на печење на производството на керамика, секој остаток од оксалат во третираниот материјал ќе се разложи во јаглерод диоксид. Многу истражувачи ги проучувале резултатите од растворање на железен оксид со оксална киселина.
Метод на калцинација на висока температура
Калцинацијата е процес на производство на производи од каолин со специјална класа. Според температурата на обработка, се произведуваат два различни степени на калциниран каолин. Калцинацијата во температурен опсег од 650-700 ℃ ја отстранува структурната хидроксилна група, а излезната водна пареа ја зголемува еластичноста и непроѕирноста на каолинот, што е идеален атрибут за нанесување хартиени премази. Покрај тоа, со загревање на каолинот на 1000-1050 ℃, не само што може да се зголеми абразивноста, туку и да се добие белина од 92-95%.
Хлорирање и калцинација
Железото и титаниумот беа отстранети од глинените минерали, особено каолинот, со хлорирање, и беа добиени добри резултати. Во процесот на хлорирање и калцинирање, на висока температура (700 ℃ - 1000 ℃), каолинитот претрпе дехидроксилација за да формира метакаолинит, а на повисока температура се формираат шпинелни и мулитни фази. Овие трансформации ја зголемуваат хидрофобноста, тврдоста и големината на честичките преку синтерување. Минералите третирани на овој начин може да се користат во многу индустрии, како што се хартија, ПВЦ, гума, пластика, лепила, полирање и паста за заби. Повисоката хидрофобност ги прави овие минерали покомпатибилни со органските системи.
Микробиолошки метод
Технологијата за микробно прочистување на минерали е релативно нова област на преработка на минерали, вклучувајќи ја технологијата за микробно исцедување и технологијата за микробно флотирање. Технологијата за микробно исцедување на минерали е технологија за екстракција која ја користи длабоката интеракција помеѓу микроорганизмите и минералите за да ја уништи кристалната решетка на минералите и да ги раствори корисните компоненти. Оксидираниот пирит и другите сулфидни руди содржани во каолинот можат да се прочистат со технологија за микробно екстракција. Најчесто користените микроорганизми вклучуваат Thiobacillus ferrooxidans и бактерии што го намалуваат железото. Микробиолошкиот метод има ниска цена и ниско загадување на животната средина, што нема да влијае на физичките и хемиските својства на каолинот. Тоа е нов метод за прочистување и белење со перспективи за развој на минералите од каолинот.
Резиме
Третманот за отстранување на железо и белење на каолин треба да го избере најдобриот метод според различните причини за боја и различните цели на примена, да ги подобри сеопфатните перформанси на белината на минералите од каолинот и да им обезбеди висока употребна вредност и економска вредност. Идниот тренд на развој треба да биде комбинирање на карактеристиките на хемискиот метод, физичкиот метод и микробиолошкиот метод органски, со цел целосно да се искористат нивните предности и да се ограничат нивните недостатоци и недостатоци, со цел да се постигне подобар ефект на белење. Во исто време, потребно е дополнително да се проучат новите механизми на различните методи за отстранување на нечистотии и да се подобри процесот за да се развие отстранувањето на железо и белењето на каолинот во насока на зелена, ефикасна и нискојаглеродна насока.
Време на објавување: 02.03.2023