Sa posebnim fizičkim i hemijskim svojstvima, kaolin je nezamjenjiv nemetalni mineralni resurs u keramici, proizvodnji papira, gumi, plastici, vatrostalnim materijalima, preradi nafte i drugim industrijskim i poljoprivrednim i najsuvremenijim tehnološkim oblastima nacionalne odbrane. Bjelina kaolina je važan pokazatelj njegove primjene.
Faktori koji utiču na bjelinu kaolina
Kaolin je vrsta sitnozrnate gline ili glinene stijene uglavnom sastavljene od minerala kaolinita. Njegova kristalno hemijska formula je 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Mala količina neglinenih minerala su kvarc, feldspat, minerali gvožđa, titanijum, aluminijum hidroksid i oksidi, organske materije itd.
Kristalna struktura kaolina
Prema stanju i prirodi nečistoća u kaolinu, nečistoće koje uzrokuju smanjenje bjeline kaolina mogu se podijeliti u tri kategorije: organski ugljik; Pigmentni elementi, kao što su Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, itd; Tamni minerali, kao što su biotit, hlorit itd. Generalno, sadržaj V, Cr, Cu, Mn i drugih elemenata u kaolinu je mali, što malo utiče na belinu. Mineralni sastav i sadržaj gvožđa i titana glavni su faktori koji utiču na bjelinu kaolina. Njihovo postojanje neće uticati samo na prirodnu bjelinu kaolina, već i na njegovu kalciniranu bjelinu. Konkretno, prisustvo željeznog oksida negativno utječe na boju gline i smanjuje njenu svjetlinu i otpornost na vatru. Čak i ako je količina oksida, hidroksida i hidratiziranog oksida željeznog oksida 0,4%, dovoljno je da sediment gline dobije crvenu do žutu boju. Ovi oksidi i hidroksidi željeza mogu biti hematit (crveni), maghemit (crveno-smeđi), getit (smeđe žuti), limonit (narandžasti), hidratizirani željezni oksid (smeđecrveni) itd. Može se reći da je uklanjanje nečistoća željeza u kaolin igra izuzetno važnu ulogu u boljoj upotrebi kaolina.
Stanje pojave željeznog elementa
Stanje pojave gvožđa u kaolinu je glavni faktor koji određuje način uklanjanja gvožđa. Veliki broj istraživanja smatra da je kristalno željezo u obliku finih čestica pomiješano u kaolin, dok je amorfno željezo obloženo na površini finih čestica kaolina. Trenutno je stanje gvožđa u kaolinu podeljeno na dve vrste u zemlji i inostranstvu: jedno je u kaolinitu i pomoćnim mineralima (kao što su liskun, titan dioksid i ilit), koji se naziva strukturno gvožđe; Drugi je u obliku nezavisnih minerala gvožđa, koji se nazivaju slobodno gvožđe (uključujući površinsko gvožđe, fino zrnasto kristalno gvožđe i amorfno gvožđe).
Gvožđe koje se uklanja uklanjanjem gvožđa i beljenjem kaolina je slobodno gvožđe, uglavnom uključujući magnetit, hematit, limonit, siderit, pirit, ilmenit, jarozit i druge minerale; Većina željeza postoji u obliku visoko dispergovanog koloidnog limonita, a mala količina u obliku sfernog, iglastog i nepravilnog getita i hematita.
Metoda uklanjanja željeza i izbjeljivanja kaolina
Odvajanje vode
Ova metoda se uglavnom koristi za uklanjanje detritnih minerala kao što su kvarc, feldspat i liskun, i grubljih nečistoća kao što su ostaci stijena, kao i nekih minerala željeza i titana. Minerali nečistoće slične gustine i rastvorljivosti kaolina ne mogu se ukloniti, a poboljšanje beline je relativno neuočljivo, što je pogodno za obogaćivanje i beljenje relativno kvalitetne rude kaolina.
Magnetna separacija
Mineralne nečistoće željeza u kaolinu su obično slabo magnetne. Trenutno se uglavnom koristi metoda snažnog magnetskog odvajanja visokog gradijenta, ili se slabi magnetni minerali pretvaraju u jak magnetni željezni oksid nakon prženja, a zatim uklanjaju običnom metodom magnetskog odvajanja.
Vertikalni prstenasti magnetni separator visokog gradijenta
Magnetni separator visokog gradijenta za elektromagnetnu suspenziju
Niskotemperaturni supravodljivi magnetni separator
Metoda flotacije
Metoda flotacije je primijenjena za tretiranje kaolina iz primarnih i sekundarnih naslaga. U procesu flotacije, kaolinit i čestice liskuna se odvajaju, a prečišćeni proizvodi su nekoliko pogodnih industrijskih sirovina. Selektivno flotacijsko odvajanje kaolinita i feldspata obično se izvodi u suspenziji s kontroliranim pH.
Metoda redukcije
Metoda redukcije je korištenje redukcionog sredstva za redukciju nečistoća željeza (kao što su hematit i limonit) u trovalentnom stanju kaolina na rastvorljive dvovalentne ione željeza, koji se uklanjaju filtracijom i pranjem. Uklanjanje Fe3+ nečistoća iz industrijskog kaolina obično se postiže kombinovanjem fizičke tehnologije (magnetsko odvajanje, selektivna flokulacija) i hemijskog tretmana u kiselim ili redukcionim uslovima.
Natrijum hidrosulfit (Na2S2O4), takođe poznat kao natrijum hidrosulfit, efikasan je u redukciji i ispiranju gvožđa iz kaolina, a trenutno se koristi u industriji kaolina. Međutim, ova metoda se mora provoditi pod jakim kiselim uvjetima (pH<3), što rezultira visokim operativnim troškovima i utjecajem na okoliš. Osim toga, hemijska svojstva natrijum hidrosulfita su nestabilna i zahtijevaju posebne i skupe aranžmane za skladištenje i transport.
Tiourea dioksid: (NH2) 2CSO2, TD) je snažan redukcijski agens, koji ima prednosti jake redukcijske sposobnosti, ekološke prihvatljivosti, niske stope raspadanja, sigurnosti i niske cijene serijske proizvodnje. Nerastvorljivi Fe3+u kaolinu može se reducirati u rastvorljiv Fe2+ kroz TD.
Nakon toga, bjelina kaolina može se povećati nakon filtracije i pranja. TD je vrlo stabilan na sobnoj temperaturi i neutralnim uslovima. Snažna redukciona sposobnost TD-a može se postići samo u uslovima jake alkalnosti (pH>10) ili zagrijavanja (T>70°C), što rezultira visokim troškovima rada i poteškoćama.
Metoda oksidacije
Oksidacijski tretman uključuje upotrebu ozona, vodikovog peroksida, kalijevog permanganata i natrijevog hipoklorita za uklanjanje adsorbiranog sloja ugljika kako bi se poboljšala bjelina. Kaolin na dubljem mjestu ispod deblje jalovine je siv, a željezo u kaolinu je u reducirajućem stanju. Koristite jaka oksidirajuća sredstva kao što su ozon ili natrijum hipohlorit da oksidišete nerastvorljivi FeS2 u piritu u rastvorljivi Fe2+, a zatim operite da biste uklonili Fe2+ iz sistema.
Metoda kiselog luženja
Metoda kiselog luženja je pretvaranje nerastvorljivih nečistoća gvožđa u kaolinu u rastvorljive supstance u kiselim rastvorima (hlorovodonična kiselina, sumporna kiselina, oksalna kiselina itd.), čime se ostvaruje odvajanje od kaolina. U poređenju s drugim organskim kiselinama, oksalna kiselina se smatra najperspektivnijom zbog svoje kiselinske snage, dobrog svojstva kompleksiranja i visoke redukcijske sposobnosti. Sa oksalnom kiselinom, otopljeno željezo se može istaložiti iz otopine za luženje u obliku željeznog oksalata, i može se dalje obraditi u čisti hematit kalcinacijom. Oksalna kiselina se može jeftino dobiti iz drugih industrijskih procesa, a u fazi pečenja u proizvodnji keramike, svaki preostali oksalat u obrađenom materijalu će se razložiti u ugljični dioksid. Mnogi istraživači su proučavali rezultate rastvaranja željeznog oksida oksalnom kiselinom.
Metoda kalcinacije na visokim temperaturama
Kalcinacija je proces proizvodnje kaolinskih proizvoda specijalnog kvaliteta. Prema temperaturi obrade, proizvode se dvije različite vrste kalciniranog kaolina. Kalcinacija u temperaturnom opsegu od 650-700 ℃ uklanja strukturnu hidroksilnu grupu, a vodena para koja izlazi povećava elastičnost i neprozirnost kaolina, što je idealan atribut za nanošenje premaza na papiru. Osim toga, zagrijavanjem kaolina na 1000-1050 ℃, ne samo da može povećati habanje, već i dobiti 92-95% bjeline.
Kloriranje kalcinacije
Iz minerala gline, posebno kaolina, hloriranjem su uklonjeni željezo i titan, i postignuti su dobri rezultati. U procesu hlorisanja i kalcinacije, na visokoj temperaturi (700 ℃ - 1000 ℃), kaolinit je podvrgnut dehidroksilaciji da bi nastao metakaolinit, a pri višoj temperaturi nastaju spinel i mulit faze. Ove transformacije povećavaju hidrofobnost, tvrdoću i veličinu čestica sinteriranjem. Minerali obrađeni na ovaj način mogu se koristiti u mnogim industrijama, kao što su papir, PVC, guma, plastika, ljepila, poliranje i paste za zube. Veća hidrofobnost čini ove minerale kompatibilnijima sa organskim sistemima.
Mikrobiološka metoda
Tehnologija mikrobnog prečišćavanja minerala je relativno nov predmet obrade minerala, uključujući tehnologiju mikrobnog ispiranja i mikrobnu flotaciju. Tehnologija mikrobnog ispiranja minerala je tehnologija ekstrakcije koja koristi duboku interakciju između mikroorganizama i minerala za uništavanje kristalne rešetke minerala i rastvaranje korisnih komponenti. Oksidirani pirit i druge sulfidne rude sadržane u kaolinu mogu se prečistiti tehnologijom mikrobne ekstrakcije. Često korišteni mikroorganizmi uključuju Thiobacillus ferrooxidans i Fe-reducirajuće bakterije. Mikrobiološka metoda ima nisku cijenu i nisko zagađenje okoliša, što neće utjecati na fizička i kemijska svojstva kaolina. To je nova metoda pročišćavanja i izbjeljivanja s perspektivom razvoja minerala kaolina.
Rezime
Tretman kaolina za uklanjanje gvožđa i izbjeljivanje treba odabrati najbolju metodu prema različitim uzrocima boje i različitim ciljevima primjene, poboljšati sveobuhvatnu bjelinu minerala kaolina i učiniti da ima visoku upotrebnu vrijednost i ekonomsku vrijednost. Trend budućeg razvoja treba da bude organski kombinovati karakteristike hemijske metode, fizičke metode i mikrobiološke metode, kako bi se u potpunosti iskoristile njihove prednosti i suzdržale njihove mane i nedostaci, kako bi se postigao bolji efekat izbeljivanja. Istovremeno, potrebno je dodatno proučavati novi mehanizam različitih metoda uklanjanja nečistoća i unaprijediti proces kako bi se uklanjanje željeza i izbjeljivanje kaolina razvijalo u pravcu zelenog, efikasnog i niskougljičnog.
Vrijeme objave: Mar-02-2023