Ypatingomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis pasižymintis kaolinas yra nepakeičiamas nemetalinis mineralinis išteklius keramikos, popieriaus gamybos, gumos, plastikų, ugniai atsparių medžiagų, naftos perdirbimo ir kitose pramonės ir žemės ūkio bei krašto apsaugos pažangiausių technologijų srityse. Kaolino baltumas yra svarbus jo naudojimo vertės rodiklis.
Veiksniai, turintys įtakos kaolino baltumui
Kaolinas yra smulkiagrūdis molis arba molio uoliena, daugiausia sudaryta iš kaolinito mineralų. Jo kristalinė cheminė formulė yra 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Nedidelis ne molio mineralų kiekis yra kvarcas, lauko špatas, geležies mineralai, titanas, aliuminio hidroksidas ir oksidai, organinės medžiagos ir kt.
Kaolino kristalinė struktūra
Pagal kaolino priemaišų būklę ir pobūdį priemaišas, dėl kurių mažėja kaolino baltumas, galima suskirstyti į tris kategorijas: organinė anglis; Pigmentiniai elementai, tokie kaip Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn ir kt.; Tamsūs mineralai, tokie kaip biotitas, chloritas ir kt. Paprastai V, Cr, Cu, Mn ir kitų elementų kiekis kaoline yra mažas, o tai mažai veikia baltumą. Mineralinė sudėtis ir geležies bei titano kiekis yra pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką kaolino baltumui. Jų egzistavimas ne tik paveiks natūralų kaolino baltumą, bet ir paveiks jo kalcinuotą baltumą. Visų pirma, geležies oksido buvimas neigiamai veikia molio spalvą ir sumažina jo ryškumą bei atsparumą ugniai. Ir net jei geležies oksido oksido, hidroksido ir hidratuoto oksido kiekis yra 0,4%, pakanka suteikti molio nuosėdoms nuo raudonos iki geltonos spalvos. Šie geležies oksidai ir hidroksidai gali būti hematitas (raudonas), maghemitas (raudonai rudas), goetitas (rusvai geltonas), limonitas (oranžinis), hidratuotas geležies oksidas (rusvai raudonas) ir kt. Galima sakyti, kad geležies priemaišų pašalinimas kaoline vaidina nepaprastai svarbų vaidmenį geriau naudojant kaoliną.
Geležies elemento atsiradimo būsena
Geležies buvimas kaoline yra pagrindinis veiksnys, lemiantis geležies šalinimo būdą. Daugybė tyrimų mano, kad kaoline yra sumaišyta kristalinė geležis smulkių dalelių pavidalu, o amorfinė geležis yra padengta smulkių kaolino dalelių paviršiumi. Šiuo metu geležies buvimas kaoline yra skirstomas į dvi rūšis šalyje ir užsienyje: viena yra kaolinite ir pagalbiniuose mineraluose (tokiuose kaip žėrutis, titano dioksidas ir ilitas), kuris vadinamas struktūrine geležimi; Kitas yra nepriklausomų geležies mineralų, vadinamų laisva geležimi, pavidalu (įskaitant paviršinę geležį, smulkiagrūdę kristalinę geležį ir amorfinę geležį).
Geležis, pašalinta pašalinus geležį ir balinant kaoliną, yra laisvoji geležis, daugiausia apimanti magnetitą, hematitą, limonitą, sideritą, piritą, ilmenitą, jarozitą ir kitus mineralus; Daugiausia geležies yra labai dispersinio koloidinio limonito pavidalu, o nedidelis kiekis – sferinio, smailaus ir netaisyklingo goetito ir hematito pavidalu.
Geležies šalinimo ir kaolino balinimo metodas
Vandens atskyrimas
Šis metodas daugiausia naudojamas pašalinti mineralus, tokius kaip kvarcas, lauko špatas ir žėrutis, ir stambesnes priemaišas, tokias kaip uolienų nuolaužos, taip pat kai kuriuos geležies ir titano mineralus. Priemaišų mineralų, kurių tankis ir tirpumas panašus į kaoliną, negalima pašalinti, o baltumo pagerėjimas nėra akivaizdus, o tai tinka santykinai aukštos kokybės kaolino rūdai sodrinti ir balinti.
Magnetinis atskyrimas
Geležies mineralinės priemaišos kaoline dažniausiai yra silpnos magnetinės. Šiuo metu daugiausia naudojamas didelio gradiento stipraus magnetinio atskyrimo metodas arba silpni magnetiniai mineralai po skrudinimo paverčiami stipriu magnetiniu geležies oksidu, o po to pašalinami įprastu magnetinio atskyrimo metodu.
Vertikalus žiedinis didelio gradiento magnetinis separatorius
Didelio gradiento magnetinis separatorius elektromagnetinėms srutoms
Žemos temperatūros superlaidus magnetinis separatorius
Flotacijos metodas
Flotacijos metodas buvo pritaikytas kaolinui apdoroti iš pirminių ir antrinių nuosėdų. Flotacijos procese kaolinito ir žėručio dalelės yra atskiriamos, o išgryninti produktai yra kelios tinkamos pramoninės žaliavos. Kaolinito ir lauko špato selektyvus flotacijos atskyrimas paprastai atliekamas suspensijoje su kontroliuojamu pH.
Sumažinimo metodas
Redukcijos metodas yra reduktorius, skirtas geležies priemaišoms (tokioms kaip hematitas ir limonitas) trivalenčioje kaolino būsenoje redukuoti iki tirpių dvivalenčių geležies jonų, kurie pašalinami filtruojant ir plaunant. Fe3+ priemaišų pašalinimas iš pramoninio kaolino dažniausiai pasiekiamas derinant fizikines technologijas (magnetinis atskyrimas, selektyvus flokuliavimas) ir cheminį apdorojimą rūgštinėmis arba redukuojančiomis sąlygomis.
Natrio hidrosulfitas (Na2S2O4), taip pat žinomas kaip natrio hidrosulfitas, veiksmingai redukuoja ir išplauna geležį iš kaolino ir šiuo metu naudojamas kaolino pramonėje. Tačiau šis metodas turi būti atliekamas esant stiprioms rūgštinėms sąlygoms (pH<3), dėl to kyla didelių eksploatavimo išlaidų ir daromas poveikis aplinkai. Be to, natrio hidrosulfito cheminės savybės yra nestabilios, todėl reikia specialių ir brangių laikymo ir transportavimo priemonių.
Tiokarbamido dioksidas: (NH2) 2CSO2, TD) yra stiprus reduktorius, kurio pranašumai yra stiprus redukcinis gebėjimas, ekologiškumas, mažas skilimo greitis, saugumas ir mažos partijos gamybos sąnaudos. Netirpus Fe3+ kaoline per TD gali būti sumažintas iki tirpaus Fe2+.
Vėliau kaolino baltumą galima padidinti po filtravimo ir plovimo. TD yra labai stabilus kambario temperatūroje ir neutraliomis sąlygomis. Stiprus TD redukcinis gebėjimas gali būti pasiektas tik esant stipriam šarmingumui (pH>10) arba kaitinant (T>70 °C), todėl eksploatacijos sąnaudos ir sunkumai yra didelės.
Oksidacijos metodas
Oksidacijos apdorojimas apima ozono, vandenilio peroksido, kalio permanganato ir natrio hipochlorito naudojimą, kad pašalintų adsorbuotą anglies sluoksnį ir pagerintų baltumą. Kaolinas gilesnėje vietoje po storesniu perdanga yra pilkas, o kaoline esanti geležis yra redukuojančios būsenos. Naudokite stiprius oksidatorius, tokius kaip ozonas arba natrio hipochloritas, kad pirite netirpus FeS2 oksiduotų iki tirpaus Fe2+, o tada nuplaukite, kad pašalintumėte Fe2+ iš sistemos.
Rūgšties išplovimo būdas
Rūgščių išplovimo būdas – kaolino netirpios geležies priemaišos paverčiamos tirpiomis medžiagomis rūgštiniuose tirpaluose (vandenilio chlorido rūgštyje, sieros rūgštyje, oksalo rūgštyje ir kt.), taip įgyvendinant atskyrimą nuo kaolino. Palyginti su kitomis organinėmis rūgštimis, oksalo rūgštis laikoma perspektyviausia dėl savo rūgšties stiprumo, geros kompleksų sudarymo savybių ir didelio redukcijos gebėjimo. Naudojant oksalo rūgštį, ištirpusi geležis gali būti nusodinama iš išplovimo tirpalo geležies oksalato pavidalu ir gali būti toliau apdorojama, kad susidarytų grynas hematitas kalcinuojant. Oksalo rūgštį galima pigiai gauti iš kitų pramoninių procesų, o keramikos gamybos degimo stadijoje bet koks oksalato likutis apdorotoje medžiagoje bus suskaidytas į anglies dioksidą. Daugelis mokslininkų ištyrė geležies oksido tirpinimo su oksalo rūgštimi rezultatus.
Aukštos temperatūros kalcinavimo metodas
Kalcinavimas yra specialių kaolino produktų gamybos procesas. Pagal apdorojimo temperatūrą gaminamas dviejų skirtingų rūšių degintas kaolinas. Kalcinavimas 650-700 ℃ temperatūros diapazone pašalina struktūrinę hidroksilo grupę, o išbėgantys vandens garai padidina kaolino elastingumą ir neskaidrumą, o tai yra idealus popieriaus dengimo atributas. Be to, kaitinant kaoliną 1000-1050 ℃ temperatūroje jis gali ne tik padidinti trinčiai, bet ir gauti 92-95% baltumo.
Chloravimo kalcinavimas
Iš molio mineralų, ypač kaolino, chloruojant buvo pašalinta geležis ir titanas, gauti geri rezultatai. Chlorinimo ir kalcinavimo procese aukštoje temperatūroje (700 ℃ - 1000 ℃) kaolinitas dehidroksilinamas ir susidaro metakaolinitas, o aukštesnėje temperatūroje susidaro špinelio ir mullito fazės. Šios transformacijos padidina dalelių hidrofobiškumą, kietumą ir dydį sukepinant. Taip apdoroti mineralai gali būti naudojami daugelyje pramonės šakų, pavyzdžiui, popieriaus, PVC, gumos, plastiko, klijų, poliravimo ir dantų pastos. Dėl didesnio hidrofobiškumo šie mineralai labiau suderinami su organinėmis sistemomis.
Mikrobiologinis metodas
Mineralų mikrobinio valymo technologija yra palyginti nauja mineralų apdorojimo tema, įskaitant mikrobų išplovimo technologiją ir mikrobų flotacijos technologiją. Mineralų mikrobiologinio išplovimo technologija – tai ekstrahavimo technologija, kuri naudoja gilią mikroorganizmų ir mineralų sąveiką, kad sunaikintų mineralų kristalinę gardelę ir ištirpdytų naudingus komponentus. Oksiduotas piritas ir kitos sulfidinės rūdos, esančios kaoline, gali būti išvalytos mikrobų ekstrahavimo technologija. Dažniausiai naudojami mikroorganizmai yra Thiobacillus ferrooxidans ir Fe redukuojančios bakterijos. Mikrobiologinis metodas turi mažą kainą ir mažą aplinkos taršą, o tai neturės įtakos fizinėms ir cheminėms kaolino savybėms. Tai naujas valymo ir balinimo metodas, turintis perspektyvų kaolino mineralams.
Santrauka
Geležies šalinimui ir kaolino balinimui reikia pasirinkti geriausią metodą, atsižvelgiant į skirtingas spalvos priežastis ir skirtingus taikymo tikslus, pagerinti visapusišką kaolino mineralų baltumą ir padaryti jį aukštą naudojimo ir ekonominę vertę. Ateities plėtros tendencija turėtų būti cheminio metodo, fizikinio metodo ir mikrobiologinio metodo savybių derinimas organiškai, kad būtų galima visapusiškai išnaudoti jų pranašumus ir apriboti jų trūkumus bei trūkumus, kad būtų pasiektas geresnis balinimo efektas. Tuo pačiu metu taip pat būtina toliau tirti naują įvairių priemaišų šalinimo būdų mechanizmą ir tobulinti procesą, kad geležies šalinimas ir kaolino balinimas vystytųsi žalios, veiksmingos ir mažai anglies išskiriančios krypties.
Paskelbimo laikas: 2023-02-02