S posebnim fizičkim i kemijskim svojstvima, kaolin je nezamjenjiv nemetalni mineralni resurs u keramici, proizvodnji papira, gumi, plastici, vatrostalnim materijalima, rafiniranju nafte i drugim industrijskim, poljoprivrednim i nacionalnim obrambenim područjima vrhunske tehnologije. Bjelina kaolina važan je pokazatelj njegove primjenjive vrijednosti.
Čimbenici koji utječu na bjelinu kaolina
Kaolin je vrsta sitnozrnate gline ili glinene stijene koja se uglavnom sastoji od minerala kaolinita. Njegova kristalno kemijska formula je 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Mala količina neglinenih minerala je kvarc, feldspat, minerali željeza, titan, aluminijev hidroksid i oksidi, organske tvari 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; Elementi pigmenta, kao što su Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, itd.; Tamni minerali, kao što su biotit, klorit itd. Općenito, sadržaj V, Cr, Cu, Mn i drugih elemenata u kaolinu je mali, što malo utječe na bjelinu. Mineralni sastav i sadržaj željeza i titana glavni su čimbenici koji utječu na bjelinu kaolina. Njihovo postojanje neće utjecati samo na prirodnu bjelinu kaolina, već i na njegovu kalciniranu bjelinu. Konkretno, prisutnost 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%, to je dovoljno da glineni sediment dobije crvenu do žutu boju. Ovi željezni oksidi i hidroksidi mogu biti hematit (crveni), maghemit (crveno-smeđi), getit (smeđežuti), limonit (narančasti), hidratirani željezni oksid (smeđecrveni) itd. Može se reći da uklanjanje nečistoća željeza u kaolinu igra izuzetno važnu ulogu u boljem korištenju kaolina.
Stanje pojavljivanja elementa željeza
Stanje zastupljenosti željeza u kaolinu glavni je faktor koji određuje metodu uklanjanja željeza. Velik broj studija smatra da je kristalno željezo u obliku finih čestica umiješano u kaolin, dok je amorfno željezo obloženo na površini finih čestica kaolina. Trenutačno se stanje prisutnosti željeza u kaolinu dijeli na dvije vrste u zemlji i inozemstvu: jedna je u kaolinitu i pomoćnim mineralima (kao što su tinjac, titanov dioksid i ilit), koji se naziva strukturno željezo; Drugi je u obliku neovisnih minerala željeza, koji se nazivaju slobodnim željezom (uključujući površinsko željezo, fino zrnato kristalno željezo i amorfno željezo).
Željezo uklonjeno uklanjanjem željeza i izbjeljivanjem kaolina je slobodno željezo, uglavnom uključujući magnetit, hematit, limonit, siderit, pirit, ilmenit, jarozit i druge minerale; Većina željeza postoji u obliku visoko dispergiranog koloidnog limonita, a mala količina u obliku sferičnog, igličastog i nepravilnog getita i hematita.
Metoda uklanjanja željeza i izbjeljivanja kaolinom
Odvajanje vode
Ova metoda se uglavnom koristi za uklanjanje detritalnih minerala kao što su kvarc, feldspat i tinjac, te grubljih nečistoća kao što su krhotine stijena, kao i nekih minerala željeza i titana. Minerali nečistoće slične gustoće i topljivosti kao što je kaolin ne mogu se ukloniti, a poboljšanje bjeline relativno nije vidljivo, što je pogodno za obogaćivanje i izbjeljivanje relativno visokokvalitetne kaolinske rude.
Magnetska separacija
Mineralne nečistoće željeza u kaolinu obično su slabo magnetske. Trenutačno se uglavnom koristi metoda jakog magnetskog odvajanja s visokim gradijentom ili se slabo magnetski minerali pretvaraju u jaki magnetski željezni oksid nakon prženja, a zatim uklanjaju običnom metodom magnetskog odvajanja.
Vertikalni prstenasti magnetski separator visokog gradijenta
Magnetski separator visokog gradijenta za elektromagnetsku gnojnicu
Niskotemperaturni supravodljivi magnetski separator
Metoda flotacije
Metoda flotacije primijenjena je za obradu kaolina iz primarnih i sekundarnih naslaga. U procesu flotacije odvajaju se čestice kaolinita i tinjca, a pročišćeni proizvodi su nekoliko prikladnih industrijskih sirovina. Selektivno flotacijsko odvajanje kaolinita i glinenca obično se provodi u kaši s kontroliranim pH.
Metoda redukcije
Metoda redukcije sastoji se u korištenju redukcijskog sredstva za redukciju nečistoća željeza (kao što su hematit i limonit) u trovalentnom stanju kaolina do topljivih dvovalentnih iona željeza, koji se uklanjaju filtracijom i pranjem. Uklanjanje nečistoća Fe3+ iz industrijskog kaolina obično se postiže kombinacijom fizičke tehnologije (magnetska separacija, selektivna flokulacija) i kemijske obrade u kiselim ili redukcijskim uvjetima.
Natrijev hidrosulfit (Na2S2O4), također poznat kao natrijev hidrosulfit, učinkovit je u redukciji i ispiranju željeza iz kaolina, a trenutno se koristi u industriji kaolina. Međutim, ova se metoda mora provoditi u jakim kiselim uvjetima (pH<3), što rezultira visokim operativnim troškovima i utjecajem na okoliš. Osim toga, kemijska svojstva natrijevog hidrosulfita su nestabilna, što zahtijeva posebno i skupo skladištenje i transport.
Tiourea dioksid: (NH2) 2CSO2, TD) je jako redukcijsko sredstvo koje ima prednosti snažne redukcijske sposobnosti, prihvatljivosti za okoliš, niske stope razgradnje, sigurnosti i niskih troškova serijske proizvodnje. Netopljivi Fe3+u kaolinu može se reducirati u topljivi Fe2+ kroz TD.
Naknadno, bjelina kaolina može se povećati nakon filtracije i pranja. TD je vrlo stabilan na sobnoj temperaturi i neutralnim uvjetima. Snažna redukcijska sposobnost TD-a može se postići samo u uvjetima jake lužnatosti (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 radi poboljšanja bjeline. Kaolin u dubljem dijelu ispod deblje naslage je sive boje, a željezo u kaolinu je u redukcijskom stanju. Upotrijebite jaka oksidacijska sredstva kao što je ozon ili natrijev hipoklorit za oksidaciju netopljivog FeS2 u piritu u topljivi Fe2+, a zatim isperite kako biste uklonili Fe2+ iz sustava.
Metoda ispiranja kiselinom
Metoda kiselinskog ispiranja sastoji se u transformaciji netopivih nečistoća željeza u kaolinu u tvari topljive u kiselim otopinama (klorovodična kiselina, sumporna kiselina, oksalna kiselina itd.), čime se ostvaruje odvajanje od kaolina. U usporedbi s drugim organskim kiselinama, smatra se da oksalna kiselina najviše obećava zbog svoje kiselinske snage, dobrog svojstva kompleksiranja i visoke redukcijske sposobnosti. S oksalnom kiselinom, otopljeno željezo može se istaložiti iz otopine za ispiranje u obliku željeznog oksalata i može se dalje obraditi u čisti hematit kalcinacijom. Oksalna kiselina može se dobiti jeftino iz drugih industrijskih procesa, au fazi pečenja u proizvodnji keramike, sav zaostali oksalat u obrađenom materijalu će se razgraditi u ugljični dioksid. Mnogi istraživači proučavali su rezultate otapanja željeznog oksida oksalnom kiselinom.
Metoda kalcinacije na visokoj temperaturi
Kalcinacija je proces proizvodnje proizvoda kaolina posebne kvalitete. Ovisno o temperaturi obrade, proizvode se dva različita stupnja kalciniranog kaolina. Kalcinacija u temperaturnom rasponu od 650-700 ℃ uklanja strukturnu hidroksilnu skupinu, a vodena para koja izlazi povećava elastičnost i neprozirnost kaolina, što je idealno svojstvo primjene premaza za papir. Osim toga, zagrijavanjem kaolina na 1000-1050 ℃, ne samo da može povećati sposobnost brušenja, već i postići 92-95% bjeline.
Kalcinacija kloriranjem
Željezo i titan su uklonjeni iz glinenih minerala, posebno kaolina kloriranjem, i dobiveni su dobri rezultati. U procesu kloriranja i kalciniranja, na visokoj temperaturi (700 ℃ - 1000 ℃), kaolinit je podvrgnut dehidroksilaciji u metakaolinit, a na višoj temperaturi nastaju faze spinela i mulita. Ove transformacije povećavaju hidrofobnost, tvrdoću i veličinu čestica kroz sinteriranje. Minerali tretirani na ovaj način mogu se koristiti u mnogim industrijama, kao što su papir, PVC, guma, plastika, ljepila, poliranje i pasta za zube. Veća hidrofobnost čini te minerale kompatibilnijima s organskim sustavima.
Mikrobiološka metoda
Tehnologija mikrobnog pročišćavanja minerala relativno je nova tema obrade minerala, uključujući tehnologiju mikrobnog ispiranja i tehnologiju mikrobne flotacije. Tehnologija mikrobnog ispiranja minerala je tehnologija ekstrakcije koja koristi duboku interakciju između mikroorganizama i minerala za uništavanje kristalne rešetke minerala i otapanje korisnih komponenti. Oksidirani pirit i druge sulfidne rude sadržane u kaolinu mogu se pročistiti tehnologijom mikrobne ekstrakcije. Često korišteni mikroorganizmi uključuju Thiobacillus ferrooxidans i bakterije koje reduciraju željezo. Mikrobiološka metoda ima nisku cijenu i malo onečišćenje okoliša, što neće utjecati na fizikalna i kemijska svojstva kaolina. To je nova metoda pročišćavanja i izbjeljivanja s izgledima za razvoj minerala kaolina.
Sažetak
Tretman kaolina za uklanjanje željeza i izbjeljivanje treba odabrati najbolju metodu prema različitim uzrocima boje i različitim ciljevima primjene, poboljšati sveobuhvatnu izvedbu bjeline minerala kaolina i učiniti ga visokom uporabnom i ekonomskom vrijednošću. Budući razvojni trend trebao bi biti organska kombinacija karakteristika kemijske metode, fizikalne metode i mikrobiološke metode, kako bi se u potpunosti iskoristile njihove prednosti i obuzdali njihovi nedostaci i nedostaci, kako bi se postigao bolji učinak izbjeljivanja. U isto vrijeme, također je potrebno dodatno proučavati novi mehanizam različitih metoda uklanjanja nečistoća i poboljšati proces kako bi se uklanjanje željeza i izbjeljivanje kaolina razvijalo u smjeru zelenog, učinkovitog i niskog ugljika.
Vrijeme objave: 02. ožujka 2023