Са посебним физичким и хемијским својствима, каолин је незамењив неметални минерални ресурс у керамици, производњи папира, гуми, пластици, ватросталним материјалима, преради нафте и другим индустријским и пољопривредним и најсавременијим одбрамбеним технолошким областима. Белина каолина је важан показатељ вредности његове примене.
Фактори који утичу на белину каолина
Каолин је врста финозрнате глине или глинене стене углавном састављене од минерала каолинита. Његова кристално хемијска формула је 2СиО2 · Ал2О3 · 2Х2О. Мала количина неглинених минерала су кварц, фелдспат, минерали гвожђа, титанијум, алуминијум хидроксид и оксиди, органска материја итд.
Кристална структура каолина
Према стању и природи нечистоћа у каолину, нечистоће које изазивају смањење белине каолина могу се поделити у три категорије: органски угљеник; Пигментни елементи, као што су Фе, Ти, В, Цр, Цу, Мн, итд; Тамни минерали, као што су биотит, хлорит итд. Генерално, садржај В, Цр, Цу, Мн и других елемената у каолину је мали, што мало утиче на белину. Минерални састав и садржај гвожђа и титанијума су главни фактори који утичу на белину каолина. Њихово постојање неће утицати само на природну белину каолина, већ ће утицати и на његову калцинисану белину. Конкретно, присуство оксида гвожђа негативно утиче на боју глине и смањује њену светлост и отпорност на ватру. Чак и ако је количина оксида, хидроксида и хидратисаног оксида гвожђа 0,4%, довољно је да седимент глине добије црвену до жуту боју. Ови оксиди и хидроксиди гвожђа могу бити хематит (црвени), магемит (црвено-браон), гетит (браонкасто жути), лимонит (наранџасти), хидратисани оксид гвожђа (браонкастоцрвени) итд. Може се рећи да је уклањање нечистоћа гвожђа у каолину игра изузетно важну улогу у бољем коришћењу каолина.
Појавно стање елемента гвожђа
Стање појаве гвожђа у каолину је главни фактор који одређује начин уклањања гвожђа. Велики број студија сматра да је кристално гвожђе у облику финих честица помешано у каолин, док је аморфно гвожђе обложено на површини финих честица каолина. Тренутно, стање појаве гвожђа у каолину је подељено на два типа у земљи и иностранству: један је у каолиниту и помоћним минералима (као што су лискун, титанијум диоксид и илит), који се назива структурно гвожђе; Други је у облику независних минерала гвожђа, који се називају слободно гвожђе (укључујући површинско гвожђе, фино зрнасто кристално гвожђе и аморфно гвожђе).
Гвожђе уклоњено уклањањем гвожђа и бељењем каолина је слободно гвожђе, углавном укључујући магнетит, хематит, лимонит, сидерит, пирит, илменит, јарозит и друге минерале; Највише гвожђа постоји у облику високо диспергованог колоидног лимонита, а мала количина у облику сферног, игластог и неправилног гетита и хематита.
Метода уклањања гвожђа и бељења каолина
Одвајање воде
Ова метода се углавном користи за уклањање детритних минерала као што су кварц, фелдспат и лискун, и грубљих нечистоћа као што су остаци стена, као и неких минерала гвожђа и титанијума. Минерали нечистоће сличне густине и растворљивости каолина не могу се уклонити, а побољшање белине је релативно неочигледно, што је погодно за обогаћивање и бељење релативно квалитетне руде каолина.
Магнетно раздвајање
Минералне нечистоће гвожђа у каолину су обично слабо магнетне. Тренутно се углавном користи метода снажног магнетног одвајања високог градијента, или се слаби магнетни минерали претварају у јак магнетни оксид гвожђа након пржења, а затим уклањају обичном методом магнетног одвајања.
Вертикални прстенасти магнетни сепаратор високог градијента
Магнетни сепаратор високог градијента за електромагнетну суспензију
Нискотемпературни суперпроводни магнетни сепаратор
Метода флотације
Метода флотације је примењена за третирање каолина из примарних и секундарних наслага. У процесу флотације, каолинит и честице лискуна се одвајају, а пречишћени производи су неколико погодних индустријских сировина. Селективно флотационо одвајање каолинита и фелдспата се обично изводи у суспензији са контролисаним пХ.
Метода редукције
Метода редукције је коришћење редукционог средства за смањење нечистоћа гвожђа (као што су хематит и лимонит) у тровалентном стању каолина до растворљивих двовалентних јона гвожђа, који се уклањају филтрацијом и прањем. Уклањање Фе3+ нечистоћа из индустријског каолина обично се постиже комбиновањем физичке технологије (магнетна сепарација, селективна флокулација) и хемијског третмана у киселим или редукционим условима.
Натријум хидросулфит (На2С2О4), такође познат као натријум хидросулфит, ефикасан је у редукцији и испирању гвожђа из каолина, а тренутно се користи у индустрији каолина. Међутим, овај метод се мора спроводити под јаким киселим условима (пХ<3), што резултира високим оперативним трошковима и утицајем на животну средину. Поред тога, хемијска својства натријум хидросулфита су нестабилна и захтевају посебне и скупе аранжмане за складиштење и транспорт.
Тиоуреа диоксид: (НХ2) 2ЦСО2, ТД) је јак редукциони агенс, који има предности јаке редукционе способности, еколошке прихватљивости, ниске стопе разлагања, сигурности и ниске цене серијске производње. Нерастворни Фе3+у каолину се може редуковати у растворљив Фе2+ кроз ТД.
Након тога, белина каолина може се повећати након филтрирања и прања. ТД је веома стабилан на собној температури и неутралним условима. Снажна редукциона способност ТД се може постићи само у условима јаке алкалности (пХ>10) или загревања (Т>70°Ц), што резултира високим трошковима рада и потешкоћама.
Метода оксидације
Оксидациони третман укључује употребу озона, водоник пероксида, калијум перманганата и натријум хипохлорита за уклањање адсорбованог слоја угљеника ради побољшања белине. Каолин на дубљем месту испод дебље откривке је сив, а гвожђе у каолину је у редукционом стању. Користите јака оксидациона средства као што су озон или натријум хипохлорит да оксидишете нерастворљиви ФеС2 у пириту у растворљиви Фе2+, а затим оперите да бисте уклонили Фе2+ из система.
Метода киселог лужења
Метода киселог лужења је да се нерастворљиве нечистоће гвожђа у каолину трансформишу у растворљиве супстанце у киселим растворима (хлороводонична киселина, сумпорна киселина, оксална киселина итд.), чиме се остварује одвајање од каолина. У поређењу са другим органским киселинама, оксална киселина се сматра најперспективнијом због своје киселинске снаге, доброг својства комплексирања и високе способности редукције. Са оксалном киселином, растворено гвожђе се може исталожити из раствора за лужење у облику жељезног оксалата, и може се даље обрадити да би се формирао чисти хематит калцинацијом. Оксална киселина се може добити јефтино из других индустријских процеса, а у фази печења у производњи керамике, сваки преостали оксалат у третираном материјалу ће се разложити у угљен-диоксид. Многи истраживачи су проучавали резултате растварања оксида гвожђа са оксалном киселином.
Метода калцинације на високим температурама
Калцинација је процес производње каолинских производа специјалног квалитета. У зависности од температуре третмана, производе се две различите врсте калцинисаног каолина. Калцинација у температурном опсегу од 650-700 ℃ уклања структурну хидроксилну групу, а водена пара која излази повећава еластичност и непрозирност каолина, што је идеалан атрибут за наношење премаза на папиру. Поред тога, загревањем каолина на 1000-1050 ℃, не само да може повећати абрадабилност, већ и добити 92-95% белине.
Калцинација хлоринацијом
Гвожђе и титан су уклоњени из минерала глине, посебно каолина хлорисањем и добијени су добри резултати. У процесу хлорисања и калцинације, на високој температури (700 ℃ - 1000 ℃), каолинит је подвргнут дехидроксилацији да би настао метакаолинит, а на вишој температури настају спинел и мулит фазе. Ове трансформације повећавају хидрофобност, тврдоћу и величину честица синтеровањем. Минерали третирани на овај начин могу се користити у многим индустријама, као што су папир, ПВЦ, гума, пластика, лепкови, полирање и пасте за зубе. Већа хидрофобност чини ове минерале компатибилнијима са органским системима.
Микробиолошка метода
Технологија микробног пречишћавања минерала је релативно нов предмет прераде минерала, укључујући технологију микробног лужења и технологију микробне флотације. Технологија микробног лужења минерала је технологија екстракције која користи дубоку интеракцију између микроорганизама и минерала да уништи кристалну решетку минерала и раствори корисне компоненте. Оксидовани пирит и друге сулфидне руде садржане у каолину могу се пречистити технологијом микробне екстракције. Често коришћени микроорганизми укључују Тхиобациллус ферроокиданс и Фе-редуцирајуће бактерије. Микробиолошка метода има ниску цену и ниско загађење животне средине, што неће утицати на физичка и хемијска својства каолина. То је нова метода пречишћавања и бељења са перспективом развоја минерала каолина.
Резиме
Третман каолина за уклањање гвожђа и избељивање треба да изабере најбољу методу у складу са различитим узроцима боје и различитим циљевима примене, побољша свеобухватне перформансе белине минерала каолина и учини да има високу употребну вредност и економску вредност. Будући тренд развоја требало би да буде органски комбиновање карактеристика хемијске методе, физичке методе и микробиолошке методе, како би се у потпуности искористиле њихове предности и обуздале њихове мане и недостаци, како би се постигао бољи ефекат избељивања. Истовремено, потребно је даље проучавати нови механизам различитих метода уклањања нечистоћа и побољшати процес како би се уклањање гвожђа и бељење каолина развијало у правцу зеленог, ефикасног и ниског угљеника.
Време поста: мар-02-2023