Spetsiaalsete füüsikaliste ja keemiliste omadustega kaoliin on asendamatu mittemetalliline maavara keraamikas, paberitootmises, kummis, plastis, tulekindlates materjalides, nafta rafineerimises ja muudes tööstus-, põllumajandus- ja riigikaitse tipptehnoloogia valdkondades. Kaoliini valgesus on selle kasutusväärtuse oluline näitaja.
Kaoliini valgedust mõjutavad tegurid
Kaoliin on omamoodi peeneteraline savi või savikivim, mis koosneb peamiselt kaoliniidi mineraalidest. Selle kristallide keemiline valem on 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Väikeses koguses mittesavi mineraale on kvarts, päevakivi, raudmineraalid, titaan, alumiiniumhüdroksiid ja oksiidid, orgaaniline aine jne.
Kaoliini kristalne struktuur
Kaoliini lisandite oleku ja olemuse järgi võib kaoliini valgesuse vähenemist põhjustavad lisandid jagada kolme kategooriasse: orgaaniline süsinik; Pigmendielemendid, nagu Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn jne; Tumedad mineraalid, nt biotiit, klorit jne. Üldiselt on V, Cr, Cu, Mn ja teiste elementide sisaldus kaoliinis väike, mis mõjutab valget vähe. Kaoliini valgedust mõjutavad peamised tegurid mineraalne koostis ning raua ja titaani sisaldus. Nende olemasolu ei mõjuta mitte ainult kaoliini loomulikku valget värvi, vaid mõjutab ka selle kaltsineeritud valget värvi. Eelkõige avaldab raudoksiidi olemasolu negatiivset mõju savi värvile ning vähendab selle heledust ja tulekindlust. Ja isegi kui raudoksiidi oksiidi, hüdroksiidi ja hüdraaditud oksiidi kogus on 0,4%, piisab savisetete punase kuni kollase värvuse andmiseks. Need raudoksiidid ja -hüdroksiidid võivad olla hematiit (punane), maghemiit (punakaspruun), goetiit (pruunikaskollane), limoniit (oranž), hüdraatunud raudoksiid (pruunikaspunane) jne. Võib öelda, et raua lisandite eemaldamine kaoliinis mängib äärmiselt olulist rolli kaoliini paremas kasutamises.
Raudelemendi esinemise olek
Raua esinemise olek kaoliinis on peamine tegur, mis määrab raua eemaldamise meetodi. Paljud uuringud usuvad, et kaoliinis seguneb kristalliline raud peenosakeste kujul, samal ajal kui amorfne raud on kaetud kaoliini peenosakeste pinnal. Praegu jaguneb kaoliini raua esinemisaste kodu- ja välismaal kahte tüüpi: üks on kaoliniidis ja lisamineraalides (nt vilgukivi, titaandioksiid ja illit), mida nimetatakse struktuurseks rauaks; Teine on iseseisvate raudmineraalide kujul, mida nimetatakse vabaks rauaks (sealhulgas pinnaraud, peeneteraline kristalne raud ja amorfne raud).
Raua eemaldamise ja kaoliini valgendamise teel eemaldatav raud on vaba raud, mis sisaldab peamiselt magnetiiti, hematiiti, limoniiti, sideriiti, püriiti, ilmeniiti, jarosiiti ja muid mineraale; Suurem osa rauast esineb kõrgelt hajutatud kolloidse limoniidi kujul ning väike kogus sfäärilise, nõelakujulise ja ebakorrapärase goetiidi ja hematiidi kujul.
Kaoliini raua eemaldamise ja valgendamise meetod
Vee eraldamine
Seda meetodit kasutatakse peamiselt detriitsete mineraalide (nt kvarts, päevakivi ja vilgukivi) ning jämedamate lisandite (nt kivipuru) ning mõnede raua- ja titaanmineraalide eemaldamiseks. Kaoliiniga sarnase tiheduse ja lahustuvusega lisamineraale ei saa eemaldada ning valgeduse paranemine ei ole suhteliselt ilmne, mis sobib suhteliselt kvaliteetse kaoliinimaagi rikastamiseks ja valgendamiseks.
Magnetiline eraldamine
Kaoliinis sisalduvad raua mineraalsed lisandid on tavaliselt nõrga magnetiga. Praegu kasutatakse peamiselt suure gradiendiga tugeva magnetilise eraldusmeetodit või nõrgad magnetilised mineraalid muundatakse pärast röstimist tugevaks magnetiliseks raudoksiidiks ja eemaldatakse seejärel tavalise magneteraldusmeetodi abil.
Vertikaalse rõnga suure gradiendiga magnetseparaator
Kõrge gradiendiga magnetseparaator elektromagnetilise läga jaoks
Madala temperatuuriga ülijuhtiv magnetseparaator
Flotatsiooni meetod
Flotatsioonimeetodit on kasutatud kaoliini töötlemiseks primaarsetest ja sekundaarsetest ladestustest. Flotatsiooniprotsessis eraldatakse kaoliniidi ja vilgukivi osakesed ning puhastatud tooted on mitmed sobivad tööstusliku kvaliteediga toorained. Kaoliniidi ja päevakivi selektiivne flotatsioonieraldus viiakse tavaliselt läbi kontrollitud pH-ga lägas.
Vähendamise meetod
Redutseerimismeetodiks on redutseerija kasutamine, et redutseerida kaoliini kolmevalentses olekus olevad raualisandid (nagu hematiit ja limoniit) lahustuvateks kahevalentseteks raua ioonideks, mis eemaldatakse filtreerimise ja pesemise teel. Fe3+ lisandite eemaldamine tööstuslikust kaoliinist saavutatakse tavaliselt füüsikalise tehnoloogia (magneteraldus, selektiivne flokulatsioon) ja keemilise töötlemise kombineerimisel happelistes või redutseerivates tingimustes.
Naatriumhüdrosulfit (Na2S2O4), tuntud ka kui naatriumvesiniksulfit, on efektiivne raua redutseerimisel ja leostumisel kaoliinist ning seda kasutatakse praegu kaoliinitööstuses. Seda meetodit tuleb aga kasutada tugevates happelistes tingimustes (pH<3), mille tulemuseks on kõrged tegevuskulud ja keskkonnamõju. Lisaks on naatriumvesiniksulfiti keemilised omadused ebastabiilsed, mistõttu on vaja spetsiaalseid ja kulukaid ladustamis- ja transpordikorraldusi.
Tiouureadioksiid: (NH2) 2CSO2, TD) on tugev redutseerija, mille eelisteks on tugev redutseerimisvõime, keskkonnasõbralikkus, madal lagunemiskiirus, ohutus ja partii tootmise madalad kulud. Kaoliinis lahustumatu Fe3+ saab TD kaudu redutseerida lahustuvaks Fe2+-ks.
Seejärel saab pärast filtreerimist ja pesemist kaoliini valgedust suurendada. TD on toatemperatuuril ja neutraalsetes tingimustes väga stabiilne. TD tugevat redutseerimisvõimet saab saavutada ainult tugeva leeliselisuse (pH>10) või kuumutamise (T>70 °C) tingimustes, mille tulemuseks on kõrged töökulud ja raskused.
Oksüdatsioonimeetod
Oksüdatsioonitöötlus hõlmab osooni, vesinikperoksiidi, kaaliumpermanganaadi ja naatriumhüpokloriti kasutamist adsorbeeritud süsinikukihi eemaldamiseks valgevuse parandamiseks. Kaoliin sügavamas kohas paksema kattekihi all on hall ja kaoliinis olev raud on redutseerivas olekus. Kasutage tugevaid oksüdeerivaid aineid, nagu osoon või naatriumhüpoklorit, et oksüdeerida püriidis lahustumatu FeS2 lahustuvaks Fe2+, ja seejärel peske, et eemaldada Fe2+ süsteemist.
Happe leostumise meetod
Happeleostumise meetod seisneb kaoliini lahustumatute raualisandite muutmises happelistes lahustes lahustuvateks aineteks (vesinikkloriidhape, väävelhape, oksaalhape jne), realiseerides nii kaoliinist eraldamise. Võrreldes teiste orgaaniliste hapetega peetakse oblikhapet kõige lootustandvamaks selle happetugevuse, hea kompleksi moodustava omaduse ja suure redutseerimisvõime tõttu. Oksaalhappega saab lahustunud raua leostuslahusest sadestada raudoksalaadina ja seda saab kaltsineerimise teel edasi töödelda puhta hematiidi moodustamiseks. Oksaalhapet saab odavalt saada muudest tööstusprotsessidest ning keraamika tootmise põletamisetapis laguneb töödeldud materjalis oksalaadi jääk süsinikdioksiidiks. Paljud teadlased on uurinud raudoksiidi lahustamise tulemusi oksaalhappega.
Kõrge temperatuuriga kaltsineerimise meetod
Kaltsineerimine on spetsiaalse kvaliteediga kaoliinitoodete valmistamise protsess. Vastavalt töötlemistemperatuurile toodetakse kahte erinevat sorti kaltsineeritud kaoliini. Kaltsineerimine temperatuurivahemikus 650-700 ℃ eemaldab struktuurse hüdroksüülrühma ja väljavoolav veeaur suurendab kaoliini elastsust ja läbipaistmatust, mis on paberikattega katmisel ideaalne omadus. Lisaks ei saa kaoliini kuumutamisel temperatuuril 1000–1050 ℃ mitte ainult suurendada hõõrduvust, vaid saada ka 92–95% valget värvi.
Kloorimine kaltsineerimine
Savimineraalidest, eriti kaoliinist eemaldati kloorimise teel raud ja titaan ning saadi häid tulemusi. Kloorimise ja kaltsineerimise käigus on kõrgel temperatuuril (700 ℃ - 1000 ℃) kaoliniit läbinud dehüdroksüülimise, moodustades metakaoliniidi ning kõrgemal temperatuuril tekivad spinelli ja mulliidi faasid. Need transformatsioonid suurendavad paagutamise kaudu osakeste hüdrofoobsust, kõvadust ja suurust. Sel viisil töödeldud mineraale saab kasutada paljudes tööstusharudes, nagu paber, PVC, kumm, plastik, liimid, poleerimine ja hambapasta. Kõrgem hüdrofoobsus muudab need mineraalid orgaaniliste süsteemidega paremini ühilduvaks.
Mikrobioloogiline meetod
Mineraalide mikroobse puhastamise tehnoloogia on suhteliselt uus mineraalide töötlemise teema, sealhulgas mikroobide leostumise tehnoloogia ja mikroobide flotatsioonitehnoloogia. Mineraalide mikroobse leostumise tehnoloogia on ekstraheerimistehnoloogia, mis kasutab mikroorganismide ja mineraalide vahelist sügavat vastasmõju mineraalide kristallvõre hävitamiseks ja kasulike komponentide lahustamiseks. Kaoliinis sisalduvat oksüdeeritud püriiti ja muid sulfiidmaake saab puhastada mikroobse ekstraheerimise tehnoloogiaga. Tavaliselt kasutatavate mikroorganismide hulka kuuluvad Thiobacillus ferrooxidans ja Fe-redutseerivad bakterid. Mikrobioloogilisel meetodil on madal hind ja madal keskkonnasaaste, mis ei mõjuta kaoliini füüsikalisi ja keemilisi omadusi. See on uus puhastus- ja valgendusmeetod, millel on kaoliini mineraalide arenguperspektiivid.
Kokkuvõte
Kaoliini rauaeemaldus ja valgendamine peab valima parima meetodi vastavalt erinevatele värvipõhjustele ja erinevatele kasutuseesmärkidele, parandama kaoliini mineraalide kõikehõlmavat valgedust ning muutma sellel kõrge kasutusväärtuse ja majandusliku väärtuse. Tuleviku arengusuund peaks olema keemilise meetodi, füüsikalise meetodi ja mikrobioloogilise meetodi omaduste orgaaniline kombineerimine, et anda nende eelistele täielik mäng ning piirata nende puudusi ja puudusi, et saavutada parem valgendusefekt. Samal ajal on vaja ka täiendavalt uurida erinevate lisandite eemaldamise meetodite uut mehhanismi ja täiustada protsessi, et kaoliini raua eemaldamine ja valgendamine areneks rohelise, tõhusa ja madala süsinikusisaldusega suunas.
Postitusaeg: märts 02-2023