Със специални физични и химични свойства, каолинът е незаменим неметален минерален ресурс в керамиката, производството на хартия, каучук, пластмаси, огнеупори, рафиниране на петрол и други промишлени и селскостопански и национални отбранителни авангардни технологични области. Белотата на каолина е важен показател за неговата приложна стойност.
Фактори, влияещи върху белотата на каолина
Каолинът е вид финозърнеста глина или глинеста скала, съставена главно от минерали каолинит. Неговата кристална химична формула е 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Малко количество неглинести минерали са кварц, фелдшпат, железни минерали, титан, алуминиев хидроксид и оксиди, органични вещества и др.
Кристалната структура на каолина
Според състоянието и естеството на примесите в каолина, примесите, които причиняват намаляване на белотата на каолина, могат да бъдат разделени на три категории: органичен въглерод; Пигментни елементи, като Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn и др.; Тъмни минерали, като биотит, хлорит и др. Обикновено съдържанието на V, Cr, Cu, Mn и други елементи в каолина е малко, което има малък ефект върху белотата. Минералният състав и съдържанието на желязо и титан са основните фактори, влияещи върху белотата на каолина. Тяхното съществуване не само ще повлияе на естествената белота на каолина, но и ще повлияе на неговата калцинирана белота. По-специално, наличието на железен оксид има отрицателно въздействие върху цвета на глината и намалява нейната яркост и устойчивост на огън. И дори ако количеството на оксид, хидроксид и хидратиран оксид на железен оксид е 0,4%, това е достатъчно, за да придаде глинеста утайка в червено до жълто оцветяване. Тези железни оксиди и хидроксиди могат да бъдат хематит (червен), магхемит (червено-кафяв), гьотит (кафеникаво-жълт), лимонит (оранжев), хидратиран железен оксид (кафеникаво-червен) и др. Може да се каже, че отстраняването на примеси от желязо в каолина играе изключително важна роля за по-доброто използване на каолина.
Състояние на възникване на железен елемент
Степента на наличие на желязо в каолина е основният фактор, определящ метода за отстраняване на желязото. Голям брой изследвания смятат, че кристалното желязо под формата на фини частици се смесва в каолин, докато аморфното желязо е покрито върху повърхността на фини частици каолин. Понастоящем степента на наличие на желязо в каолина е разделена на два вида у дома и в чужбина: единият е в каолинита и спомагателните минерали (като слюда, титанов диоксид и илит), който се нарича структурно желязо; Другият е под формата на независими железни минерали, наречени свободно желязо (включително повърхностно желязо, финозърнесто кристално желязо и аморфно желязо).
Желязото, отстранено чрез отстраняване на желязо и избелване на каолин, е свободно желязо, главно включващо магнетит, хематит, лимонит, сидерит, пирит, илменит, ярозит и други минерали; По-голямата част от желязото съществува под формата на силно диспергиран колоиден лимонит и малко количество под формата на сферичен, игловиден и неправилен гьотит и хематит.
Метод за отстраняване на желязо и избелване с каолин
Отделяне на водата
Този метод се използва главно за отстраняване на детритни минерали като кварц, фелдшпат и слюда и по-едри примеси като скални отломки, както и някои минерали от желязо и титан. Примесните минерали с подобна на каолина плътност и разтворимост не могат да бъдат отстранени и подобрението на белотата е относително неочевидно, което е подходящо за обогатяване и избелване на сравнително висококачествена каолинова руда.
Магнитна сепарация
Желязните минерални примеси в каолина обикновено са слабо магнитни. Понастоящем се използва главно методът на силно магнитно разделяне с висок градиент или слабите магнитни минерали се превръщат в силно магнитен железен оксид след изпичане и след това се отстраняват чрез обикновен метод на магнитно разделяне.
Вертикален пръстеновиден магнитен сепаратор с висок градиент
Магнитен сепаратор с висок градиент за електромагнитна суспензия
Нискотемпературен свръхпроводящ магнитен сепаратор
Метод на флотация
Методът на флотация е приложен за обработка на каолин от първични и вторични находища. В процеса на флотация частиците каолинит и слюда се отделят, а пречистените продукти са няколко подходящи промишлени суровини. Селективното флотационно разделяне на каолинит и фелдшпат обикновено се извършва в суспензия с контролирано pH.
Метод на намаляване
Методът на редукция е да се използва редуциращ агент за редуциране на примесите от желязо (като хематит и лимонит) в тривалентното състояние на каолин до разтворими двувалентни железни йони, които се отстраняват чрез филтриране и промиване. Отстраняването на примеси Fe3+ от промишлен каолин обикновено се постига чрез комбиниране на физическа технология (магнитно разделяне, селективна флокулация) и химическо третиране при киселинни или редуциращи условия.
Натриевият хидросулфит (Na2S2O4), известен също като натриев хидросулфит, е ефективен при редуциране и излугване на желязо от каолин и в момента се използва в каолиновата промишленост. Този метод обаче трябва да се извършва при силно киселинни условия (pH<3), което води до високи оперативни разходи и въздействие върху околната среда. В допълнение, химичните свойства на натриевия хидросулфит са нестабилни, което изисква специални и скъпи условия за съхранение и транспортиране.
Тиоурея диоксид: (NH2) 2CSO2, TD) е силен редуциращ агент, който има предимствата на силна редуцираща способност, екологичност, ниска скорост на разлагане, безопасност и ниска цена на серийно производство. Неразтворимият Fe3+в каолин може да се редуцира до разтворим Fe2+ чрез TD.
Впоследствие белотата на каолина може да се увеличи след филтриране и измиване. TD е много стабилен при стайна температура и неутрални условия. Силната редукционна способност на TD може да се получи само при условия на силна алкалност (pH>10) или нагряване (T>70 °C), което води до високи експлоатационни разходи и трудности.
Метод на окисление
Окислителната обработка включва използването на озон, водороден пероксид, калиев перманганат и натриев хипохлорит за отстраняване на адсорбирания въглероден слой за подобряване на белотата. Каолинът в по-дълбокото място под по-дебелата откривка е сив, а желязото в каолина е в редукционно състояние. Използвайте силни окислители като озон или натриев хипохлорит, за да окислите неразтворимия FeS2 в пирит до разтворим Fe2+ и след това измийте, за да отстраните Fe2+ от системата.
Метод на киселинно излугване
Методът на киселинно излугване е да трансформира неразтворимите железни примеси в каолина в разтворими вещества в киселинни разтвори (солна киселина, сярна киселина, оксалова киселина и др.), като по този начин се осъществява отделянето от каолин. В сравнение с други органични киселини, оксаловата киселина се счита за най-обещаваща поради своята киселинна сила, добро комплексообразуващо свойство и висока редуцираща способност. С оксаловата киселина разтвореното желязо може да се утаи от разтвора за извличане под формата на железен оксалат и може да бъде допълнително обработено, за да се образува чист хематит чрез калциниране. Оксаловата киселина може да бъде получена евтино от други промишлени процеси и в етапа на изпичане на производството на керамика всеки остатъчен оксалат в третирания материал ще се разложи до въглероден диоксид. Много изследователи са изследвали резултатите от разтварянето на железен оксид с оксалова киселина.
Метод на калциниране при висока температура
Калцинирането е процес на производство на специални продукти от каолин. В зависимост от температурата на обработка се произвеждат два различни вида калциниран каолин. Калцинирането в температурния диапазон от 650-700 ℃ премахва структурната хидроксилна група, а отделящата се водна пара подобрява еластичността и непрозрачността на каолина, което е идеален атрибут за нанасяне на хартиено покритие. В допълнение, чрез нагряване на каолин при 1000-1050 ℃, той може не само да увеличи абразивността, но и да получи 92-95% белота.
Калциниране чрез хлориране
Желязото и титанът бяха отстранени от глинести минерали, особено от каолин чрез хлориране, и бяха получени добри резултати. В процеса на хлориране и калциниране, при висока температура (700 ℃ - 1000 ℃), каолинитът е претърпял дехидроксилиране, за да образува метакаолинит, а при по-висока температура се образуват фази шпинел и мулит. Тези трансформации увеличават хидрофобността, твърдостта и размера на частиците чрез синтероване. Обработените по този начин минерали могат да се използват в много индустрии, като хартия, PVC, каучук, пластмаси, лепила, полиране и паста за зъби. По-високата хидрофобност прави тези минерали по-съвместими с органичните системи.
Микробиологичен метод
Технологията за микробно пречистване на минерали е сравнително нова тема за обработка на минерали, включително технология за микробно извличане и технология за микробна флотация. Технологията за микробно извличане на минерали е технология за екстракция, която използва дълбокото взаимодействие между микроорганизми и минерали, за да разруши кристалната решетка на минералите и да разтвори полезните компоненти. Окисленият пирит и други сулфидни руди, съдържащи се в каолина, могат да бъдат пречистени чрез технология за микробна екстракция. Често използваните микроорганизми включват Thiobacillus ferrooxidans и Fe-редуциращи бактерии. Микробиологичният метод има ниска цена и ниско замърсяване на околната среда, което няма да повлияе на физичните и химичните свойства на каолина. Това е нов метод за пречистване и избелване с перспективи за развитие на каолиновите минерали.
Резюме
Третирането за премахване на желязо и избелване на каолин трябва да избере най-добрия метод според различни причини за цвят и различни цели на приложение, да подобри всеобхватната белота на каолиновите минерали и да го направи с висока потребителска стойност и икономическа стойност. Бъдещата тенденция на развитие трябва да бъде органично комбиниране на характеристиките на химичния метод, физичния метод и микробиологичния метод, така че да се даде пълна игра на техните предимства и да се ограничат техните недостатъци и недостатъци, така че да се постигне по-добър избелващ ефект. В същото време е необходимо допълнително да се проучи новият механизъм на различни методи за отстраняване на примеси и да се подобри процесът, за да се направи премахването на желязо и избелването на каолина в посока на зелено, ефективно и нисковъглеродно.
Време на публикуване: март-02-2023