Dengan sifat fizikal dan kimia yang istimewa, kaolin ialah sumber mineral bukan logam yang amat diperlukan dalam seramik, pembuatan kertas, getah, plastik, refraktori, penapisan petroleum dan lain-lain bidang teknologi perindustrian dan pertanian serta pertahanan negara yang canggih. Keputihan kaolin adalah penunjuk penting nilai penggunaannya.
Faktor yang mempengaruhi keputihan kaolin
Kaolin ialah sejenis tanah liat berbutir halus atau batu tanah liat yang kebanyakannya terdiri daripada mineral kaolinit. Formula kimia kristalnya ialah 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Sebilangan kecil mineral bukan tanah liat ialah kuarza, feldspar, mineral besi, titanium, aluminium hidroksida dan oksida, bahan organik, dll.
Struktur kristal kaolin
Mengikut keadaan dan sifat kekotoran dalam kaolin, kekotoran yang menyebabkan penurunan keputihan kaolin boleh dibahagikan kepada tiga kategori: karbon organik; Unsur pigmen, seperti Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, dll; Mineral gelap, seperti biotit, klorit, dsb. Secara amnya, kandungan V, Cr, Cu, Mn dan unsur-unsur lain dalam kaolin adalah kecil, yang mempunyai sedikit kesan pada keputihan. Komposisi mineral dan kandungan besi dan titanium adalah faktor utama yang mempengaruhi keputihan kaolin. Kewujudan mereka bukan sahaja akan menjejaskan keputihan semula jadi kaolin, tetapi juga menjejaskan keputihannya yang terkalsin. Khususnya, kehadiran oksida besi mempunyai kesan negatif pada warna tanah liat dan mengurangkan kecerahan dan ketahanan apinya. Dan walaupun jumlah oksida, hidroksida dan oksida terhidrat oksida besi adalah 0.4%, ia cukup untuk memberikan sedimen tanah liat merah kepada pewarna kuning. Oksida besi dan hidroksida ini boleh menjadi hematit (merah), maghemit (merah-coklat), goethite (kuning perang), limonit (oren), oksida besi terhidrat (merah perang), dan lain-lain. Boleh dikatakan bahawa penyingkiran kekotoran besi dalam kaolin memainkan peranan yang sangat penting dalam penggunaan kaolin yang lebih baik.
Keadaan kejadian unsur besi
Keadaan kejadian besi dalam kaolin adalah faktor utama yang menentukan kaedah penyingkiran besi. Sebilangan besar kajian percaya bahawa besi kristal dalam bentuk zarah halus bercampur dalam kaolin, manakala besi amorfus disalut pada permukaan zarah halus kaolin. Pada masa ini, keadaan kejadian besi dalam kaolin dibahagikan kepada dua jenis di dalam dan luar negara: satu adalah dalam kaolinit dan mineral aksesori (seperti mika, titanium dioksida dan illite), yang dipanggil besi struktur; Satu lagi adalah dalam bentuk mineral besi bebas, dipanggil besi bebas (termasuk besi permukaan, besi kristal berbutir halus dan besi amorf).
Besi yang dikeluarkan melalui penyingkiran besi dan pemutihan kaolin adalah besi bebas, terutamanya termasuk magnetit, hematit, limonit, siderit, pirit, ilmenit, jarosit dan mineral lain; Kebanyakan besi wujud dalam bentuk limonit koloid yang sangat tersebar, dan sejumlah kecil dalam bentuk goetit dan hematit sfera, acicular dan tidak teratur.
Kaedah penyingkiran besi dan pemutihan kaolin
Pemisahan air
Kaedah ini digunakan terutamanya untuk mengeluarkan mineral detrital seperti kuarza, feldspar dan mika, dan kekotoran yang lebih kasar seperti serpihan batu, serta beberapa mineral besi dan titanium. Mineral kekotoran dengan ketumpatan dan keterlarutan yang serupa kepada kaolin tidak boleh dikeluarkan, dan peningkatan keputihan agak tidak jelas, yang sesuai untuk beneficiation dan pemutihan bijih kaolin berkualiti tinggi yang agak tinggi.
Pemisahan magnet
Kekotoran mineral besi dalam kaolin biasanya magnet lemah. Pada masa ini, kaedah pemisahan magnet kuat kecerunan tinggi digunakan terutamanya, atau mineral magnet yang lemah ditukar menjadi oksida besi magnet yang kuat selepas dipanggang, dan kemudian dikeluarkan dengan kaedah pemisahan magnet biasa.
Pemisah magnet kecerunan tinggi cincin menegak
Pemisah magnet kecerunan tinggi untuk buburan elektromagnet
Pemisah magnet superkonduktor suhu rendah
Kaedah pengapungan
Kaedah pengapungan telah digunakan untuk merawat kaolin daripada mendapan primer dan sekunder. Dalam proses pengapungan, zarah kaolinit dan mika diasingkan, dan produk yang disucikan adalah beberapa bahan mentah gred industri yang sesuai. Pengasingan pengapungan terpilih bagi kaolinit dan feldspar biasanya dilakukan dalam buburan dengan pH terkawal.
Kaedah pengurangan
Kaedah pengurangan adalah dengan menggunakan agen pengurangan untuk mengurangkan kekotoran besi (seperti hematit dan limonit) dalam keadaan trivalen kaolin kepada ion besi bivalen larut, yang dikeluarkan melalui penapisan dan pencucian. Penyingkiran kekotoran Fe3+ daripada kaolin industri biasanya dicapai dengan menggabungkan teknologi fizikal (pemisahan magnet, pemberbukuan terpilih) dan rawatan kimia di bawah keadaan berasid atau pengurangan.
Natrium hidrosulfit (Na2S2O4), juga dikenali sebagai natrium hidrosulfit, berkesan dalam mengurangkan dan mencairkan besi daripada kaolin, dan kini digunakan dalam industri kaolin. Walau bagaimanapun, kaedah ini mesti dijalankan dalam keadaan berasid yang kuat (pH<3), mengakibatkan kos operasi yang tinggi dan kesan alam sekitar. Di samping itu, sifat kimia natrium hidrosulfit adalah tidak stabil, memerlukan penyimpanan dan pengaturan pengangkutan yang khas dan mahal.
Thiourea dioksida: (NH2) 2CSO2, TD) ialah agen penurunan yang kuat, yang mempunyai kelebihan keupayaan pengurangan yang kuat, keramahan alam sekitar, kadar penguraian yang rendah, keselamatan dan kos pengeluaran kelompok yang rendah. Fe3+ yang tidak larut dalam kaolin boleh dikurangkan kepada Fe2+ yang larut melalui TD.
Selepas itu, keputihan kaolin boleh ditingkatkan selepas penapisan dan pencucian. TD sangat stabil pada suhu bilik dan keadaan neutral. Keupayaan pengurangan kuat TD hanya boleh diperolehi di bawah keadaan kealkalian kuat (pH>10) atau pemanasan (T>70 ° C), mengakibatkan kos operasi dan kesukaran yang tinggi.
Kaedah pengoksidaan
Rawatan pengoksidaan termasuk penggunaan ozon, hidrogen peroksida, kalium permanganat dan natrium hipoklorit untuk menghilangkan lapisan karbon terjerap untuk meningkatkan keputihan. Kaolin di tempat yang lebih dalam di bawah beban lebih tebal berwarna kelabu, dan besi dalam kaolin berada dalam keadaan berkurangan. Gunakan agen pengoksidaan kuat seperti ozon atau natrium hipoklorit untuk mengoksidakan FeS2 yang tidak larut dalam pirit kepada Fe2+ larut, dan kemudian basuh untuk mengeluarkan Fe2+ daripada sistem.
Kaedah larut lesap asid
Kaedah larut lesap asid adalah untuk mengubah kekotoran besi tidak larut dalam kaolin kepada bahan larut dalam larutan berasid (asid hidroklorik, asid sulfurik, asid oksalik, dll.), dengan itu merealisasikan pemisahan daripada kaolin. Berbanding dengan asid organik lain, asid oksalik dianggap paling menjanjikan kerana kekuatan asidnya, sifat pengkompleksan yang baik dan keupayaan pengurangan yang tinggi. Dengan asid oksalik, besi terlarut boleh dimendakkan daripada larutan larut lesap dalam bentuk oksalat ferus, dan boleh diproses selanjutnya untuk membentuk hematit tulen melalui pengkalsinan. Asid oksalik boleh didapati dengan murah daripada proses perindustrian lain, dan dalam peringkat pembakaran pembuatan seramik, sebarang sisa oksalat dalam bahan yang dirawat akan diuraikan menjadi karbon dioksida. Ramai penyelidik telah mengkaji hasil pelarutan oksida besi dengan asid oksalik.
Kaedah pengkalsinan suhu tinggi
Pengkalsinan ialah proses menghasilkan produk kaolin gred khas. Mengikut suhu rawatan, dua gred berbeza kaolin terkalsin dihasilkan. Pengkalsinan dalam julat suhu 650-700 ℃ menghilangkan kumpulan hidroksil struktur, dan wap air yang keluar meningkatkan keanjalan dan kelegapan kaolin, yang merupakan sifat ideal aplikasi salutan kertas. Di samping itu, dengan memanaskan kaolin pada 1000-1050 ℃, ia bukan sahaja dapat meningkatkan kebolehcacatan, tetapi juga memperoleh 92-95% keputihan.
Pengkalsinan pengklorinan
Besi dan titanium telah dikeluarkan daripada mineral tanah liat, terutamanya kaolin melalui pengklorinan, dan hasil yang baik diperolehi. Dalam proses pengklorinan dan pengkalsinan, pada suhu tinggi (700 ℃ - 1000 ℃), kaolinit telah mengalami dehidroksilasi untuk membentuk metakaolinit, dan pada suhu yang lebih tinggi, fasa spinel dan mullite terbentuk. Transformasi ini meningkatkan hidrofobisiti, kekerasan dan saiz zarah melalui pensinteran. Mineral yang dirawat dengan cara ini boleh digunakan dalam banyak industri, seperti kertas, PVC, getah, plastik, pelekat, penggilap dan ubat gigi. Hidrofobisiti yang lebih tinggi menjadikan mineral ini lebih serasi dengan sistem organik.
Kaedah mikrobiologi
Teknologi penulenan mikrob mineral ialah subjek pemprosesan mineral yang agak baharu, termasuk teknologi larut lesap mikrob dan teknologi pengapungan mikrob. Teknologi larut lesap mikrob mineral ialah teknologi pengekstrakan yang menggunakan interaksi mendalam antara mikroorganisma dan mineral untuk memusnahkan kekisi kristal mineral dan melarutkan komponen berguna. Pirit teroksida dan bijih sulfida lain yang terkandung dalam kaolin boleh ditulenkan dengan teknologi pengekstrakan mikrob. Mikroorganisma yang biasa digunakan termasuk Thiobacillus ferrooxidans dan bakteria penurun Fe. Kaedah mikrobiologi mempunyai kos rendah dan pencemaran alam sekitar yang rendah, yang tidak akan menjejaskan sifat fizikal dan kimia kaolin. Ia adalah kaedah penulenan dan pemutihan baharu dengan prospek pembangunan untuk mineral kaolin.
Ringkasan
Rawatan penyingkiran besi dan pemutihan kaolin perlu memilih kaedah terbaik mengikut sebab warna yang berbeza dan objektif aplikasi yang berbeza, meningkatkan prestasi keputihan komprehensif mineral kaolin, dan menjadikannya mempunyai nilai penggunaan dan nilai ekonomi yang tinggi. Trend pembangunan masa depan adalah untuk menggabungkan ciri-ciri kaedah kimia, kaedah fizikal dan kaedah mikrobiologi secara organik, untuk memberikan permainan penuh kepada kelebihan mereka dan menghalang kelemahan dan kekurangan mereka, untuk mencapai kesan pemutihan yang lebih baik. Pada masa yang sama, ia juga perlu untuk mengkaji lebih lanjut mekanisme baru pelbagai kaedah penyingkiran kekotoran dan memperbaiki proses untuk membuat penyingkiran besi dan pemutihan kaolin berkembang ke arah karbon hijau, cekap dan rendah.
Masa siaran: Mac-02-2023