Speciális fizikai és kémiai tulajdonságaival a kaolin nélkülözhetetlen nemfémes ásványi nyersanyag a kerámiában, a papírgyártásban, a gumiban, a műanyagokban, a tűzálló anyagokban, a kőolaj-finomításban és más ipari, mezőgazdasági és honvédelmi csúcstechnológiai területeken. A kaolin fehérsége fontos mutatója alkalmazási értékének.
A kaolin fehérségét befolyásoló tényezők
A kaolin egyfajta finomszemcsés agyag vagy agyagkőzet, amely főleg kaolinit ásványokból áll. Kristálykémiai képlete 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Kis mennyiségű nem agyagásvány a kvarc, földpát, vasásványok, titán, alumínium-hidroxid és oxidok, szerves anyagok stb.
A kaolin kristályos szerkezete
A kaolinban lévő szennyeződések állapota és jellege szerint a kaolin fehérségének csökkenését okozó szennyeződések három kategóriába sorolhatók: szerves szén; Pigment elemek, például Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn stb. Sötét ásványok, pl. biotit, klorit stb. Általában a kaolin V-, Cr-, Cu-, Mn- és egyéb elemek tartalma kicsi, aminek kevés hatása van a fehérségre. A kaolin fehérségét elsősorban az ásványi összetétel, valamint a vas és a titán tartalma befolyásolja. Létezésük nemcsak a kaolin természetes fehérségére lesz hatással, hanem a kalcinált fehérségére is. Különösen a vas-oxid jelenléte van negatív hatással az agyag színére, és csökkenti annak fényességét és tűzállóságát. És még akkor is, ha a vas-oxid oxidja, hidroxidja és hidratált oxidja 0,4%, elegendő ahhoz, hogy az agyag üledék vöröstől sárgáig terjedjen. Ezek a vas-oxidok és -hidroxidok lehetnek hematit (vörös), maghemit (vörös-barna), goetit (barnássárga), limonit (narancs), hidratált vas-oxid (barnásvörös) stb. Elmondható, hogy a vasszennyeződések eltávolítása a kaolinban rendkívül fontos szerepet játszik a kaolin jobb felhasználásában.
A vas elem előfordulási állapota
A vas kaolinban való előfordulási állapota a fő tényező, amely meghatározza a vaseltávolítás módját. Számos tanulmány úgy véli, hogy a kristályos vas finom részecskék formájában keveredik a kaolinban, míg amorf vas bevonat a kaolin finom részecskéinek felületére. Jelenleg a kaolinban található vas előfordulási állapotát itthon és külföldön két típusra osztják: az egyik a kaolinitben és a járulékos ásványokban (például csillámban, titán-dioxidban és illitben), amelyet szerkezeti vasnak neveznek; A másik független vasásványok, úgynevezett szabad vas (beleértve a felületi vasat, a finomszemcsés kristályos vasat és az amorf vasat is).
A vaseltávolítással és a kaolin fehérítésével eltávolított vas szabad vas, főleg magnetit, hematit, limonit, sziderit, pirit, ilmenit, jarozit és más ásványok; A vas nagy része erősen diszpergált kolloid limonit, kis mennyisége pedig gömb alakú, hegyes és szabálytalan goetit és hematit formájában létezik.
A kaolin vaseltávolító és fehérítő módszere
Vízleválasztás
Ezt a módszert elsősorban törmelékes ásványok, például kvarc, földpát és csillám, valamint durvább szennyeződések, például kőzettörmelék, valamint egyes vas- és titánásványok eltávolítására használják. A kaolinhoz hasonló sűrűségű és oldhatóságú szennyező ásványok nem távolíthatók el, és a fehérség javulása viszonylag nem szembetűnő, ami alkalmas a viszonylag jó minőségű kaolinérc dúsítására és fehérítésére.
Mágneses elválasztás
A kaolinban lévő vas ásványi szennyeződések általában gyenge mágnesesek. Jelenleg elsősorban a nagy gradiens erős mágneses elválasztási módszert használják, vagy a gyenge mágneses ásványokat pörkölés után erős mágneses vas-oxiddá alakítják, majd szokásos mágneses elválasztási módszerrel eltávolítják.
Függőleges gyűrűs nagy gradiens mágneses szeparátor
Nagy gradiens mágneses szeparátor elektromágneses iszaphoz
Alacsony hőmérsékletű szupravezető mágneses szeparátor
Flotációs módszer
A flotációs módszert az elsődleges és másodlagos lerakódásokból származó kaolin kezelésére alkalmazták. A flotációs eljárás során a kaolinit és a csillámszemcséket elválasztják, és a tisztított termékek számos alkalmas ipari minőségű alapanyagot képeznek. A kaolinit és a földpát szelektív flotációs szétválasztását általában szabályozott pH-jú iszapban hajtják végre.
Redukciós módszer
A redukciós módszer lényege, hogy redukálószerrel redukálják a kaolin háromértékű állapotában lévő vasszennyeződéseket (például hematitot és limonitot) oldható kétértékű vasionokká, amelyeket szűréssel és mosással távolítanak el. Az ipari kaolinból a Fe3+szennyeződések eltávolítását általában a fizikai technológia (mágneses elválasztás, szelektív flokkuláció) és a savas vagy redukáló körülmények között végzett kémiai kezelés kombinálásával érik el.
A nátrium-hidroszulfit (Na2S2O4), más néven nátrium-hidroszulfit, hatékonyan redukálja és kioldja a vasat a kaolinból, és jelenleg a kaoliniparban használják. Ezt a módszert azonban erősen savas körülmények között (pH<3) kell végrehajtani, ami magas üzemeltetési költségeket és környezetterhelést eredményez. Ezenkívül a nátrium-hidroszulfit kémiai tulajdonságai instabilok, ezért különleges és költséges tárolási és szállítási intézkedéseket igényelnek.
A tiokarbamid-dioxid: (NH2) 2CSO2, TD) erős redukálószer, amelynek előnyei az erős redukálóképesség, a környezetbarátság, az alacsony bomlási sebesség, a biztonság és a tételes gyártás alacsony költsége. A kaolinban oldhatatlan Fe3+ oldható Fe2+-vé redukálható a TD-n keresztül.
Ezt követően a kaolin fehérsége szűrés és mosás után növelhető. A TD szobahőmérsékleten és semleges körülmények között nagyon stabil. A TD erős redukciós képessége csak erős lúgosság (pH>10) vagy melegítés (T>70 °C) mellett érhető el, ami magas üzemeltetési költséget és nehézséget eredményez.
Oxidációs módszer
Az oxidációs kezelés során ózont, hidrogén-peroxidot, kálium-permanganátot és nátrium-hipokloritot alkalmaznak az adszorbeált szénréteg eltávolítására a fehérség javítása érdekében. A vastagabb fedőréteg alatti mélyebb helyen a kaolin szürke, a kaolinban lévő vas redukáló állapotban van. Használjon erős oxidálószereket, például ózont vagy nátrium-hipokloritot, hogy a piritben oldhatatlan FeS2-t oldható Fe2+-vá oxidálja, majd mossa le, hogy eltávolítsa a Fe2+-t a rendszerből.
Savas kilúgozási módszer
A savas kilúgozási módszer lényege, hogy a kaolinban lévő oldhatatlan vasszennyeződéseket savas oldatokban oldható anyagokká alakítják (sósav, kénsav, oxálsav stb.), így valósítják meg a kaolintól való elválasztást. Más szerves savakkal összehasonlítva az oxálsavat tartják a legígéretesebbnek saverőssége, jó komplexképző tulajdonsága és nagy redukáló képessége miatt. Az oxálsavval az oldott vas a kilúgozó oldatból vas-oxalát formájában kicsapható, és kalcinációval tovább feldolgozható tiszta hematittá. Az oxálsavat olcsón be lehet szerezni más ipari eljárásokból, és a kerámiagyártás égetési szakaszában a kezelt anyagban lévő maradék oxalát szén-dioxiddá bomlik. Sok kutató tanulmányozta a vas-oxid oxálsavval való feloldásának eredményeit.
Magas hőmérsékletű kalcinálási módszer
A kalcinálás különleges minőségű kaolin termékek előállításának folyamata. A kezelési hőmérsékletnek megfelelően két különböző minőségű kalcinált kaolint állítanak elő. A 650-700 ℃ hőmérsékleti tartományban végzett kalcinálás eltávolítja a szerkezeti hidroxilcsoportot, a kiáramló vízgőz pedig növeli a kaolin rugalmasságát és átlátszatlanságát, ami a papírbevonat alkalmazásának ideális tulajdonsága. Ezen túlmenően, ha a kaolint 1000-1050 ℃-ra hevítjük, nem csak a csiszolhatóságot növelheti, hanem 92-95%-os fehérséget is elérhet.
Klórozásos kalcinálás
Az agyagásványokból, különösen a kaolinból klórozással eltávolították a vasat és a titánt, és jó eredményeket értek el. A klórozás és kalcinálás során magas hőmérsékleten (700 ℃ - 1000 ℃) a kaolinit dehidroxilálódik, így metakaolinit keletkezik, magasabb hőmérsékleten pedig spinell és mullit fázisok képződnek. Ezek az átalakulások szinterezéssel növelik a részecskék hidrofóbságát, keménységét és méretét. Az így kezelt ásványok számos iparágban felhasználhatók, például papír-, PVC-, gumi-, műanyag-, ragasztó-, polír- és fogkrémgyártásban. A nagyobb hidrofóbitás miatt ezek az ásványok jobban kompatibilisek a szerves rendszerekkel.
Mikrobiológiai módszer
Az ásványok mikrobiális tisztítási technológiája viszonylag új ásványianyag-feldolgozási téma, beleértve a mikrobiális kilúgozási technológiát és a mikrobiális flotációs technológiát. Az ásványok mikrobiális kilúgozási technológiája egy olyan extrakciós technológia, amely a mikroorganizmusok és az ásványok közötti mély kölcsönhatást használja fel az ásványi anyagok kristályrácsának elpusztítására és a hasznos komponensek feloldására. A kaolinban található oxidált pirit és más szulfidércek mikrobiális extrakciós technológiával tisztíthatók. Az általánosan használt mikroorganizmusok közé tartozik a Thiobacillus ferrooxidans és a Fe-redukáló baktériumok. A mikrobiológiai módszer alacsony költséggel és alacsony környezetszennyezéssel jár, ami nem befolyásolja a kaolin fizikai és kémiai tulajdonságait. Ez egy új tisztítási és fehérítési módszer, amely a kaolin ásványok fejlesztési kilátásait kínálja.
Összegzés
A kaolin vaseltávolító és fehérítő kezelésénél a legjobb módszert kell kiválasztani a különböző színek és a különböző alkalmazási célok szerint, javítani kell a kaolin ásványok átfogó fehérségi teljesítményét, és magas használati értékkel és gazdasági értékkel kell rendelkeznie. A jövőbeni fejlesztési irány a kémiai módszer, a fizikai módszer és a mikrobiológiai módszer jellemzőinek szerves ötvözése, hogy azok előnyeit teljes mértékben kihasználják, hátrányaikat és hiányosságaikat visszafogják, a jobb fehérítő hatás érdekében. Ugyanakkor szükséges a különféle szennyeződés-eltávolítási módszerek új mechanizmusának további tanulmányozása és a folyamat fejlesztése annak érdekében, hogy a kaolin vaseltávolítása és fehérítése a zöld, hatékony és alacsony szén-dioxid-kibocsátás irányába fejlődjön.
Feladás időpontja: 2023.02.02