Ar īpašām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām kaolīns ir neaizstājams nemetālisks minerālu resurss keramikā, papīra ražošanā, gumijā, plastmasā, ugunsizturīgos materiālos, naftas pārstrādē un citās rūpniecības, lauksaimniecības un valsts aizsardzības progresīvās tehnoloģiju jomās. Kaolīna baltums ir svarīgs tā lietošanas vērtības rādītājs.
Faktori, kas ietekmē kaolīna baltumu
Kaolīns ir smalkgraudains māls vai māla iezis, kas galvenokārt sastāv no kaolinīta minerāliem. Tā kristāliskā ķīmiskā formula ir 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Neliels daudzums minerālu, kas nav māls, ir kvarcs, laukšpats, dzelzs minerāli, titāns, alumīnija hidroksīds un oksīdi, organiskās vielas utt.
Kaolīna kristāliskā struktūra
Pēc kaolīna piemaisījumu stāvokļa un rakstura piemaisījumus, kas izraisa kaolīna baltuma samazināšanos, var iedalīt trīs kategorijās: organiskais ogleklis; Pigmenta elementi, piemēram, Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn utt.; Tumšie minerāli, piemēram, biotīts, hlorīts uc Parasti V, Cr, Cu, Mn un citu elementu saturs kaolīnā ir mazs, kas maz ietekmē baltumu. Minerālu sastāvs un dzelzs un titāna saturs ir galvenie faktori, kas ietekmē kaolīna baltumu. To esamība ne tikai ietekmēs kaolīna dabisko baltumu, bet arī ietekmēs tā kalcinēto baltumu. Jo īpaši dzelzs oksīda klātbūtne negatīvi ietekmē māla krāsu un samazina tā spilgtumu un ugunsizturību. Un pat tad, ja dzelzs oksīda oksīda, hidroksīda un hidratētā oksīda daudzums ir 0,4%, pietiek ar to, lai māla nogulsnes iegūtu no sarkanas līdz dzeltenai krāsai. Šie dzelzs oksīdi un hidroksīdi var būt hematīts (sarkans), magemīts (sarkanbrūns), gētīts (brūni dzeltens), limonīts (oranžs), hidratēts dzelzs oksīds (brūni sarkans) utt. Var teikt, ka dzelzs piemaisījumu noņemšana kaolīna sastāvā ir ārkārtīgi svarīga loma kaolīna labākā izmantošanā.
Dzelzs elementa rašanās stāvoklis
Dzelzs sastopamības stāvoklis kaolīnā ir galvenais faktors, kas nosaka dzelzs atdalīšanas metodi. Liels skaits pētījumu uzskata, ka kaolīnā ir sajaukts kristālisks dzelzs smalku daļiņu veidā, bet amorfais dzelzs ir pārklāts ar kaolīna smalko daļiņu virsmu. Pašlaik dzelzs sastopamības stāvoklis kaolīnā ir sadalīts divos veidos gan mājās, gan ārzemēs: viens ir kaolinīts un palīgminerāļi (piemēram, vizla, titāna dioksīds un illīts), ko sauc par strukturālo dzelzi; Otrs ir neatkarīgu dzelzs minerālu veidā, ko sauc par brīvo dzelzi (ieskaitot virsmas dzelzi, smalkgraudainu kristālisko dzelzi un amorfo dzelzi).
Dzelzs, kas tiek noņemts, atdzelžojot un balinot kaolīnu, ir brīvs dzelzs, kas galvenokārt ietver magnetītu, hematītu, limonītu, siderītu, pirītu, ilmenītu, jarozītu un citus minerālus; Lielākā daļa dzelzs ir ļoti izkliedēta koloidālā limonīta veidā, bet neliels daudzums - sfēriska, smaila un neregulāra goetīta un hematīta veidā.
Kaolīna atdzelžošanas un balināšanas metode
Ūdens atdalīšana
Šo metodi galvenokārt izmanto, lai noņemtu detritalus minerālus, piemēram, kvarcu, laukšpatu un vizlu, un rupjākus piemaisījumus, piemēram, iežu atlūzas, kā arī dažus dzelzs un titāna minerālus. Piemaisījumu minerālvielas ar kaolīna blīvumu un šķīdību līdzīgu blīvumu un šķīdību nevar noņemt, un baltuma uzlabošanās nav acīmredzama, kas ir piemērota salīdzinoši augstas kvalitātes kaolīna rūdas bagātināšanai un balināšanai.
Magnētiskā atdalīšana
Dzelzs minerālu piemaisījumi kaolīnā parasti ir vāji magnētiski. Pašlaik galvenokārt tiek izmantota spēcīgās magnētiskās atdalīšanas metode ar augstu gradientu vai vājos magnētiskos minerālus pēc grauzdēšanas pārvērš spēcīgā magnētiskā dzelzs oksīdā un pēc tam noņem ar parasto magnētiskās atdalīšanas metodi.
Vertikāls gredzens ar augstu gradientu magnētiskais separators
Augsta gradienta magnētiskais separators elektromagnētiskajai vircai
Zemas temperatūras supravadošs magnētiskais separators
Flotācijas metode
Flotācijas metode ir izmantota, lai apstrādātu kaolīnu no primārajām un sekundārajām nogulsnēm. Flotācijas procesā tiek atdalītas kaolinīta un vizlas daļiņas, un attīrītie produkti ir vairākas piemērotas rūpnieciskas kvalitātes izejvielas. Kaolinīta un laukšpata selektīvo flotācijas atdalīšanu parasti veic vircā ar kontrolētu pH līmeni.
Samazināšanas metode
Redukcijas metode ir izmantot reducētāju, lai dzelzs piemaisījumus (piemēram, hematītu un limonītu) kaolīna trīsvērtīgajā stāvoklī reduktu līdz šķīstošiem divvērtīgiem dzelzs joniem, kurus atdala filtrējot un mazgājot. Fe3+piemaisījumu noņemšana no rūpnieciskā kaolīna parasti tiek panākta, apvienojot fizikālās tehnoloģijas (magnētiskā atdalīšana, selektīva flokulācija) un ķīmisko apstrādi skābos vai reducējošos apstākļos.
Nātrija hidrosulfīts (Na2S2O4), pazīstams arī kā nātrija hidrosulfīts, ir efektīvs dzelzs reducēšanā un izskalošanā no kaolīna, un šobrīd to izmanto kaolīna rūpniecībā. Tomēr šī metode ir jāveic stipros skābos apstākļos (pH<3), kā rezultātā rodas augstas ekspluatācijas izmaksas un ietekme uz vidi. Turklāt nātrija hidrosulfīta ķīmiskās īpašības ir nestabilas, tādēļ nepieciešama īpaša un dārga uzglabāšanas un transportēšanas kārtība.
Tiourīnvielas dioksīds: (NH2) 2CSO2, TD) ir spēcīgs reducētājs, kura priekšrocības ir spēcīga reducēšanas spēja, videi draudzīgums, zems sadalīšanās ātrums, drošība un zemas partijas ražošanas izmaksas. Kaolīnā nešķīstošo Fe3+ var samazināt līdz šķīstošajam Fe2+, izmantojot TD.
Pēc tam kaolīna baltumu var palielināt pēc filtrēšanas un mazgāšanas. TD ir ļoti stabils istabas temperatūrā un neitrālos apstākļos. Spēcīgu TD reducēšanas spēju var iegūt tikai spēcīgas sārmainības (pH>10) vai karsēšanas (T>70 °C) apstākļos, kā rezultātā ir augstas ekspluatācijas izmaksas un grūtības.
Oksidācijas metode
Oksidācijas apstrāde ietver ozona, ūdeņraža peroksīda, kālija permanganāta un nātrija hipohlorīta izmantošanu, lai noņemtu adsorbēto oglekļa slāni, lai uzlabotu baltumu. Kaolīns dziļākā vietā zem biezākas pārseguma ir pelēks, bet kaolīnā esošais dzelzs ir reducējošā stāvoklī. Izmantojiet spēcīgus oksidētājus, piemēram, ozonu vai nātrija hipohlorītu, lai pirītā nešķīstošo FeS2 oksidētu līdz šķīstošajam Fe2+, un pēc tam nomazgājiet, lai no sistēmas noņemtu Fe2+.
Skābju izskalošanās metode
Skābes izskalošanās metode ir kaolīna nešķīstošo dzelzs piemaisījumu pārveide par šķīstošām vielās skābos šķīdumos (sālsskābe, sērskābe, skābeņskābe u.c.), tādējādi realizējot atdalīšanu no kaolīna. Salīdzinot ar citām organiskajām skābēm, skābeņskābe tiek uzskatīta par visdaudzsološāko tās skābes stiprības, labās kompleksu veidošanās īpašību un augstās reducēšanas spējas dēļ. Izmantojot skābeņskābi, izšķīdušo dzelzi var izgulsnēt no izskalošanās šķīduma dzelzs oksalāta veidā, un to var tālāk apstrādāt, veidojot tīru hematītu, kalcinējot. Skābeņskābi var lēti iegūt citos rūpnieciskos procesos, un keramikas ražošanas apdedzināšanas stadijā jebkurš oksalāta atlikums apstrādātajā materiālā tiks sadalīts oglekļa dioksīdā. Daudzi pētnieki ir pētījuši dzelzs oksīda šķīdināšanas ar skābeņskābi rezultātus.
Augstas temperatūras kalcinēšanas metode
Kalcinēšana ir īpašas kvalitātes kaolīna produktu ražošanas process. Atbilstoši apstrādes temperatūrai tiek ražotas divas dažādas kalcinēta kaolīna kategorijas. Kalcinēšana 650-700 ℃ temperatūras diapazonā noņem strukturālo hidroksilgrupu, un izplūstošie ūdens tvaiki palielina kaolīna elastību un necaurredzamību, kas ir ideāls papīra pārklājuma atribūts. Turklāt, karsējot kaolīnu 1000-1050 ℃, tas var ne tikai palielināt noberzumu, bet arī iegūt 92-95% baltumu.
Hlorēšanas kalcinēšana
No māla minerāliem, īpaši kaolīna, ar hlorēšanu tika atdalīts dzelzs un titāns, un tika iegūti labi rezultāti. Hlorēšanas un kalcinēšanas procesā augstā temperatūrā (700 ℃ - 1000 ℃) kaolinīts ir dehidroksilējies, veidojot metakaolinītu, un augstākā temperatūrā veidojas spinela un mullīta fāzes. Šīs pārvērtības palielina daļiņu hidrofobitāti, cietību un izmēru, izmantojot saķepināšanu. Šādi apstrādātus minerālus var izmantot daudzās nozarēs, piemēram, papīra, PVC, gumijas, plastmasas, adhezīvu, pulēšanas un zobu pastas nozarēs. Lielāka hidrofobitāte padara šos minerālus saderīgākus ar organiskajām sistēmām.
Mikrobioloģiskā metode
Minerālu mikrobu attīrīšanas tehnoloģija ir salīdzinoši jauns minerālu apstrādes priekšmets, tostarp mikrobu izskalošanās tehnoloģija un mikrobu flotācijas tehnoloģija. Minerālu mikrobu izskalošanās tehnoloģija ir ekstrakcijas tehnoloģija, kas izmanto dziļu mijiedarbību starp mikroorganismiem un minerāliem, lai iznīcinātu minerālu kristālisko režģi un izšķīdinātu derīgās sastāvdaļas. Oksidēto pirītu un citas kaolīnā esošās sulfīdu rūdas var attīrīt ar mikrobu ekstrakcijas tehnoloģiju. Parasti izmantotie mikroorganismi ir Thiobacillus ferrooxidans un Fe reducējošās baktērijas. Mikrobioloģiskajai metodei ir zemas izmaksas un zems vides piesārņojums, kas neietekmēs kaolīna fizikālās un ķīmiskās īpašības. Tā ir jauna attīrīšanas un balināšanas metode ar attīstības perspektīvām kaolīna minerāliem.
Kopsavilkums
Kaolīna atdzelžošanas un balināšanas apstrādei ir jāizvēlas labākā metode atbilstoši dažādiem krāsu cēloņiem un dažādiem lietošanas mērķiem, jāuzlabo kaolīna minerālu visaptverošā baltuma veiktspēja un jāpadara tai augsta lietošanas vērtība un ekonomiskā vērtība. Nākotnes attīstības tendencei vajadzētu būt ķīmiskās metodes, fizikālās metodes un mikrobioloģiskās metodes īpašību organiskai apvienošanai, lai pilnībā izmantotu to priekšrocības un ierobežotu trūkumus un trūkumus, lai panāktu labāku balināšanas efektu. Vienlaikus nepieciešams arī turpināt pētīt jauno dažādu piemaisījumu noņemšanas metožu mehānismu un uzlabot procesu, lai kaolīna atdzelžošana un balināšana attīstītos zaļā, efektīva un zema oglekļa satura virzienā.
Izlikšanas laiks: Mar-02-2023