Cu proprietăți fizice și chimice speciale, caolinul este o resursă minerală nemetalice indispensabilă în ceramică, fabricarea hârtiei, cauciuc, materiale plastice, materiale refractare, rafinarea petrolului și alte domenii industriale și agricole și de tehnologie de ultimă oră de apărare națională. Albul caolinului este un indicator important al valorii sale de aplicare.
Factorii care afectează albul caolinului
Caolinul este un fel de argilă cu granulație fină sau rocă de argilă compusă în principal din minerale caolinite. Formula sa chimică cristalină este 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. O cantitate mică de minerale non-argile sunt cuarțul, feldspatul, mineralele de fier, titanul, hidroxidul și oxizii de aluminiu, materia organică etc.
Structura cristalină a caolinului
După starea și natura impurităților din caolin, impuritățile care provoacă scăderea albului caolinului pot fi împărțite în trei categorii: carbon organic; Elemente pigmentare, cum ar fi Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, etc; Minerale întunecate, cum ar fi biotit, clorit etc. În general, conținutul de V, Cr, Cu, Mn și alte elemente din caolin este mic, ceea ce are un efect redus asupra albului. Compoziția minerală și conținutul de fier și titan sunt principalii factori care afectează albul caolinului. Existența lor nu va afecta doar albul natural al caolinului, ci va afecta și albul calcinat al acestuia. În special, prezența oxidului de fier are un impact negativ asupra culorii argilei și îi reduce luminozitatea și rezistența la foc. Și chiar dacă cantitatea de oxid, hidroxid și oxid hidratat de oxid de fier este de 0,4%, este suficient pentru a da sedimentului de argilă o culoare roșie spre galbenă. Acești oxizi și hidroxizi de fier pot fi hematit (roșu), maghemite (roșu-maro), goethit (galben brun), limonit (portocaliu), oxid de fier hidratat (roșu brun), etc. Se poate spune că îndepărtarea impurităților de fier. în caolin joacă un rol extrem de important în o mai bună utilizare a caolinului.
Starea de apariție a elementului fier
Starea de apariție a fierului în caolin este principalul factor care determină metoda de îndepărtare a fierului. Un număr mare de studii consideră că fierul cristalin sub formă de particule fine este amestecat în caolin, în timp ce fierul amorf este acoperit pe suprafața particulelor fine de caolin. În prezent, starea de apariție a fierului în caolin este împărțită în două tipuri în țară și în străinătate: unul este în caolinit și minerale accesorii (cum ar fi mica, dioxid de titan și ilita), care se numește fier structural; Celălalt este sub formă de minerale independente de fier, numite fier liber (inclusiv fier de suprafață, fier cristalin cu granulație fină și fier amorf).
Fierul îndepărtat prin îndepărtarea fierului și albirea caolinului este fier liber, incluzând în principal magnetit, hematit, limonit, siderit, pirit, ilmenit, jarozit și alte minerale; Majoritatea fierului există sub formă de limonit coloidal foarte dispersat, iar o cantitate mică sub formă de goethit și hematit sferic, acicular și neregulat.
Metoda de îndepărtare a fierului și de albire a caolinului
Separarea apei
Această metodă este folosită în principal pentru a îndepărta mineralele detritice, cum ar fi cuarțul, feldspatul și mica, și impuritățile mai grosiere, cum ar fi resturile de rocă, precum și unele minerale de fier și titan. Mineralele impurități cu densitate și solubilitate similare cu caolinul nu pot fi îndepărtate, iar îmbunătățirea albului nu este relativ evidentă, ceea ce este potrivit pentru ameliorarea și albirea minereului de caolin de calitate relativ înaltă.
Separare magnetică
Impuritățile minerale de fier din caolin sunt de obicei slab magnetice. În prezent, metoda de separare magnetică puternică cu gradient ridicat este utilizată în principal, sau mineralele magnetice slabe sunt transformate în oxid de fier magnetic puternic după prăjire și apoi îndepărtate prin metoda obișnuită de separare magnetică.
Separator magnetic inel vertical cu gradient ridicat
Separator magnetic cu gradient ridicat pentru șlam electromagnetic
Separator magnetic supraconductor de temperatură joasă
Metoda flotarii
Metoda de flotație a fost aplicată pentru tratarea caolinului din depozitele primare și secundare. În procesul de flotație, particulele de caolinit și mica sunt separate, iar produsele purificate sunt mai multe materii prime adecvate de calitate industrială. Separarea selectivă prin flotație a caolinitului și feldspatului se realizează de obicei în suspensie cu pH controlat.
Metoda de reducere
Metoda de reducere este utilizarea unui agent reducător pentru a reduce impuritățile de fier (cum ar fi hematitul și limonitul) în starea trivalentă de caolin la ioni de fier bivalenți solubili, care sunt îndepărtați prin filtrare și spălare. Îndepărtarea Fe3+impurităților din caolinul industrial se realizează de obicei prin combinarea tehnologiei fizice (separare magnetică, floculare selectivă) și a tratamentului chimic în condiții acide sau reducătoare.
Hidrosulfitul de sodiu (Na2S2O4), cunoscut și sub numele de hidrosulfit de sodiu, este eficient în reducerea și scurgerea fierului din caolin și este utilizat în prezent în industria caolinului. Cu toate acestea, această metodă trebuie efectuată în condiții acide puternice (pH<3), rezultând costuri de operare ridicate și impact asupra mediului. În plus, proprietățile chimice ale hidrosulfitului de sodiu sunt instabile, necesitând aranjamente speciale și costisitoare de depozitare și transport.
Dioxidul de tiouree: (NH2) 2CSO2, TD) este un agent reducător puternic, care are avantajele unei capacități de reducere puternice, prietenos cu mediul, viteză scăzută de descompunere, siguranță și cost scăzut de producție a lotului. Fe3+ insolubil în caolin poate fi redus la Fe2+ solubil prin TD.
Ulterior, albul caolinului poate fi crescut după filtrare și spălare. TD este foarte stabil la temperatura camerei și în condiții neutre. Capacitatea puternică de reducere a TD poate fi obținută numai în condiții de alcalinitate puternică (pH>10) sau de încălzire (T>70 ° C), rezultând costuri și dificultate ridicate de funcționare.
Metoda de oxidare
Tratamentul de oxidare include utilizarea de ozon, peroxid de hidrogen, permanganat de potasiu și hipoclorit de sodiu pentru a îndepărta stratul de carbon adsorbit pentru a îmbunătăți albul. Caolinul din locul mai adânc sub supraîncărcarea mai groasă este gri, iar fierul din caolin este în stare reducătoare. Utilizați agenți oxidanți puternici, cum ar fi ozonul sau hipocloritul de sodiu pentru a oxida FeS2 insolubil în pirit în Fe2+ solubil, apoi spălați pentru a elimina Fe2+ din sistem.
Metoda de leșiere cu acid
Metoda de levigare acidă este transformarea impurităților insolubile de fier din caolin în substanțe solubile în soluții acide (acid clorhidric, acid sulfuric, acid oxalic etc.), realizând astfel separarea de caolin. În comparație cu alți acizi organici, acidul oxalic este considerat a fi cel mai promițător datorită rezistenței sale acide, proprietății bune de complexare și capacitate mare de reducere. Cu acid oxalic, fierul dizolvat poate fi precipitat din soluția de leșiere sub formă de oxalat feros și poate fi prelucrat în continuare pentru a forma hematită pură prin calcinare. Acidul oxalic poate fi obținut ieftin din alte procese industriale, iar în etapa de ardere a fabricării ceramicii, orice oxalat rezidual din materialul tratat va fi descompus în dioxid de carbon. Mulți cercetători au studiat rezultatele dizolvării oxidului de fier cu acid oxalic.
Metoda de calcinare la temperaturi ridicate
Calcinarea este procesul de producere a produselor cu caolin de calitate specială. În funcție de temperatura de tratament, se produc două grade diferite de caolin calcinat. Calcinarea în intervalul de temperatură de 650-700 ℃ îndepărtează gruparea hidroxil structurală, iar vaporii de apă care scăpa îmbunătățesc elasticitatea și opacitatea caolinului, care este un atribut ideal al aplicării de acoperire a hârtiei. În plus, prin încălzirea caolinului la 1000-1050 ℃, nu numai că poate crește abradabilitatea, dar poate obține și 92-95% alb.
Clorurare calcinare
Fierul și titanul au fost îndepărtate din mineralele argiloase, în special caolinul prin clorurare, și s-au obținut rezultate bune. În procesul de clorinare și calcinare, la temperatură înaltă (700 ℃ - 1000 ℃), caolinitul a suferit dehidroxilare pentru a forma metacaolinit, iar la temperatură mai ridicată se formează fazele spinelului și mulitului. Aceste transformări cresc hidrofobicitatea, duritatea și dimensiunea particulelor prin sinterizare. Mineralele tratate în acest fel pot fi folosite în multe industrii, precum hârtie, PVC, cauciuc, materiale plastice, adezivi, lustruire și pasta de dinți. Hidrofobicitatea mai mare face ca aceste minerale să fie mai compatibile cu sistemele organice.
Metoda microbiologică
Tehnologia de purificare microbiană a mineralelor este un subiect relativ nou de prelucrare a mineralelor, inclusiv tehnologia de leșiere microbiană și tehnologia de flotație microbiană. Tehnologia de leșiere microbiană a mineralelor este o tehnologie de extracție care utilizează interacțiunea profundă dintre microorganisme și minerale pentru a distruge rețeaua cristalină a mineralelor și a dizolva componentele utile. Pirita oxidată și alte minereuri sulfurate conținute în caolin pot fi purificate prin tehnologia de extracție microbiană. Microorganismele utilizate în mod obișnuit includ Thiobacillus ferrooxidans și bacteriile reducătoare de Fe. Metoda microbiologică are un cost scăzut și o poluare scăzută a mediului, ceea ce nu va afecta proprietățile fizice și chimice ale caolinului. Este o nouă metodă de purificare și albire cu perspective de dezvoltare pentru mineralele caolinului.
Rezumat
Tratamentul de îndepărtare a fierului și de albire al caolinului trebuie să selecteze cea mai bună metodă în funcție de diferite cauze de culoare și diferite obiective de aplicare, să îmbunătățească performanța cuprinzătoare de alb a mineralelor caolinului și să-l facă să aibă o valoare de utilizare ridicată și o valoare economică. Tendința viitoare de dezvoltare ar trebui să fie combinarea organică a caracteristicilor metodei chimice, metodei fizice și metodei microbiologice, astfel încât să dea pe deplin avantajele lor și să le limiteze dezavantajele și dezavantajele, astfel încât să se obțină un efect de albire mai bun. În același timp, este, de asemenea, necesar să se studieze în continuare noul mecanism al diferitelor metode de îndepărtare a impurităților și să se îmbunătățească procesul pentru a face ca eliminarea fierului și albirea caolinului să se dezvolte în direcția verde, eficient și cu conținut scăzut de carbon.
Ora postării: Mar-02-2023