Med speciella fysikaliska och kemiska egenskaper är kaolin en oumbärlig icke-metallisk mineralresurs inom keramik, papperstillverkning, gummi, plast, eldfasta material, petroleumraffinering och andra industri- och jordbruks- och nationellt spjutspetsteknologiområden. Kaolins vithet är en viktig indikator på dess appliceringsvärde.
Faktorer som påverkar kaolinets vithet
Kaolin är en sorts finkornig lera eller lersten som huvudsakligen består av kaolinitmineraler. Dess kristallkemiska formel är 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. En liten mängd icke-lermineraler är kvarts, fältspat, järnmineral, titan, aluminiumhydroxid och oxider, organiskt material, etc.
Kristallin struktur av kaolin
Beroende på tillståndet och naturen hos föroreningar i kaolin kan de föroreningar som orsakar minskningen av kaolins vithet delas in i tre kategorier: organiskt kol; Pigmentelement, såsom Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, etc; Mörka mineraler, som biotit, klorit etc. Generellt är innehållet av V, Cr, Cu, Mn och andra grundämnen i kaolin litet, vilket har liten inverkan på vitheten. Mineralsammansättningen och innehållet av järn och titan är de viktigaste faktorerna som påverkar kaolinets vithet. Deras existens kommer inte bara att påverka den naturliga vitheten hos kaolin, utan också påverka dess brända vithet. I synnerhet har närvaron av järnoxid en negativ inverkan på lerans färg och minskar dess ljusstyrka och brandmotstånd. Och även om mängden oxid, hydroxid och hydratiserad oxid av järnoxid är 0,4%, räcker det för att ge lersedimentet röd till gul färg. Dessa järnoxider och hydroxider kan vara hematit (röd), maghemit (rödbrun), goetit (brungul), limonit (orange), hydratiserad järnoxid (brunröd), etc. Man kan säga att avlägsnande av järnföroreningar i kaolin spelar en extremt viktig roll för bättre användning av kaolin.
Förekomsttillstånd av järnelement
Förekomsttillståndet av järn i kaolin är den viktigaste faktorn som bestämmer metoden för järnborttagning. Ett stort antal studier tror att kristallint järn i form av fina partiklar blandas i kaolin, medan amorft järn är belagt på ytan av fina partiklar av kaolin. För närvarande är förekomsttillståndet för järn i kaolin indelat i två typer hemma och utomlands: den ena är i kaolinit och tillbehörsmineraler (såsom glimmer, titandioxid och illit), som kallas strukturellt järn; Den andra är i form av oberoende järnmineraler, kallade fritt järn (inklusive ytjärn, finkornigt kristallint järn och amorft järn).
Järnet som avlägsnas genom järnborttagning och blekning av kaolin är fritt järn, huvudsakligen inklusive magnetit, hematit, limonit, siderit, pyrit, ilmenit, jarosit och andra mineraler; Det mesta järnet finns i form av högt spridd kolloidal limonit, och en liten mängd i form av sfärisk, nålformad och oregelbunden goetit och hematit.
Järnborttagning och blekningsmetod för kaolin
Vattenavskiljning
Denna metod används främst för att ta bort detritala mineraler som kvarts, fältspat och glimmer, och grövre föroreningar som stenskräp, samt vissa järn- och titanmineraler. Föroreningsmineraler med liknande densitet och löslighet som kaolin kan inte avlägsnas, och vithetsförbättringen är relativt inte uppenbar, vilket är lämpligt för förädling och blekning av relativt högkvalitativ kaolinmalm.
Magnetisk separation
Järnmineralföroreningar i kaolin är vanligtvis svagt magnetiska. För närvarande används huvudsakligen den starka magnetiska separationsmetoden med hög gradient, eller så omvandlas de svaga magnetiska mineralerna till stark magnetisk järnoxid efter rostning och avlägsnas sedan med en vanlig magnetisk separationsmetod.
Vertikal ring höggradient magnetisk separator
Magnetisk separator med hög gradient för elektromagnetisk slurry
Lågtemperatur supraledande magnetisk separator
Flotationsmetod
Flotationsmetoden har använts för att behandla kaolin från primära och sekundära avlagringar. I flotationsprocessen separeras kaolinit- och glimmerpartiklar, och de renade produkterna är flera lämpliga råvaror av industriell kvalitet. Den selektiva flotationsseparationen av kaolinit och fältspat utförs vanligtvis i slammet med kontrollerat pH.
Reduktionsmetod
Reduktionsmetoden är att använda ett reduktionsmedel för att reducera järnföroreningarna (såsom hematit och limonit) i det trevärda tillståndet av kaolin till lösliga tvåvärda järnjoner, som avlägsnas genom filtrering och tvättning. Avlägsnandet av Fe3+föroreningar från industriell kaolin uppnås vanligtvis genom att kombinera fysikalisk teknik (magnetisk separation, selektiv flockning) och kemisk behandling under sura eller reducerande förhållanden.
Natriumhydrosulfit (Na2S2O4), även känd som natriumhydrosulfit, är effektivt för att reducera och läcka järn från kaolin och används för närvarande i kaolinindustrin. Denna metod måste dock utföras under starkt sura förhållanden (pH<3), vilket resulterar i höga driftskostnader och miljöpåverkan. Dessutom är de kemiska egenskaperna hos natriumhydrosulfit instabila, vilket kräver speciella och dyra lagrings- och transportarrangemang.
Tioureadioxid: (NH2) 2CSO2, TD) är ett starkt reduktionsmedel, som har fördelarna med stark reduktionsförmåga, miljövänlighet, låg nedbrytningshastighet, säkerhet och låg kostnad för batchproduktion. Olösligt Fe3+i kaolin kan reduceras till lösligt Fe2+genom TD.
Därefter kan kaolinets vithet ökas efter filtrering och tvättning. TD är mycket stabil vid rumstemperatur och neutrala förhållanden. Den starka reduktionsförmågan hos TD kan endast uppnås under förhållanden med stark alkalinitet (pH>10) eller uppvärmning (T>70 °C), vilket resulterar i höga driftskostnader och svårigheter.
Oxidationsmetod
Oxidationsbehandling inkluderar användning av ozon, väteperoxid, kaliumpermanganat och natriumhypoklorit för att avlägsna det adsorberade kolskiktet för att förbättra vitheten. Kaolinet på den djupare platsen under den tjockare täckytan är grått, och järnet i kaolinet är i reducerande tillstånd. Använd starka oxidationsmedel som ozon eller natriumhypoklorit för att oxidera olösligt FeS2 i pyrit till lösligt Fe2+ och tvätta sedan för att ta bort Fe2+ från systemet.
Syralakningsmetod
Syralakningsmetoden går ut på att omvandla de olösliga järnföroreningarna i kaolin till lösliga ämnen i sura lösningar (saltsyra, svavelsyra, oxalsyra, etc.), och på så sätt realisera separationen från kaolin. Jämfört med andra organiska syror anses oxalsyra vara den mest lovande på grund av dess syrastyrka, goda komplexbildande egenskaper och höga reducerande förmåga. Med oxalsyra kan det lösta järnet fällas ut från laklösningen i form av järnoxalat, och kan vidarebearbetas till ren hematit genom kalcinering. Oxalsyra kan erhållas billigt från andra industriella processer, och i bränningsstadiet av keramisk tillverkning kommer eventuellt kvarvarande oxalat i det behandlade materialet att sönderdelas till koldioxid. Många forskare har studerat resultaten av att lösa upp järnoxid med oxalsyra.
Kalcineringsmetod vid hög temperatur
Kalcinering är processen att tillverka kaolinprodukter av speciell kvalitet. Beroende på behandlingstemperaturen produceras två olika kvaliteter av bränd kaolin. Kalcinering i temperaturintervallet 650-700 ℃ tar bort den strukturella hydroxylgruppen, och den utströmmande vattenångan förbättrar elasticiteten och opaciteten hos kaolin, vilket är en idealisk egenskap för applicering av pappersbeläggning. Dessutom, genom att värma kaolin vid 1000-1050 ℃, kan det inte bara öka avnötningsförmågan, utan också få 92-95% vithet.
Kloreringsförbränning
Järn och titan avlägsnades från lermineraler, särskilt kaolin genom klorering, och goda resultat erhölls. I processen med klorering och kalcinering, vid hög temperatur (700 ℃ - 1000 ℃), har kaolinit genomgått dehydroxylering för att bilda metakaolinit, och vid högre temperatur bildas spinell- och mullitfaser. Dessa omvandlingar ökar partiklarnas hydrofobicitet, hårdhet och storlek genom sintring. De mineraler som behandlas på detta sätt kan användas i många industrier, såsom papper, PVC, gummi, plast, lim, polering och tandkräm. Den högre hydrofobiciteten gör dessa mineraler mer kompatibla med organiska system.
Mikrobiologisk metod
Mikrobiell reningsteknik av mineraler är ett relativt nytt ämne för mineralbearbetning, inklusive mikrobiell lakningsteknik och mikrobiell flotationsteknik. Den mikrobiella lakningstekniken av mineraler är en extraktionsteknik som använder den djupa interaktionen mellan mikroorganismer och mineraler för att förstöra kristallgittret av mineraler och lösa upp de användbara komponenterna. Oxiderad pyrit och andra sulfidmalmer som finns i kaolin kan renas med mikrobiell extraktionsteknik. Vanligt använda mikroorganismer inkluderar Thiobacillus ferrooxidans och Fe-reducerande bakterier. Den mikrobiologiska metoden har låg kostnad och låg miljöförorening, vilket inte kommer att påverka de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos kaolin. Det är en ny renings- och blekningsmetod med utvecklingsmöjligheter för kaolinmineraler.
Sammanfattning
Järnavlägsnande och blekningsbehandling av kaolin måste välja den bästa metoden enligt olika färgorsaker och olika applikationsmål, förbättra den omfattande vithetsprestandan hos kaolinmineraler och få den att ha högt bruksvärde och ekonomiskt värde. Den framtida utvecklingstrenden bör vara att kombinera egenskaperna hos den kemiska metoden, den fysikaliska metoden och den mikrobiologiska metoden organiskt, för att ge fullt ut spel till deras fördelar och begränsa deras nackdelar och brister, för att uppnå bättre blekningseffekt. Samtidigt är det också nödvändigt att ytterligare studera den nya mekanismen för olika metoder för avlägsnande av föroreningar och förbättra processen för att få järnborttagning och blekning av kaolin att utvecklas i riktning mot grönt, effektivt och lågt kol.
Posttid: Mar-02-2023