Med særlige fysiske og kemiske egenskaber er kaolin en uundværlig ikke-metallisk mineralressource inden for keramik, papirfremstilling, gummi, plast, ildfaste materialer, petroleumsraffinering og andre industrielle og landbrugsmæssige og nationale forsvars banebrydende teknologiområder. Kaolins hvidhed er en vigtig indikator for dets anvendelsesværdi.
Faktorer, der påvirker kaolins hvidhed
Kaolin er en slags finkornet ler eller lersten, der hovedsageligt består af kaolinitmineraler. Dens krystalkemiske formel er 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. En lille mængde ikke-lermineraler er kvarts, feldspat, jernmineraler, titanium, aluminiumhydroxid og oxider, organisk materiale osv.
Krystallinsk struktur af kaolin
Ifølge tilstanden og arten af urenheder i kaolin kan de urenheder, der forårsager faldet i kaolins hvidhed, opdeles i tre kategorier: organisk kulstof; Pigmentelementer, såsom Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, etc; Mørke mineraler, såsom biotit, chlorit osv. Generelt er indholdet af V, Cr, Cu, Mn og andre grundstoffer i kaolin lille, hvilket har ringe indvirkning på hvidheden. Mineralsammensætningen og indholdet af jern og titanium er de vigtigste faktorer, der påvirker kaolins hvidhed. Deres eksistens vil ikke kun påvirke den naturlige hvidhed af kaolin, men også påvirke dens calcinerede hvidhed. Især tilstedeværelsen af jernoxid har en negativ indvirkning på lerets farve og reducerer dets lysstyrke og brandmodstand. Og selvom mængden af oxid, hydroxid og hydreret oxid af jernoxid er 0,4%, er det nok til at give lersedimentet rød til gul farve. Disse jernoxider og -hydroxider kan være hæmatit (rød), maghemit (rød-brun), goethit (brunlig gul), limonit (orange), hydreret jernoxid (brunrød) osv. Man kan sige, at fjernelse af jernurenheder i kaolin spiller en yderst vigtig rolle i den bedre udnyttelse af kaolin.
Forekomsttilstand af jernelement
Forekomsttilstanden af jern i kaolin er den vigtigste faktor, der bestemmer metoden til fjernelse af jern. En lang række undersøgelser mener, at krystallinsk jern i form af fine partikler er blandet i kaolin, mens amorft jern er belagt på overfladen af fine partikler af kaolin. På nuværende tidspunkt er forekomsttilstanden af jern i kaolin opdelt i to typer herhjemme og i udlandet: den ene er i kaolinit og hjælpemineraler (såsom glimmer, titaniumdioxid og illit), som kaldes strukturelt jern; Den anden er i form af selvstændige jernmineraler, kaldet frit jern (herunder overfladejern, finkornet krystallinsk jern og amorft jern).
Jernet, der fjernes ved jernfjernelse og blegning af kaolin, er frit jern, hovedsagelig inklusive magnetit, hæmatit, limonit, siderit, pyrit, ilmenit, jarosit og andre mineraler; Det meste jern findes i form af stærkt spredt kolloid limonit, og en lille mængde i form af sfærisk, nåleformet og uregelmæssig goethit og hæmatit.
Jernfjernelse og blegningsmetode for kaolin
Vandadskillelse
Denne metode bruges hovedsageligt til at fjerne skadelige mineraler såsom kvarts, feldspat og glimmer, og grovere urenheder såsom stenaffald samt nogle jern- og titaniummineraler. Urenhedsmineraler med samme tæthed og opløselighed som kaolin kan ikke fjernes, og hvidhedsforbedringen er relativt ikke indlysende, hvilket er velegnet til gavnelse og blegning af kaolinmalm af relativt høj kvalitet.
Magnetisk adskillelse
Jernmineralurenheder i kaolin er normalt svage magnetiske. På nuværende tidspunkt anvendes hovedsagelig højgradient stærk magnetisk separationsmetode, eller de svage magnetiske mineraler omdannes til stærk magnetisk jernoxid efter ristning og fjernes derefter ved almindelig magnetisk separationsmetode.
Lodret ring højgradient magnetisk separator
Magnetisk separator med høj gradient til elektromagnetisk gylle
Lavtemperatur superledende magnetisk separator
Flotationsmetode
Flotationsmetoden er blevet anvendt til at behandle kaolin fra primære og sekundære aflejringer. I flotationsprocessen adskilles kaolinit- og glimmerpartikler, og de oprensede produkter er flere egnede råmaterialer af industriel kvalitet. Den selektive flotationsseparation af kaolinit og feldspat udføres sædvanligvis i gyllen med kontrolleret pH.
Reduktionsmetode
Reduktionsmetoden er at bruge et reduktionsmiddel til at reducere jernurenheder (såsom hæmatit og limonit) i den trivalente tilstand af kaolin til opløselige bivalente jernioner, som fjernes ved filtrering og vask. Fjernelsen af Fe3+urenheder fra industriel kaolin opnås normalt ved at kombinere fysisk teknologi (magnetisk adskillelse, selektiv flokkulering) og kemisk behandling under sure eller reducerende forhold.
Natriumhydrosulfit (Na2S2O4), også kendt som natriumhydrosulfit, er effektivt til at reducere og udvaske jern fra kaolin og bruges i øjeblikket i kaolinindustrien. Denne metode skal dog udføres under stærkt sure forhold (pH<3), hvilket medfører høje driftsomkostninger og miljøbelastning. Derudover er de kemiske egenskaber af natriumhydrosulfit ustabile, hvilket kræver særlige og dyre opbevarings- og transportarrangementer.
Thiourinstofdioxid: (NH2) 2CSO2, TD) er et stærkt reduktionsmiddel, som har fordelene ved stærk reduktionsevne, miljøvenlighed, lav nedbrydningshastighed, sikkerhed og lave omkostninger ved batchproduktion. Uopløseligt Fe3+i kaolin kan reduceres til opløseligt Fe2+ gennem TD.
Efterfølgende kan kaolinens hvidhed øges efter filtrering og vask. TD er meget stabil ved stuetemperatur og neutrale forhold. Den stærke reduktionsevne af TD kan kun opnås under betingelser med stærk alkalinitet (pH>10) eller opvarmning (T>70 °C), hvilket resulterer i høje driftsomkostninger og vanskeligheder.
Oxidationsmetode
Oxidationsbehandling omfatter brugen af ozon, hydrogenperoxid, kaliumpermanganat og natriumhypochlorit for at fjerne det adsorberede kulstoflag for at forbedre hvidheden. Kaolinen på det dybere sted under den tykkere overbelastning er grå, og jernet i kaolinen er i reducerende tilstand. Brug stærke oxidationsmidler såsom ozon eller natriumhypochlorit til at oxidere uopløseligt FeS2 i pyrit til opløseligt Fe2+, og vask derefter for at fjerne Fe2+ fra systemet.
Syreudvaskningsmetode
Syreudvaskningsmetoden går ud på at omdanne de uopløselige jernurenheder i kaolin til opløselige stoffer i sure opløsninger (saltsyre, svovlsyre, oxalsyre osv.) og dermed realisere adskillelsen fra kaolin. Sammenlignet med andre organiske syrer anses oxalsyre for at være den mest lovende på grund af dens syrestyrke, gode kompleksdannende egenskaber og høje reducerende evne. Med oxalsyre kan det opløste jern udfældes fra udvaskningsopløsningen i form af ferrooxalat og kan viderebearbejdes til ren hæmatit gennem kalcinering. Oxalsyre kan fås billigt fra andre industrielle processer, og i brændingsstadiet af keramisk fremstilling vil eventuelt resterende oxalat i det behandlede materiale blive nedbrudt til kuldioxid. Mange forskere har undersøgt resultaterne af at opløse jernoxid med oxalsyre.
Kalcineringsmetode ved høj temperatur
Kalcinering er processen med at fremstille kaolinprodukter af særlig kvalitet. I henhold til behandlingstemperaturen fremstilles to forskellige kvaliteter af kalcineret kaolin. Kalcinering i temperaturområdet 650-700 ℃ fjerner den strukturelle hydroxylgruppe, og den undslippende vanddamp øger elasticiteten og opaciteten af kaolin, hvilket er en ideel egenskab ved papirbelægning. Derudover kan kaolin ved at opvarme kaolin til 1000-1050 ℃ ikke kun øge slidbarheden, men også opnå 92-95% hvidhed.
Klorering kalcinering
Jern og titanium blev fjernet fra lermineraler, især kaolin ved chlorering, og gode resultater blev opnået. I processen med chlorering og kalcinering, ved høj temperatur (700 ℃ - 1000 ℃), har kaolinit gennemgået dehydroxylering for at danne metakaolinit, og ved højere temperatur dannes spinel- og mullitfaser. Disse transformationer øger partiklernes hydrofobicitet, hårdhed og størrelse gennem sintring. De på denne måde behandlede mineraler kan bruges i mange industrier, såsom papir, PVC, gummi, plast, klæbemidler, polering og tandpasta. Den højere hydrofobicitet gør disse mineraler mere kompatible med organiske systemer.
Mikrobiologisk metode
Mikrobiel rensningsteknologi af mineraler er et relativt nyt emne for mineralbehandling, herunder mikrobiel udvaskningsteknologi og mikrobiel flotationsteknologi. Den mikrobielle udvaskningsteknologi af mineraler er en ekstraktionsteknologi, der bruger den dybe interaktion mellem mikroorganismer og mineraler til at ødelægge krystalgitteret af mineraler og opløse de nyttige komponenter. Oxideret pyrit og andre sulfidmalme indeholdt i kaolin kan renses ved mikrobiel ekstraktionsteknologi. Almindeligt anvendte mikroorganismer omfatter Thiobacillus ferrooxidans og Fe-reducerende bakterier. Den mikrobiologiske metode har lave omkostninger og lav miljøforurening, hvilket ikke vil påvirke kaolins fysiske og kemiske egenskaber. Det er en ny oprensnings- og blegningsmetode med udviklingsmuligheder for kaolinmineraler.
Oversigt
Jernfjernelse og blegningsbehandling af kaolin skal vælge den bedste metode i henhold til forskellige farveårsager og forskellige anvendelsesmål, forbedre kaolinmineralernes omfattende hvidhedsydelse og få den til at have høj brugsværdi og økonomisk værdi. Den fremtidige udviklingstendens bør være at kombinere egenskaberne ved den kemiske metode, den fysiske metode og den mikrobiologiske metode organisk for at give deres fordele fuld udfoldelse og begrænse deres ulemper og mangler for at opnå en bedre blegningseffekt. Samtidig er det også nødvendigt at studere den nye mekanisme for forskellige metoder til fjernelse af urenheder og forbedre processen for at få jernfjernelse og blegning af kaolin til at udvikle sig i retning af grøn, effektiv og lavt kulstofindhold.
Posttid: Mar-02-2023