Med spesielle fysiske og kjemiske egenskaper er kaolin en uunnværlig ikke-metallisk mineralressurs innen keramikk, papirfremstilling, gummi, plast, ildfaste materialer, petroleumsraffinering og andre industrielle og landbruks- og nasjonale forsvarsteknologiske områder. Hvitheten til kaolin er en viktig indikator på bruksverdien.
Faktorer som påvirker hvitheten til kaolin
Kaolin er en slags finkornet leire eller leirbergart som hovedsakelig består av kaolinittmineraler. Dens krystallkjemiske formel er 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. En liten mengde ikke-leiremineraler er kvarts, feltspat, jernmineraler, titan, aluminiumhydroksid og oksider, organisk materiale, etc.
Krystallinsk struktur av kaolin
I henhold til tilstanden og naturen til urenheter i kaolin, kan urenhetene som forårsaker reduksjonen av kaolins hvithet deles inn i tre kategorier: organisk karbon; Pigmentelementer, slik som Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, etc; Mørke mineraler, som biotitt, kloritt osv. Generelt er innholdet av V, Cr, Cu, Mn og andre grunnstoffer i kaolin lite, noe som har liten effekt på hvitheten. Mineralsammensetningen og innholdet av jern og titan er de viktigste faktorene som påvirker hvitheten til kaolin. Deres eksistens vil ikke bare påvirke den naturlige hvitheten til kaolin, men også påvirke dens kalsinerte hvithet. Spesielt tilstedeværelsen av jernoksid har en negativ innvirkning på fargen på leire og reduserer dens lysstyrke og brannmotstand. Og selv om mengden oksid, hydroksid og hydrert oksid av jernoksid er 0,4%, er det nok til å gi leire sediment rød til gul farge. Disse jernoksidene og hydroksydene kan være hematitt (rød), maghemitt (rød-brun), goetitt (brunaktig), limonitt (oransje), hydratisert jernoksid (brunrød), etc. Det kan sies at fjerning av jernurenheter i kaolin spiller en ekstremt viktig rolle i bedre bruk av kaolin.
Forekomsttilstand av jernelement
Forekomsttilstanden av jern i kaolin er hovedfaktoren som bestemmer metoden for fjerning av jern. Et stort antall studier mener at krystallinsk jern i form av fine partikler er blandet i kaolin, mens amorft jern er belagt på overflaten av fine partikler av kaolin. For tiden er forekomsttilstanden av jern i kaolin delt inn i to typer hjemme og i utlandet: den ene er i kaolinitt og hjelpemineraler (som glimmer, titandioksyd og illitt), som kalles strukturelt jern; Den andre er i form av uavhengige jernmineraler, kalt fritt jern (inkludert overflatejern, finkornet krystallinsk jern og amorft jern).
Jernet som fjernes ved fjerning av jern og bleking av kaolin er fritt jern, hovedsakelig inkludert magnetitt, hematitt, limonitt, sideritt, pyritt, ilmenitt, jarositt og andre mineraler; Mesteparten av jern eksisterer i form av sterkt spredt kolloidal limoniitt, og en liten mengde i form av sfærisk, nålformet og uregelmessig goetitt og hematitt.
Jernfjerning og blekingsmetode for kaolin
Vannseparasjon
Denne metoden brukes hovedsakelig for å fjerne skadelige mineraler som kvarts, feltspat og glimmer, og grovere urenheter som steinrester, samt noen jern- og titanmineraler. Urenhetsmineraler med lignende tetthet og løselighet som kaolin kan ikke fjernes, og hvithetsforbedringen er relativt ikke åpenbar, noe som er egnet for fornyelse og bleking av relativt høykvalitets kaolinmalm.
Magnetisk separasjon
Jernmineralurenheter i kaolin er vanligvis svake magnetiske. For tiden brukes hovedsakelig den sterke magnetiske separasjonsmetoden med høy gradient, eller de svake magnetiske mineralene blir omdannet til sterkt magnetisk jernoksid etter steking, og deretter fjernet ved vanlig magnetisk separasjonsmetode.
Vertikal ring magnetisk separator med høy gradient
Magnetisk separator med høy gradient for elektromagnetisk slurry
Lavtemperatur superledende magnetisk separator
Flotasjonsmetode
Flotasjonsmetoden har blitt brukt for å behandle kaolin fra primære og sekundære avsetninger. I flotasjonsprosessen separeres kaolinitt- og glimmerpartikler, og de rensede produktene er flere egnede råmaterialer av industrikvalitet. Den selektive flotasjonsseparasjonen av kaolinitt og feltspat utføres vanligvis i slurryen med kontrollert pH.
Reduksjonsmetode
Reduksjonsmetoden er å bruke et reduksjonsmiddel for å redusere jernurenhetene (som hematitt og limonitt) i den treverdige tilstanden kaolin til oppløselige toverdige jernioner, som fjernes ved filtrering og vasking. Fjerning av Fe3+urenheter fra industriell kaolin oppnås vanligvis ved å kombinere fysisk teknologi (magnetisk separasjon, selektiv flokkulering) og kjemisk behandling under sure eller reduserende forhold.
Natriumhydrosulfitt (Na2S2O4), også kjent som natriumhydrosulfitt, er effektivt for å redusere og utvaske jern fra kaolin, og brukes i dag i kaolinindustrien. Denne metoden må imidlertid utføres under sterkt sure forhold (pH<3), noe som gir høye driftskostnader og miljøpåvirkning. I tillegg er de kjemiske egenskapene til natriumhydrosulfitt ustabile, noe som krever spesielle og dyre lagrings- og transportarrangementer.
Tiourea dioxide: (NH2) 2CSO2, TD) er et sterkt reduksjonsmiddel, som har fordelene med sterk reduksjonsevne, miljøvennlighet, lav nedbrytningshastighet, sikkerhet og lave kostnader ved batchproduksjon. Uløselig Fe3+i kaolin kan reduseres til løselig Fe2+ gjennom TD.
Deretter kan hvitheten til kaolin økes etter filtrering og vasking. TD er meget stabil ved romtemperatur og nøytrale forhold. Den sterke reduksjonsevnen til TD kan bare oppnås under forholdene med sterk alkalitet (pH>10) eller oppvarming (T>70 °C), noe som resulterer i høye driftskostnader og vanskeligheter.
Oksidasjonsmetode
Oksidasjonsbehandling inkluderer bruk av ozon, hydrogenperoksid, kaliumpermanganat og natriumhypokloritt for å fjerne det adsorberte karbonlaget for å forbedre hvitheten. Kaolinet på det dypere stedet under det tykkere overdekket er grått, og jernet i kaolinet er i reduserende tilstand. Bruk sterke oksidasjonsmidler som ozon eller natriumhypokloritt for å oksidere uløselig FeS2 i pyritt til løselig Fe2+, og vask deretter for å fjerne Fe2+ fra systemet.
Syreutlutningsmetode
Syreutlutingsmetoden er å omdanne de uløselige jernurenhetene i kaolin til løselige stoffer i sure løsninger (saltsyre, svovelsyre, oksalsyre, etc.), og dermed realisere separasjonen fra kaolin. Sammenlignet med andre organiske syrer anses oksalsyre å være den mest lovende på grunn av sin syrestyrke, gode kompleksdannende egenskaper og høye reduserende evne. Med oksalsyre kan det oppløste jernet utfelles fra utlutningsløsningen i form av jernholdig oksalat, og kan viderebearbeides til ren hematitt gjennom kalsinering. Oksalsyre kan fås billig fra andre industrielle prosesser, og i brenningsstadiet av keramisk produksjon vil eventuelt restoksalat i det behandlede materialet spaltes til karbondioksid. Mange forskere har studert resultatene av å løse opp jernoksid med oksalsyre.
Kalsineringsmetode ved høy temperatur
Kalsinering er prosessen med å produsere spesielle kaolinprodukter. I henhold til behandlingstemperaturen produseres to forskjellige grader av kalsinert kaolin. Kalsinering i temperaturområdet 650-700 ℃ fjerner den strukturelle hydroksylgruppen, og vanndampen som slipper ut øker elastisiteten og opasiteten til kaolin, som er en ideell egenskap ved påføring av papirbelegg. I tillegg, ved å varme opp kaolin ved 1000-1050 ℃, kan det ikke bare øke avslitbarheten, men også oppnå 92-95% hvithet.
Kloreringskalsinering
Jern og titan ble fjernet fra leirmineraler, spesielt kaolin ved klorering, og gode resultater ble oppnådd. I prosessen med klorering og kalsinering, ved høy temperatur (700 ℃ - 1000 ℃), har kaolinitt gjennomgått dehydroksylering for å danne metakaolinitt, og ved høyere temperatur dannes spinell- og mullittfaser. Disse transformasjonene øker hydrofobiteten, hardheten og størrelsen til partikler gjennom sintring. Mineralene som behandles på denne måten kan brukes i mange industrier, som papir, PVC, gummi, plast, lim, polering og tannkrem. Jo høyere hydrofobisitet gjør disse mineralene mer kompatible med organiske systemer.
Mikrobiologisk metode
Mikrobiell renseteknologi av mineraler er et relativt nytt emne for mineralbehandling, inkludert mikrobiell utlutingsteknologi og mikrobiell flotasjonsteknologi. Den mikrobielle utlutingsteknologien av mineraler er en utvinningsteknologi som bruker den dype interaksjonen mellom mikroorganismer og mineraler til å ødelegge krystallgitteret til mineraler og løse opp de nyttige komponentene. Oksidert pyritt og andre sulfidmalmer i kaolin kan renses ved hjelp av mikrobiell ekstraksjonsteknologi. Vanlige mikroorganismer inkluderer Thiobacillus ferrooxidans og Fe-reduserende bakterier. Den mikrobiologiske metoden har lave kostnader og lav miljøforurensning, noe som ikke vil påvirke de fysiske og kjemiske egenskapene til kaolin. Det er en ny rense- og blekemetode med utviklingsmuligheter for kaolinmineraler.
Sammendrag
Jernfjerning og blekingsbehandling av kaolin må velge den beste metoden i henhold til forskjellige fargeårsaker og forskjellige bruksmål, forbedre den omfattende hvithetsytelsen til kaolinmineraler og få den til å ha høy bruksverdi og økonomisk verdi. Den fremtidige utviklingstrenden bør være å kombinere egenskapene til kjemisk metode, fysisk metode og mikrobiologisk metode organisk, for å gi full spill til deres fordeler og begrense deres ulemper og mangler, for å oppnå bedre blekingseffekt. Samtidig er det også nødvendig å studere den nye mekanismen for ulike metoder for fjerning av urenheter og forbedre prosessen for å få jernfjerning og bleking av kaolin til å utvikle seg i retning av grønt, effektivt og lite karbon.
Innleggstid: Mar-02-2023