Met speciale fysische en chemische eigenschappen is kaolien een onmisbare niet-metaalhoudende minerale hulpbron in keramiek, papierfabricage, rubber, kunststoffen, vuurvaste materialen, aardolieraffinage en andere geavanceerde technologiegebieden in de industrie, de landbouw en de nationale defensie. De witheid van kaolien is een belangrijke indicator voor de toepassingswaarde ervan.
Factoren die de witheid van kaolien beïnvloeden
Kaolien is een soort fijnkorrelige klei of kleigesteente dat voornamelijk bestaat uit kaolinietmineralen. De chemische kristalformule is 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Een kleine hoeveelheid niet-kleimineralen zijn kwarts, veldspaat, ijzermineralen, titanium, aluminiumhydroxide en -oxiden, organisch materiaal, enz.
Kristallijne structuur van kaolien
Afhankelijk van de toestand en aard van de onzuiverheden in kaolien kunnen de onzuiverheden die de afname van de witheid van kaolien veroorzaken, in drie categorieën worden verdeeld: organische koolstof; Pigmentelementen, zoals Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, enz.; Donkere mineralen, zoals biotiet, chloriet, enz. Over het algemeen is het gehalte aan V, Cr, Cu, Mn en andere elementen in kaolien klein, wat weinig effect heeft op de witheid. De minerale samenstelling en het gehalte aan ijzer en titanium zijn de belangrijkste factoren die de witheid van kaolien beïnvloeden. Hun bestaan zal niet alleen de natuurlijke witheid van kaolien beïnvloeden, maar ook de gecalcineerde witheid ervan. Met name de aanwezigheid van ijzeroxide heeft een negatieve invloed op de kleur van klei en vermindert de helderheid en brandwerendheid. En zelfs als de hoeveelheid oxide, hydroxide en gehydrateerd ijzeroxide 0,4% bedraagt, is dit voldoende om het kleisediment een rode tot gele kleur te geven. Deze ijzeroxiden en hydroxiden kunnen hematiet (rood), maghemiet (roodbruin), goethiet (bruingeel), limoniet (oranje), gehydrateerd ijzeroxide (bruinrood), enz. Zijn. Er kan worden gezegd dat het verwijderen van ijzeronzuiverheden in kaolien speelt een uiterst belangrijke rol bij een beter gebruik van kaolien.
Voorvalstoestand van het ijzerelement
De mate waarin ijzer in kaolien voorkomt, is de belangrijkste factor die de methode voor ijzerverwijdering bepaalt. Een groot aantal onderzoeken is van mening dat kristallijn ijzer in de vorm van fijne deeltjes in kaolien wordt gemengd, terwijl amorf ijzer op het oppervlak wordt aangebracht met fijne deeltjes kaolien. Momenteel is de mate waarin ijzer in kaolien voorkomt in binnen- en buitenland in twee typen verdeeld: de ene is in kaoliniet en bijkomende mineralen (zoals mica, titaniumdioxide en illiet), dat structureel ijzer wordt genoemd; De andere heeft de vorm van onafhankelijke ijzermineralen, vrij ijzer genoemd (inclusief oppervlakte-ijzer, fijnkorrelig kristallijn ijzer en amorf ijzer).
Het ijzer dat wordt verwijderd door het verwijderen van ijzer en het bleken van kaolien is vrij ijzer, voornamelijk inclusief magnetiet, hematiet, limoniet, sideriet, pyriet, ilmeniet, jarosiet en andere mineralen; Het meeste ijzer bestaat in de vorm van sterk verspreide colloïdale limoniet, en een kleine hoeveelheid in de vorm van bolvormig, naaldvormig en onregelmatig goethiet en hematiet.
IJzerverwijderings- en bleekmethode van kaolien
Waterscheiding
Deze methode wordt voornamelijk gebruikt om detritale mineralen zoals kwarts, veldspaat en mica, en grovere onzuiverheden zoals steenresten, evenals sommige ijzer- en titaniummineralen te verwijderen. Onzuiverheidsmineralen met een vergelijkbare dichtheid en oplosbaarheid als kaolien kunnen niet worden verwijderd en de verbetering van de witheid is relatief niet voor de hand liggend, wat geschikt is voor het verrijken en bleken van kaolienerts van relatief hoge kwaliteit.
Magnetische scheiding
IJzerminerale onzuiverheden in kaolien zijn meestal zwak magnetisch. Momenteel wordt voornamelijk de sterke magnetische scheidingsmethode met hoge gradiënt gebruikt, of de zwakke magnetische mineralen worden na het roosten omgezet in sterk magnetisch ijzeroxide en vervolgens verwijderd door de gewone magnetische scheidingsmethode.
Verticale ringvormige magnetische scheider met hoge gradiënt
Magnetische scheider met hoge gradiënt voor elektromagnetische slurry
Supergeleidende magnetische scheider bij lage temperatuur
Flotatie methode
De flotatiemethode is toegepast om kaolien uit primaire en secundaire afzettingen te behandelen. Tijdens het flotatieproces worden kaoliniet- en micadeeltjes gescheiden en de gezuiverde producten zijn verschillende geschikte grondstoffen van industriële kwaliteit. De selectieve flotatiescheiding van kaoliniet en veldspaat wordt gewoonlijk uitgevoerd in de slurry met gecontroleerde pH.
Reductiemethode
De reductiemethode is het gebruik van een reductiemiddel om de ijzeronzuiverheden (zoals hematiet en limoniet) in de driewaardige toestand van kaolien te reduceren tot oplosbare tweewaardige ijzerionen, die worden verwijderd door filtratie en wassen. De verwijdering van Fe3+onzuiverheden uit industrieel kaolien wordt doorgaans bereikt door fysische technologie (magnetische scheiding, selectieve uitvlokking) en chemische behandeling onder zure of reducerende omstandigheden te combineren.
Natriumhydrosulfiet (Na2S2O4), ook bekend als natriumhydrosulfiet, is effectief bij het verminderen en uitlogen van ijzer uit kaolien en wordt momenteel gebruikt in de kaolienindustrie. Deze methode moet echter worden uitgevoerd onder sterk zure omstandigheden (pH<3), wat resulteert in hoge bedrijfskosten en gevolgen voor het milieu. Bovendien zijn de chemische eigenschappen van natriumhydrosulfiet onstabiel, waardoor speciale en dure opslag- en transportvoorzieningen nodig zijn.
Thioureumdioxide: (NH2) 2CSO2, TD) is een sterk reductiemiddel, dat de voordelen heeft van een sterk reducerend vermogen, milieuvriendelijkheid, lage ontledingssnelheid, veiligheid en lage kosten van batchproductie. Onoplosbaar Fe3+ in kaolien kan via TD worden gereduceerd tot oplosbaar Fe2+.
Vervolgens kan de witheid van kaolien na filtratie en wassen worden verhoogd. TD is zeer stabiel bij kamertemperatuur en neutrale omstandigheden. Het sterke reductievermogen van TD kan alleen worden verkregen onder omstandigheden van sterke alkaliteit (pH>10) of verwarming (T>70 ° C), wat resulteert in hoge bedrijfskosten en moeilijkheden.
Oxidatie methode
Oxidatiebehandeling omvat het gebruik van ozon, waterstofperoxide, kaliumpermanganaat en natriumhypochloriet om de geadsorbeerde koolstoflaag te verwijderen en de witheid te verbeteren. Het kaolien op de diepere plaats onder de dikkere deklaag is grijs en het ijzer in het kaolien bevindt zich in de reducerende toestand. Gebruik sterke oxidatiemiddelen zoals ozon of natriumhypochloriet om onoplosbaar FeS2 in pyriet te oxideren tot oplosbaar Fe2+, en was vervolgens om Fe2+ uit het systeem te verwijderen.
Zuuruitlogingsmethode
De zure uitloogmethode is het omzetten van de onoplosbare ijzerverontreinigingen in kaolien in oplosbare stoffen in zure oplossingen (zoutzuur, zwavelzuur, oxaalzuur, enz.), waardoor de scheiding van kaolien wordt gerealiseerd. Vergeleken met andere organische zuren wordt oxaalzuur als het meest veelbelovend beschouwd vanwege zijn zuursterkte, goede complexerende eigenschappen en hoog reducerend vermogen. Met oxaalzuur kan het opgeloste ijzer in de vorm van ferro-oxalaat uit de uitloogoplossing worden neergeslagen en door calcineren verder worden verwerkt tot zuiver hematiet. Oxaalzuur kan goedkoop worden verkregen uit andere industriële processen, en tijdens de bakfase van de keramische productie zal eventueel achtergebleven oxalaat in het behandelde materiaal worden afgebroken tot kooldioxide. Veel onderzoekers hebben de resultaten van het oplossen van ijzeroxide met oxaalzuur bestudeerd.
Calcineringsmethode bij hoge temperatuur
Calcineren is het proces waarbij kaolienproducten van speciale kwaliteit worden geproduceerd. Afhankelijk van de behandelingstemperatuur worden twee verschillende soorten gecalcineerd kaolien geproduceerd. Calcineren in het temperatuurbereik van 650-700 ℃ verwijdert de structurele hydroxylgroep, en de ontsnappende waterdamp verbetert de elasticiteit en ondoorzichtigheid van kaolien, wat een ideaal kenmerk is van het aanbrengen van papiercoating. Door kaolien te verwarmen tot 1000-1050 ℃ kan het bovendien niet alleen de schuurbaarheid verhogen, maar ook een witheid van 92-95% verkrijgen.
Chlorering calcineren
IJzer en titanium werden door chlorering uit kleimineralen, vooral kaolien, verwijderd en er werden goede resultaten verkregen. Tijdens het proces van chlorering en calcinering heeft kaoliniet bij hoge temperatuur (700 ℃ - 1000 ℃) dehydroxylering ondergaan om metakaoliniet te vormen, en bij hogere temperaturen worden spinel- en mullietfasen gevormd. Deze transformaties verhogen de hydrofobiciteit, hardheid en grootte van deeltjes door sinteren. De op deze manier behandelde mineralen kunnen in vele industrieën worden gebruikt, zoals papier, PVC, rubber, kunststoffen, lijmen, polijsten en tandpasta. De hogere hydrofobiciteit maakt deze mineralen beter compatibel met organische systemen.
Microbiologische methode
Microbiële zuiveringstechnologie van mineralen is een relatief nieuw onderwerp voor de verwerking van mineralen, inclusief microbiële uitloogtechnologie en microbiële flotatietechnologie. De microbiële uitloogtechnologie van mineralen is een extractietechnologie die gebruik maakt van de diepe interactie tussen micro-organismen en mineralen om het kristalrooster van mineralen te vernietigen en de nuttige componenten op te lossen. Geoxideerde pyriet en andere sulfide-ertsen in kaolien kunnen worden gezuiverd door middel van microbiële extractietechnologie. Veelgebruikte micro-organismen zijn onder meer Thiobacillus ferrooxidans en Fe-reducerende bacteriën. De microbiologische methode heeft lage kosten en lage milieuvervuiling, die de fysische en chemische eigenschappen van kaolien niet zullen beïnvloeden. Het is een nieuwe zuiverings- en bleekmethode met ontwikkelingsperspectieven voor kaolinmineralen.
Samenvatting
De ijzerverwijderings- en bleekbehandeling van kaolien moet de beste methode selecteren op basis van verschillende kleuroorzaken en verschillende toepassingsdoelstellingen, de uitgebreide witheidsprestaties van kaolienmineralen verbeteren en ervoor zorgen dat het een hoge gebruikswaarde en economische waarde heeft. De toekomstige ontwikkelingstrend zou moeten zijn om de kenmerken van de chemische methode, de fysische methode en de microbiologische methode op organische wijze te combineren, om hun voordelen ten volle te benutten en hun nadelen en tekortkomingen te beperken, om een beter witmakend effect te bereiken. Tegelijkertijd is het ook noodzakelijk om het nieuwe mechanisme van verschillende methoden voor het verwijderen van onzuiverheden verder te bestuderen en het proces te verbeteren om de ijzerverwijdering en het bleken van kaolien zich te laten ontwikkelen in de richting van groen, efficiënt en koolstofarm.
Posttijd: 02 maart 2023