Met spesiale fisiese en chemiese eienskappe is kaolien 'n onontbeerlike nie-metaalagtige minerale hulpbron in keramiek, papiervervaardiging, rubber, plastiek, vuurvaste materiale, petroleumraffinering en ander industriële en landbou- en nasionale verdedigingstegnologievelde. Die witheid van kaolien is 'n belangrike aanduiding van die toepassingswaarde daarvan.
Faktore wat die witheid van kaolien beïnvloed
Kaolien is 'n soort fynkorrelrige klei of klei-rots wat hoofsaaklik uit kaolinietminerale bestaan. Die kristalchemiese formule is 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. 'n Klein hoeveelheid nie-kleiminerale is kwarts, veldspaat, ysterminerale, titanium, aluminiumhidroksied en -oksiede, organiese materiaal, ens.
Kristallyne struktuur van kaolien
Volgens die toestand en aard van onsuiwerhede in kaolien, kan die onsuiwerhede wat die afname in witheid van kaolien veroorsaak, in drie kategorieë verdeel word: organiese koolstof; Pigmentelemente, soos Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, ens.; Donker minerale, soos biotiet, chloriet, ens. Oor die algemeen is die inhoud van V, Cr, Cu, Mn en ander elemente in kaolien klein, wat min effek op witheid het. Die mineraalsamestelling en inhoud van yster en titanium is die belangrikste faktore wat die witheid van kaolien beïnvloed. Hul teenwoordigheid sal nie net die natuurlike witheid van kaolien beïnvloed nie, maar ook die gekalsineerde witheid daarvan. In die besonder het die teenwoordigheid van ysteroksied 'n negatiewe impak op die kleur van klei en verminder die helderheid en brandweerstand daarvan. En selfs al is die hoeveelheid oksied, hidroksied en gehidreerde oksied van ysteroksied 0.4%, is dit genoeg om die kleisediment rooi tot geel kleur te gee. Hierdie ysteroksiede en hidroksiede kan hematiet (rooi), maghemiet (rooibruin), goethiet (bruingeel), limoniet (oranje), gehidreerde ysteroksied (bruinerige rooi), ens. wees. Daar kan gesê word dat die verwydering van ysteronsuiwerhede in kaolien 'n uiters belangrike rol speel in die beter benutting van kaolien.
Voorkomsstatus van ysterelement
Die voorkomsstatus van yster in kaolien is die hooffaktor wat die metode van ysterverwydering bepaal. 'n Groot aantal studies glo dat kristallyne yster in die vorm van fyn deeltjies in kaolien gemeng word, terwyl amorfe yster op die oppervlak van fyn deeltjies van kaolien bedek word. Tans word die voorkomsstatus van yster in kaolien in twee tipes tuis en in die buiteland verdeel: een is in kaoliniet en bykomende minerale (soos mika, titaandioksied en illiet), wat strukturele yster genoem word; die ander is in die vorm van onafhanklike ysterminerale, wat vry yster genoem word (insluitend oppervlakyster, fynkorrelrige kristallyne yster en amorfe yster).
Die yster wat verwyder word deur ysterverwydering en witmaak van kaolien is vry yster, hoofsaaklik insluitend magnetiet, hematiet, limoniet, sideriet, piriet, ilmeniet, jarosiet en ander minerale; Meeste yster bestaan in die vorm van hoogs verspreide kolloïdale limoniet, en 'n klein hoeveelheid in die vorm van sferiese, naaldvormige en onreëlmatige goethiet en hematiet.
Ysterverwydering en witmaakmetode van kaolien
Waterskeiding
Hierdie metode word hoofsaaklik gebruik om detritale minerale soos kwarts, veldspaat en mika, en growwer onsuiwerhede soos rotsafval, sowel as sommige yster- en titaniumminerale te verwyder. Onsuiwerheidsminerale met soortgelyke digtheid en oplosbaarheid as kaolien kan nie verwyder word nie, en die witheidverbetering is relatief nie opvallend nie, wat geskik is vir die veredeling en witmaak van relatief hoë kwaliteit kaolienerts.
Magnetiese skeiding
Ystermineraal-onsuiwerhede in kaolien is gewoonlik swak magneties. Tans word die hoëgradiënt sterk magnetiese skeidingsmetode hoofsaaklik gebruik, of die swak magnetiese minerale word na roostering omgeskakel in sterk magnetiese ysteroksied, en dan verwyder deur die gewone magnetiese skeidingsmetode.
Vertikale ring hoë gradiënt magnetiese skeier
Hoëgradiënt magnetiese skeier vir elektromagnetiese slurry
Lae temperatuur supergeleidende magnetiese skeier
Flotasiemetode
Die flotasiemetode is toegepas om kaolien uit primêre en sekondêre neerslae te behandel. In die flotasieproses word kaoliniet- en mika-deeltjies geskei, en die gesuiwerde produkte is verskeie geskikte industriële graad grondstowwe. Die selektiewe flotasieskeiding van kaoliniet en veldspaat word gewoonlik in die slurry met beheerde pH uitgevoer.
Verminderingsmetode
Die reduksiemetode is om 'n reduseermiddel te gebruik om die ysteronsuiwerhede (soos hematiet en limoniet) in die driewaardige toestand van kaolien tot oplosbare tweewaardige ysterione te verminder, wat deur filtrasie en was verwyder word. Die verwydering van Fe3+onsuiwerhede uit industriële kaolien word gewoonlik bereik deur fisiese tegnologie (magnetiese skeiding, selektiewe flokkulasie) en chemiese behandeling onder suur of reduseertoestande te kombineer.
Natriumhidrosulfiet (Na2S2O4), ook bekend as natriumhidrosulfiet, is effektief in die vermindering en uitloging van yster uit kaolien, en word tans in die kaolienbedryf gebruik. Hierdie metode moet egter onder sterk suur toestande (pH<3) uitgevoer word, wat hoë bedryfskoste en omgewingsimpak tot gevolg het. Boonop is die chemiese eienskappe van natriumhidrosulfiet onstabiel, wat spesiale en duur bergings- en vervoerreëlings vereis.
Tioureumdioksied: (NH2) 2CSO2, TD) is 'n sterk reduseermiddel wat die voordele van sterk reduseervermoë, omgewingsvriendelikheid, lae ontbindingstempo, veiligheid en lae koste van bondelproduksie het. Onoplosbare Fe3+ in kaolien kan deur TD tot oplosbare Fe2+ gereduseer word.
Vervolgens kan die witheid van kaolien verhoog word na filtrasie en was. TD is baie stabiel by kamertemperatuur en neutrale toestande. Die sterk reduksievermoë van TD kan slegs verkry word onder die toestande van sterk alkaliniteit (pH>10) of verhitting (T>70 °C), wat lei tot hoë bedryfskoste en probleme.
Oksidasiemetode
Oksidasiebehandeling sluit die gebruik van osoon, waterstofperoksied, kaliumpermanganaat en natriumhipochloriet in om die geadsorbeerde koolstoflaag te verwyder om die witheid te verbeter. Die kaolien in die dieper plek onder die dikker oorlaag is grys, en die yster in die kaolien is in die reduserende toestand. Gebruik sterk oksideermiddels soos osoon of natriumhipochloriet om onoplosbare FeS2 in piriet tot oplosbare Fe2+ te oksideer, en was dan om Fe2+ uit die stelsel te verwyder.
Suur uitlogingsmetode
Die suurloogmetode is om die onoplosbare ysteronsuiwerhede in kaolien in oplosbare stowwe in suuroplossings (soutsuur, swaelsuur, oksaalsuur, ens.) te omskep, en sodoende die skeiding van kaolien te bewerkstellig. In vergelyking met ander organiese sure word oksaalsuur as die belowendste beskou vanweë sy suursterkte, goeie komplekseringseienskappe en hoë reduseervermoë. Met oksaalsuur kan die opgeloste yster uit die loogoplossing in die vorm van ysteroksalaat neergeslaan word, en kan verder verwerk word om suiwer hematiet deur kalsinering te vorm. Oksaalsuur kan goedkoop verkry word uit ander industriële prosesse, en in die bakstadium van keramiekvervaardiging sal enige oorblywende oksalaat in die behandelde materiaal in koolstofdioksied ontbind word. Baie navorsers het die resultate van die oplos van ysteroksied met oksaalsuur bestudeer.
Hoë temperatuur kalsinasiemetode
Kalsinering is die proses om spesiale graad kaolienprodukte te vervaardig. Volgens die behandelingstemperatuur word twee verskillende grade gekalsineerde kaolien geproduseer. Kalsinering in die temperatuurreeks van 650-700 ℃ verwyder die strukturele hidroksielgroep, en die ontsnappende waterdamp verbeter die elastisiteit en ondeursigtigheid van kaolien, wat 'n ideale eienskap vir papierbedekkingstoepassings is. Boonop kan kaolien, deur dit by 1000-1050 ℃ te verhit, nie net die afslytbaarheid verhoog nie, maar ook 'n witheid van 92-95% verkry.
Chlorering kalsinasie
Yster en titanium is deur chlorinering uit kleiminerale, veral kaolien, verwyder, en goeie resultate is verkry. In die proses van chlorinering en kalsinering, by hoë temperatuur (700 ℃ - 1000 ℃), het kaoliniet dehidroksilering ondergaan om metakaoliniet te vorm, en by hoër temperatuur word spinel- en mullietfases gevorm. Hierdie transformasies verhoog die hidrofobisiteit, hardheid en grootte van deeltjies deur sintering. Die minerale wat op hierdie manier behandel word, kan in baie industrieë gebruik word, soos papier, PVC, rubber, plastiek, kleefmiddels, poleermiddels en tandepasta. Die hoër hidrofobisiteit maak hierdie minerale meer versoenbaar met organiese stelsels.
Mikrobiologiese metode
Mikrobiese suiweringstegnologie van minerale is 'n relatief nuwe mineraalverwerkingsonderwerp, insluitend mikrobiese uitlogingstegnologie en mikrobiese flotasietegnologie. Die mikrobiese uitlogingstegnologie van minerale is 'n ekstraksietegnologie wat die diep interaksie tussen mikroörganismes en minerale gebruik om die kristalrooster van minerale te vernietig en die nuttige komponente op te los. Geoksideerde piriet en ander sulfiedertse wat in kaolien voorkom, kan deur mikrobiese ekstraksietegnologie gesuiwer word. Algemeen gebruikte mikroörganismes sluit in Thiobacillus ferrooxidans en Fe-reduserende bakterieë. Die mikrobiologiese metode het lae koste en lae omgewingsbesoedeling, wat nie die fisiese en chemiese eienskappe van kaolien sal beïnvloed nie. Dit is 'n nuwe suiwerings- en witmaakmetode met ontwikkelingsvooruitsigte vir kaolienminerale.
Opsomming
Die ysterverwydering en witmaakbehandeling van kaolien moet die beste metode gekies word volgens verskillende kleuroorsake en verskillende toepassingsdoelwitte, die omvattende witmaakprestasie van kaolienminerale verbeter, en dit 'n hoë gebruikswaarde en ekonomiese waarde gee. Die toekomstige ontwikkelingstendens behoort te wees om die eienskappe van chemiese metodes, fisiese metodes en mikrobiologiese metodes organies te kombineer, om hul voordele ten volle te benut en hul nadele en tekortkominge te beperk, om sodoende 'n beter witmaakeffek te bereik. Terselfdertyd is dit ook nodig om die nuwe meganisme van verskeie onsuiwerheidsverwyderingsmetodes verder te bestudeer en die proses te verbeter om die ysterverwydering en witmaak van kaolien in die rigting van groen, doeltreffend en lae koolstof te laat ontwikkel.
Plasingstyd: 2 Maart 2023