Con propiedades físicas e químicas especiais, o caolín é un recurso mineral non metálico indispensable en cerámica, fabricación de papel, caucho, plásticos, refractarios, refino de petróleo e outros campos tecnolóxicos de vangarda industrial e agrícola e de defensa nacional. A brancura do caolín é un indicador importante do seu valor de aplicación.
Factores que afectan a brancura do caolín
O caolín é unha especie de arxila de gran fino ou rocha de arxila composta principalmente por minerais de caolín. A súa fórmula química cristalina é 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Unha pequena cantidade de minerais non arxilosos son o cuarzo, feldespato, minerais de ferro, titanio, hidróxido e óxidos de aluminio, materia orgánica, etc.
Estrutura cristalina do caolín
Segundo o estado e a natureza das impurezas do caolín, as impurezas que causan a diminución da brancura do caolín pódense dividir en tres categorías: carbono orgánico; Elementos pigmentarios, como Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, etc; Minerais escuros, como biotita, clorita, etc. Xeralmente, o contido de V, Cr, Cu, Mn e outros elementos no caolín é pequeno, o que ten pouco efecto sobre a brancura. A composición mineral e o contido de ferro e titanio son os principais factores que afectan a brancura do caolín. A súa existencia non só afectará á brancura natural do caolín, senón que tamén afectará á súa brancura calcinada. En particular, a presenza de óxido de ferro ten un impacto negativo na cor da arxila e reduce o seu brillo e resistencia ao lume. E aínda que a cantidade de óxido, hidróxido e óxido hidratado de óxido de ferro sexa do 0,4%, é suficiente para darlle ao sedimento de arxila cor vermella a amarela. Estes óxidos e hidróxidos de ferro poden ser hematita (vermello), maghemita (vermello-marrón), goethite (amarelo pardo), limonita (laranxa), óxido de ferro hidratado (vermello pardo), etc. Pódese dicir que a eliminación de impurezas de ferro en caolín xoga un papel extremadamente importante no mellor uso do caolín.
Estado de aparición do elemento ferro
O estado de aparición do ferro no caolín é o principal factor que determina o método de eliminación do ferro. Un gran número de estudos cre que o ferro cristalino en forma de partículas finas mestúrase en caolín, mentres que o ferro amorfo está recuberto na superficie de partículas finas de caolín. Na actualidade, o estado de aparición do ferro no caolín divídese en dous tipos na casa e no estranxeiro: un é en caolinita e minerais accesorios (como mica, dióxido de titanio e ilita), que se chama ferro estrutural; O outro está en forma de minerais de ferro independentes, chamados ferro libre (incluíndo o ferro superficial, o ferro cristalino de gran fino e o ferro amorfo).
O ferro eliminado mediante a eliminación do ferro e o branqueamento do caolín é ferro libre, incluíndo principalmente magnetita, hematita, limonita, siderita, pirita, ilmenita, jarosita e outros minerais; A maior parte do ferro existe en forma de limonita coloidal moi dispersa, e unha pequena cantidade en forma de goetita e hematita esféricas, aciculares e irregulares.
Método de eliminación de ferro e branqueamento do caolín
Separación da auga
Este método úsase principalmente para eliminar minerais detríticos como cuarzo, feldespato e mica, e impurezas máis grosas como restos de rochas, así como algúns minerais de ferro e titanio. Os minerais de impurezas con densidade e solubilidade semellantes ao caolín non se poden eliminar, e a mellora da brancura non é relativamente obvia, o que é axeitado para o beneficio e o branqueamento de mineral de caolín de relativamente alta calidade.
Separación magnética
As impurezas minerais de ferro no caolín adoitan ser magnéticas débiles. Na actualidade, utilízase principalmente o método de separación magnética forte de alto gradiente, ou os minerais magnéticos débiles convértense en óxido de ferro magnético forte despois do asado, e despois elimínanse polo método de separación magnética normal.
Separador magnético de alto gradiente de anel vertical
Separador magnético de alto gradiente para purín electromagnético
Separador magnético superconductor de baixa temperatura
Método de flotación
O método de flotación aplicouse para tratar o caolín dos depósitos primarios e secundarios. No proceso de flotación, as partículas de caolinita e mica sepáranse e os produtos purificados son varias materias primas de grao industrial adecuadas. A separación selectiva por flotación de caolinita e feldespato adoita realizarse no purín con pH controlado.
Método de redución
O método de redución consiste en utilizar un axente redutor para reducir as impurezas de ferro (como hematita e limonita) no estado trivalente de caolín a ións de ferro bivalentes solubles, que se eliminan mediante filtración e lavado. A eliminación de Fe3+impurezas do caolín industrial conséguese normalmente combinando tecnoloxía física (separación magnética, floculación selectiva) e tratamento químico en condicións ácidas ou reductoras.
O hidrosulfito de sodio (Na2S2O4), tamén coñecido como hidrosulfito de sodio, é eficaz para reducir e lixiviar o ferro do caolín, e actualmente utilízase na industria do caolín. Non obstante, este método debe levarse a cabo en condicións ácidas fortes (pH<3), o que resulta en altos custos operativos e impacto ambiental. Ademais, as propiedades químicas do hidrosulfito de sodio son inestables, polo que requiren arranxos especiais e caros de almacenamento e transporte.
O dióxido de tiourea: (NH2) 2CSO2, TD) é un forte axente redutor, que ten as vantaxes dunha forte capacidade de redución, respectuoso co medio ambiente, baixa taxa de descomposición, seguridade e baixo custo de produción en lotes. O Fe3+ insoluble no caolín pódese reducir a Fe2+ soluble mediante TD.
Posteriormente, a brancura do caolín pódese aumentar despois da filtración e o lavado. TD é moi estable a temperatura ambiente e condicións neutras. A forte capacidade de redución do TD só se pode obter en condicións de forte alcalinidade (pH>10) ou de quecemento (T>70 °C), o que resulta nun alto custo e dificultade de operación.
Método de oxidación
O tratamento de oxidación inclúe o uso de ozono, peróxido de hidróxeno, permanganato de potasio e hipoclorito de sodio para eliminar a capa de carbono adsorbida para mellorar a brancura. O caolín no lugar máis profundo baixo a sobrecarga máis grosa é gris e o ferro no caolín está en estado reductor. Use axentes oxidantes fortes como o ozono ou hipoclorito de sodio para oxidar FeS2 insoluble en pirita a Fe2+ soluble, e despois lave para eliminar Fe2+ do sistema.
Método de lixiviación ácida
O método de lixiviación ácida consiste en transformar as impurezas de ferro insolubles do caolín en substancias solubles en solucións ácidas (ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido oxálico, etc.), realizando así a separación do caolín. En comparación con outros ácidos orgánicos, o ácido oxálico considérase o máis prometedor pola súa forza ácida, boa propiedade complexante e alta capacidade de redución. Co ácido oxálico, o ferro disolto pode precipitarse a partir da solución de lixiviación en forma de oxalato ferroso e pode ser procesado para formar hematita pura mediante calcinación. O ácido oxálico pódese obter barato doutros procesos industriais e, na fase de cocción da fabricación de cerámica, calquera oxalato residual do material tratado descompoñerase en dióxido de carbono. Moitos investigadores estudaron os resultados da disolución do óxido de ferro con ácido oxálico.
Método de calcinación a alta temperatura
A calcinación é o proceso de produción de produtos de caolín de grao especial. Segundo a temperatura de tratamento, prodúcense dous tipos diferentes de caolín calcinado. A calcinación no rango de temperatura de 650-700 ℃ elimina o grupo hidroxilo estrutural e o vapor de auga que escapa mellora a elasticidade e opacidade do caolín, que é un atributo ideal para a aplicación do revestimento de papel. Ademais, ao quentar caolín a 1000-1050 ℃, non só pode aumentar a abrasabilidade, senón tamén obter un 92-95% de brancura.
Calcinación por cloración
O ferro e o titanio foron eliminados dos minerais de arxila, especialmente do caolín, mediante a cloración, e obtivéronse bos resultados. No proceso de cloración e calcinación, a alta temperatura (700 ℃ - 1000 ℃), a caolinita sufriu deshidroxilación para formar metacaolinita, e a maior temperatura fórmanse as fases de espinela e mullita. Estas transformacións aumentan a hidrofobicidade, a dureza e o tamaño das partículas mediante a sinterización. Os minerais tratados deste xeito pódense empregar en moitas industrias, como papel, PVC, caucho, plásticos, adhesivos, pulidores e pasta de dentes. A maior hidrofobicidade fai que estes minerais sexan máis compatibles cos sistemas orgánicos.
Método microbiolóxico
A tecnoloxía de purificación microbiana dos minerais é un tema relativamente novo de procesamento de minerais, incluíndo tecnoloxía de lixiviación microbiana e tecnoloxía de flotación microbiana. A tecnoloxía de lixiviación microbiana dos minerais é unha tecnoloxía de extracción que utiliza a profunda interacción entre microorganismos e minerais para destruír a rede cristalina dos minerais e disolver os compoñentes útiles. A pirita oxidada e outros minerais de sulfuro contidos no caolín pódense purificar mediante a tecnoloxía de extracción microbiana. Entre os microorganismos de uso común inclúense Thiobacillus ferrooxidans e bacterias redutores de Fe. O método microbiolóxico ten un custo baixo e unha baixa contaminación ambiental, o que non afectará ás propiedades físicas e químicas do caolín. É un novo método de purificación e branqueamento con perspectivas de desenvolvemento de minerais de caolín.
Resumo
O tratamento de eliminación de ferro e branqueamento do caolín precisa seleccionar o mellor método segundo as diferentes causas de cor e diferentes obxectivos de aplicación, mellorar o rendemento de brancura integral dos minerais de caolín e facelo ter un alto valor de uso e valor económico. A tendencia de desenvolvemento futuro debe ser combinar orgánicamente as características do método químico, do método físico e do método microbiolóxico, para dar o máximo partido ás súas vantaxes e limitar as súas desvantaxes e deficiencias, para conseguir un mellor efecto de branqueamento. Ao mesmo tempo, tamén é necesario estudar máis a fondo o novo mecanismo de varios métodos de eliminación de impurezas e mellorar o proceso para que a eliminación de ferro e o branqueamento do caolín se desenvolvan na dirección do verde, eficiente e baixo en carbono.
Hora de publicación: 02-mar-2023