Kaolin, özel fiziksel ve kimyasal özellikleriyle seramik, kağıt yapımı, kauçuk, plastik, refrakter, petrol rafinerisi ve diğer endüstriyel, tarımsal ve ulusal savunma ileri teknoloji alanlarında vazgeçilmez bir metalik olmayan mineral kaynağıdır. Kaolinin beyazlığı uygulama değerinin önemli bir göstergesidir.
Kaolinin beyazlığını etkileyen faktörler
Kaolin, esas olarak kaolinit minerallerinden oluşan bir tür ince taneli kil veya kil kayasıdır. Kristal kimyasal formülü 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O'dur. Kil dışı minerallerin az bir kısmı kuvars, feldspat, demir mineralleri, titanyum, alüminyum hidroksit ve oksitler, organik madde vb.'dir.
Kaolinin kristal yapısı
Kaolindeki safsızlıkların durumuna ve niteliğine göre kaolinin beyazlığının azalmasına neden olan safsızlıklar üç kategoriye ayrılabilir: organik karbon; Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn vb. gibi pigment elementleri; Biyotit, klorit vb. gibi koyu renkli mineraller. Genel olarak kaolindeki V, Cr, Cu, Mn ve diğer elementlerin içeriği küçüktür ve bu durumun beyazlığa etkisi çok azdır. Demir ve titanyumun mineral bileşimi ve içeriği kaolinin beyazlığını etkileyen ana faktörlerdir. Bunların varlığı sadece kaolinin doğal beyazlığını etkilemekle kalmayacak, aynı zamanda kalsine beyazlığını da etkileyecektir. Özellikle demir oksidin varlığı kilin rengini olumsuz yönde etkiler, parlaklığını ve yangına dayanıklılığını azaltır. Ve demir oksidin oksit, hidroksit ve hidratlı oksit miktarı %0,4 olsa bile kil çökeltisine kırmızıdan sarıya bir renk vermesi yeterlidir. Bu demir oksitler ve hidroksitler hematit (kırmızı), maghemit (kırmızı-kahverengi), goetit (kahverengimsi sarı), limonit (turuncu), hidratlı demir oksit (kahverengimsi kırmızı) vb. olabilir. Demir safsızlıklarının giderilmesinin sağlandığı söylenebilir. Kaolin'in daha iyi kullanılmasında kaolinin içinde bulunan maddeler son derece önemli bir rol oynar.
Demir elementinin oluşum durumu
Kaolinde demirin bulunma durumu, demirin uzaklaştırılma yöntemini belirleyen ana faktördür. Çok sayıda çalışma, ince parçacıklar formundaki kristal demirin kaolen içerisine karıştırıldığına, amorf demirin ise ince kaolin parçacıklarının yüzeyinde kaplandığına inanmaktadır. Günümüzde kaolindeki demirin oluşum durumu yurt içinde ve yurt dışında iki türe ayrılmaktadır: Biri yapısal demir olarak adlandırılan kaolinit ve yardımcı mineraller (mika, titanyum dioksit ve illit gibi); Diğeri ise serbest demir adı verilen bağımsız demir mineralleri formundadır (yüzey demiri, ince taneli kristal demir ve amorf demir dahil).
Demirin çıkarılması ve kaolinin beyazlatılması yoluyla çıkarılan demir, esas olarak manyetit, hematit, limonit, siderit, pirit, ilmenit, jarosit ve diğer mineralleri içeren serbest demirdir; Demirin çoğu oldukça dağılmış kolloidal limonit formunda ve az miktarda küresel, iğnemsi ve düzensiz götit ve hematit formunda bulunur.
Kaolinin demir çıkarma ve beyazlatma yöntemi
Su ayırma
Bu yöntem temel olarak kuvars, feldspat ve mika gibi kırıntılı mineralleri ve kaya döküntüsü gibi daha kaba yabancı maddeleri ve ayrıca bazı demir ve titanyum minerallerini uzaklaştırmak için kullanılır. Kaolin ile benzer yoğunluğa ve çözünürlüğe sahip safsızlık mineralleri giderilemez ve beyazlık gelişimi nispeten belirgin değildir; bu, nispeten yüksek kaliteli kaolin cevherinin zenginleştirilmesi ve beyazlatılması için uygundur.
Manyetik ayırma
Kaolindeki demir minerali safsızlıkları genellikle zayıf manyetiktir. Şu anda, esas olarak yüksek gradyanlı güçlü manyetik ayırma yöntemi kullanılmaktadır veya zayıf manyetik mineraller, kavurma sonrasında güçlü manyetik demir okside dönüştürülmekte ve daha sonra sıradan manyetik ayırma yöntemiyle uzaklaştırılmaktadır.
Dikey halkalı yüksek gradyanlı manyetik ayırıcı
Elektromanyetik bulamaç için yüksek gradyanlı manyetik ayırıcı
Düşük sıcaklıkta süper iletken manyetik ayırıcı
Flotasyon yöntemi
Flotasyon yöntemi, kaolini birincil ve ikincil yataklardan arıtmak için uygulanmıştır. Flotasyon işleminde kaolinit ve mika parçacıkları ayrılır ve saflaştırılan ürünler, çeşitli uygun endüstriyel sınıf hammaddelerdir. Kaolinit ve feldispatın seçici flotasyonla ayrılması genellikle kontrollü pH ile bulamaç içinde gerçekleştirilir.
Azaltma yöntemi
İndirgeme yöntemi, kaolinin üç değerlikli durumundaki demir yabancı maddelerini (hematit ve limonit gibi), filtrasyon ve yıkama yoluyla uzaklaştırılan çözünebilir iki değerlikli demir iyonlarına indirgemek için bir indirgeyici madde kullanmaktır. Fe3+ safsızlıklarının endüstriyel kaolinden uzaklaştırılması genellikle fiziksel teknoloji (manyetik ayırma, seçici flokülasyon) ve asidik veya indirgeyici koşullar altında kimyasal arıtmanın birleştirilmesiyle elde edilir.
Sodyum hidrosülfit olarak da bilinen sodyum hidrosülfit (Na2S2O4), kaolinden demirin indirgenmesinde ve süzülmesinde etkilidir ve şu anda kaolin endüstrisinde kullanılmaktadır. Ancak bu yöntemin güçlü asidik koşullar altında (pH<3) gerçekleştirilmesi gerekir, bu da yüksek işletme maliyetlerine ve çevresel etkiye neden olur. Ayrıca sodyum hidrosülfitin kimyasal özellikleri kararsızdır ve özel ve pahalı depolama ve taşıma düzenlemeleri gerektirir.
Tiyoüre dioksit: (NH2) 2CSO2, TD), güçlü indirgeme kabiliyeti, çevre dostu olma, düşük ayrışma oranı, güvenlik ve düşük seri üretim maliyeti avantajlarına sahip güçlü bir indirgeyici maddedir. Kaolinde çözünmeyen Fe3+, TD yoluyla çözünür Fe2+'ya indirgenebilir.
Daha sonra filtrasyon ve yıkama sonrasında kaolinin beyazlığı arttırılabilir. TD oda sıcaklığında ve nötr koşullarda çok kararlıdır. TD'nin güçlü indirgeme yeteneği yalnızca güçlü alkalilik (pH>10) veya ısıtma (T>70 ° C) koşulları altında elde edilebilir, bu da yüksek işletme maliyetine ve zorluğa neden olur.
Oksidasyon yöntemi
Oksidasyon işlemi, beyazlığı iyileştirmek amacıyla adsorbe edilmiş karbon tabakasını çıkarmak için ozon, hidrojen peroksit, potasyum permanganat ve sodyum hipoklorit kullanımını içerir. Daha kalın örtünün altında daha derindeki kaolin gri renktedir ve kaolindeki demir indirgeyici durumdadır. Pirit içindeki çözünmeyen FeS2'yi çözünür Fe2+'ya oksitlemek için ozon veya sodyum hipoklorit gibi güçlü oksitleyici maddeler kullanın ve ardından Fe2+'yi sistemden çıkarmak için yıkayın.
Asit liç yöntemi
Asit liç yöntemi, kaolindeki çözünmeyen demir safsızlıklarını asidik çözeltilerde (hidroklorik asit, sülfürik asit, oksalik asit vb.) çözünür maddelere dönüştürerek kaolinden ayırmayı gerçekleştirmektir. Diğer organik asitlerle karşılaştırıldığında oksalik asit, asit kuvveti, iyi kompleks oluşturma özelliği ve yüksek indirgeme yeteneği nedeniyle en umut verici olarak kabul edilir. Oksalik asit ile çözünmüş demir, liç çözeltisinden demirli oksalat formunda çökeltilebilir ve kalsinasyon yoluyla saf hematit oluşturmak üzere daha fazla işlenebilir. Oksalik asit, diğer endüstriyel işlemlerden ucuza elde edilebilir ve seramik üretiminin pişirme aşamasında, işlenen malzemede kalan oksalat, karbondioksite ayrıştırılacaktır. Birçok araştırmacı demir oksidin oksalik asitle çözülmesinin sonuçlarını inceledi.
Yüksek sıcaklıkta kalsinasyon yöntemi
Kalsinasyon, özel kalite kaolin ürünlerinin üretilmesi işlemidir. Arıtma sıcaklığına göre iki farklı kalitede kalsine kaolin üretilir. 650-700°C sıcaklık aralığında kalsinasyon, yapısal hidroksil grubunu ortadan kaldırır ve kaçan su buharı, kağıt kaplama uygulamasının ideal bir özelliği olan kaolinin elastikiyetini ve opaklığını arttırır. Ayrıca kaolin 1000-1050 °C'de ısıtılarak sadece aşınabilirliği arttırmakla kalmaz, aynı zamanda %92-95 beyazlık da elde edilir.
Klorlama kalsinasyonu
Kil minerallerinden özellikle kaolinden demir ve titanyum klorlama yoluyla uzaklaştırılmış ve iyi sonuçlar elde edilmiştir. Klorlama ve kalsinasyon işleminde, yüksek sıcaklıkta (700 °C - 1000 °C) kaolinit dehidroksilasyona uğrayarak metakaolinite dönüşür, daha yüksek sıcaklıkta ise spinel ve müllit fazları oluşur. Bu dönüşümler sinterleme yoluyla parçacıkların hidrofobikliğini, sertliğini ve boyutunu arttırır. Bu şekilde işlenen mineraller kağıt, PVC, kauçuk, plastik, yapıştırıcılar, cilalama ve diş macunu gibi birçok endüstride kullanılabilir. Daha yüksek hidrofobiklik, bu mineralleri organik sistemlerle daha uyumlu hale getirir.
Mikrobiyolojik yöntem
Minerallerin mikrobiyal saflaştırma teknolojisi, mikrobiyal liç teknolojisi ve mikrobiyal flotasyon teknolojisini içeren nispeten yeni bir maden işleme konusudur. Minerallerin mikrobiyal liç teknolojisi, minerallerin kristal kafesini yok etmek ve faydalı bileşenleri çözmek için mikroorganizmalar ve mineraller arasındaki derin etkileşimi kullanan bir ekstraksiyon teknolojisidir. Kaolinde bulunan oksitlenmiş pirit ve diğer sülfit cevherleri mikrobiyal ekstraksiyon teknolojisiyle saflaştırılabilir. Yaygın olarak kullanılan mikroorganizmalar arasında Thiobacillus ferrooxidans ve Fe indirgeyen bakteriler bulunur. Mikrobiyolojik yöntem, kaolinin fiziksel ve kimyasal özelliklerini etkilemeyecek şekilde düşük maliyetli ve düşük çevre kirliliğine sahiptir. Kaolin mineralleri için gelişme potansiyeli olan yeni bir saflaştırma ve beyazlatma yöntemidir.
Özet
Kaolinin demir giderme ve beyazlatma işleminde, farklı renk nedenlerine ve farklı uygulama hedeflerine göre en iyi yöntemin seçilmesi, kaolin minerallerinin kapsamlı beyazlık performansının iyileştirilmesi ve yüksek kullanım değerine ve ekonomik değere sahip olması gerekir. Gelecekteki gelişme eğilimi, daha iyi beyazlatma etkisi elde etmek için kimyasal yöntemin, fiziksel yöntemin ve mikrobiyolojik yöntemin özelliklerini organik olarak birleştirmek, böylece avantajlarından tam anlamıyla yararlanmak ve dezavantajlarını ve eksikliklerini sınırlamak olmalıdır. Aynı zamanda, çeşitli safsızlık giderim yöntemlerinin yeni mekanizmalarının daha fazla araştırılması ve kaolinin demir giderimi ve beyazlatılmasının yeşil, verimli ve düşük karbon yönünde gelişmesini sağlamak için sürecin iyileştirilmesi de gereklidir.
Gönderim zamanı: Mar-02-2023