Дзякуючы асаблівым фізічным і хімічным уласцівасцям, каолін з'яўляецца незаменным неметалічным мінеральным рэсурсам у кераміцы, вытворчасці паперы, гумы, пластмас, вогнеўпораў, нафтаперапрацоўцы і іншых прамысловых, сельскагаспадарчых і абаронных перадавых тэхналагічных галінах. Беласць каоліну з'яўляецца важным паказчыкам яго прымянення.
Фактары, якія ўплываюць на беласць каоліну
Каалін — гэта дробназярністая гліна або гліністая парода, якая ў асноўным складаецца з мінералаў каолініту. Яго крыштальна-хімічная формула — 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Невялікая колькасць негліністым мінералаў — гэта кварц, палявы шпат, мінералы жалеза, тытан, гідраксід і аксіды алюмінію, арганічныя рэчывы і г.д.
Крышталічная структура каоліну
У залежнасці ад стану і характару прымешак у каоліне, прымешкі, якія выклікаюць зніжэнне беласці каоліну, можна падзяліць на тры катэгорыі: арганічны вуглярод; пігментныя элементы, такія як Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn і г.д.; цёмныя мінералы, такія як біятыт, хларыт і г.д. Як правіла, утрыманне V, Cr, Cu, Mn і іншых элементаў у каоліне невялікае, што мала ўплывае на беласць. Мінеральны склад і ўтрыманне жалеза і тытана з'яўляюцца асноўнымі фактарамі, якія ўплываюць на беласць каоліну. Іх прысутнасць не толькі ўплывае на натуральную беласць каоліну, але і ўплывае на яго кальцынаваную беласць. У прыватнасці, прысутнасць аксіду жалеза негатыўна ўплывае на колер гліны і зніжае яе бляск і вогнеўстойлівасць. І нават калі колькасць аксіду, гідраксіду і гідратаванага аксіду аксіду жалеза складае 0,4%, гэтага дастаткова, каб надаць глінянаму асадку чырвоны або жоўты колер. Гэтыя аксіды і гідраксіды жалеза могуць быць гематытам (чырвоны), маггемітам (чырвона-карычневы), гётытам (карычнева-жоўты), ліманітам (аранжавы), гідратаваным аксідам жалеза (карычнева-чырвоны) і г.д. Можна сказаць, што выдаленне прымешак жалеза ў каоліне адыгрывае надзвычай важную ролю ў лепшым выкарыстанні каоліну.
Стан элемента жалеза
Стан жалеза ў каоліне з'яўляецца асноўным фактарам, які вызначае метад выдалення жалеза. Вялікая колькасць даследаванняў лічыць, што крышталічнае жалеза ў выглядзе дробных часціц змешана з каолінам, у той час як аморфнае жалеза пакрывае паверхню дробных часціц каоліну. У цяперашні час стан жалеза ў каоліне падзяляецца на два тыпы ў краіне і за мяжой: адзін знаходзіцца ў каолініце і дапаможных мінералах (такіх як слюда, дыяксід тытана і іліт), які называецца структурным жалезам; другі знаходзіцца ў выглядзе незалежных жалезных мінералаў, якія называюцца свабодным жалезам (у тым ліку павярхоўнае жалеза, дробназярністае крышталічнае жалеза і аморфнае жалеза).
Жалеза, якое выдаляецца шляхам выдалення жалеза і адбельвання каоліну, — гэта свабоднае жалеза, якое ў асноўным уключае магнетыт, гематыт, ліманіт, сідэрыт, пірыт, ільменіт, яразіт і іншыя мінералы; большая частка жалеза існуе ў выглядзе высокадысперснага калоіднага ліманіту, а невялікая колькасць — у выглядзе сферычнага, ігольчастага і няправільнага гётыту і гематыту.
Метад выдалення жалеза і адбельвання каоліну
Падзел вады
Гэты метад у асноўным выкарыстоўваецца для выдалення абломкаў мінералаў, такіх як кварц, палявы шпат і слюда, і больш буйных прымешак, такіх як абломкі горных парод, а таксама некаторых жалезных і тытанавых мінералаў. Прымесныя мінералы з падобнай шчыльнасцю і растваральнасцю да каоліну немагчыма выдаліць, і паляпшэнне белізны адносна непрыкметнае, што падыходзіць для ўзбагачэння і адбельвання адносна высакаякаснай каолінавай руды.
Магнітная сепарацыя
Прымешкі жалезных мінералаў у каоліне звычайна маюць слабыя магнітныя ўласцівасці. У цяперашні час у асноўным выкарыстоўваецца метад высокаградыентнага моцнамагнітнага падзелу, альбо слабамагнітныя мінералы пасля абпалу пераўтвараюцца ў моцнамагнітны аксід жалеза, а затым выдаляюцца звычайным метадам магнітнага падзелу.
Вертыкальны кальцавы магнітны сепаратар з высокім градыентам
Высокаградыентны магнітны сепаратар для электрамагнітнай пульпы
Нізкатэмпературны звышправодны магнітны сепаратар
Метад флотацыі
Метад флотацыі ўжываецца для апрацоўкі каоліну з першасных і другасных радовішчаў. У працэсе флотацыі часціцы каолініту і слюды аддзяляюцца, і ачышчаныя прадукты ўяўляюць сабой некалькі прыдатных прамысловай сыравіны. Селектыўнае флотацыйнае аддзяленне каолініту і палявога шпату звычайна праводзіцца ў пульпе з кантраляваным pH.
Метад рэдукцыі
Метад аднаўлення заключаецца ў выкарыстанні аднаўляльніка для аднаўлення прымешак жалеза (такіх як гематыт і ліманіт) у трохвалентным стане каоліну да растваральных іёнаў двухвалентнага жалеза, якія выдаляюцца фільтраваннем і прамываннем. Выдаленне прымешак Fe3+ з прамысловага каоліну звычайна дасягаецца спалучэннем фізічных тэхналогій (магнітнае аддзяленне, селектыўная флокуляцыя) і хімічнай апрацоўкі ў кіслых або аднаўленчых умовах.
Гідрасульфіт натрыю (Na2S2O4), таксама вядомы як гідрасульфіт натрыю, эфектыўна аднаўляе і вымывае жалеза з каоліну і ў цяперашні час выкарыстоўваецца ў каолінавай прамысловасці. Аднак гэты метад павінен праводзіцца ў моцна кіслых умовах (pH <3), што прыводзіць да высокіх эксплуатацыйных выдаткаў і ўздзеяння на навакольнае асяроддзе. Акрамя таго, хімічныя ўласцівасці гідрасульфіту натрыю нестабільныя, што патрабуе спецыяльных і дарагіх мер захоўвання і транспарціроўкі.
Дыяксід тыямачавіны: (NH2)2CSO2, ТД) — моцны аднаўляльнік, які мае такія перавагі, як высокая аднаўляльная здольнасць, экалагічнасць, нізкая хуткасць раскладання, бяспека і нізкі кошт серыйнай вытворчасці. Нерастваральны Fe3+ у каоліне можна аднавіць да растваральнага Fe2+ праз ТД.
Пасля фільтравання і прамывання беласць каоліну можа быць павялічана. ТД вельмі стабільны пры пакаёвай тэмпературы і нейтральных умовах. Моцная аднаўленчая здольнасць ТД можа быць атрымана толькі ва ўмовах высокай шчолачнасці (pH > 10) або награвання (T > 70 °C), што прыводзіць да высокіх эксплуатацыйных выдаткаў і складанасцей.
Метад акіслення
Акісляльная апрацоўка ўключае выкарыстанне азону, перакісу вадароду, перманганата калію і гіпахларыту натрыю для выдалення адсарбаванага вугляроднага пласта і паляпшэння белізны. Каалін у больш глыбокім месцы пад больш тоўстым пластом пакрыцця мае шэры колер, а жалеза ў каоліне знаходзіцца ў аднаўленчым стане. Выкарыстоўвайце моцныя акісляльнікі, такія як азон або гіпахларыт натрыю, для акіслення нерастваральнага FeS2 у пірыце да растваральнага Fe2+, а затым прамыйце, каб выдаліць Fe2+ з сістэмы.
Метад кіслотнага вылугвання
Метад кіслотнага вылугавання заключаецца ў пераўтварэнні нерастваральных прымешак жалеза ў каоліне ў растваральныя рэчывы ў кіслых растворах (саляная кіслата, серная кіслата, шчаўевая кіслата і г.д.), такім чынам ажыццяўляючы аддзяленне ад каоліну. У параўнанні з іншымі арганічнымі кіслотамі, шчаўевая кіслата лічыцца найбольш перспектыўнай дзякуючы сваёй кіслотнай сіле, добрым комплексаўтваральным уласцівасцям і высокай аднаўленчай здольнасці. З дапамогай шчаўевай кіслаты растворанае жалеза можа быць асаджана з раствора для вылугавання ў выглядзе аксалату жалеза і далей перапрацоўвацца для атрымання чыстага гематыту шляхам кальцынацыі. Шчаўевую кіслату можна атрымаць танна з іншых прамысловых працэсаў, а на стадыі абпалу керамічнай вытворчасці любы рэшткавы аксалат у апрацаваным матэрыяле будзе раскладацца на вуглякіслы газ. Многія даследчыкі вывучалі вынікі растварэння аксіду жалеза шчаўевай кіслатой.
Метад кальцынацыі пры высокай тэмпературы
Кальцынацыя - гэта працэс вытворчасці прадуктаў з кааліну спецыяльнага гатунку. У залежнасці ад тэмпературы апрацоўкі атрымліваюць два розныя гатункі кальцынаванага кааліну. Кальцынацыя ў дыяпазоне тэмператур 650-700 ℃ выдаляе структурную гідраксільную групу, а вылучаемая вадзяная пара павышае эластычнасць і непразрыстасць кааліну, што з'яўляецца ідэальным уласцівасцю для нанясення пакрыцця на паперу. Акрамя таго, награванне кааліну да 1000-1050 ℃ дазваляе не толькі павялічыць сціральнасць, але і дасягнуць 92-95% беласці.
Хлараванне кальцынацыі
Жалеза і тытан былі выдалены з гліністых мінералаў, асабліва каоліну, шляхам хларавання, і былі атрыманы добрыя вынікі. У працэсе хларавання і кальцынацыі пры высокай тэмпературы (700 ℃ - 1000 ℃) каолініт падвяргаецца дэгідраксіляванню з утварэннем метакаалініту, а пры больш высокай тэмпературы ўтвараюцца фазы шпінелі і муліту. Гэтыя пераўтварэнні павялічваюць гідрафобнасць, цвёрдасць і памер часціц шляхам спякання. Мінералы, апрацаваныя такім чынам, могуць выкарыстоўвацца ў многіх галінах прамысловасці, такіх як папера, ПВХ, гума, пластмасы, клеі, паліроўка і зубная паста. Больш высокая гідрафобнасць робіць гэтыя мінералы больш сумяшчальнымі з арганічнымі сістэмамі.
Мікрабіялагічны метад
Мікробная тэхналогія ачысткі мінералаў — гэта адносна новая тэма ў галіне апрацоўкі карысных выкапняў, у тым ліку тэхналогія мікробнага вылугавання і тэхналогія мікробнай флотацыі. Тэхналогія мікробнага вылугавання мінералаў — гэта тэхналогія экстракцыі, якая выкарыстоўвае глыбокае ўзаемадзеянне паміж мікраарганізмамі і мінераламі для разбурэння крышталічнай рашоткі мінералаў і растварэння карысных кампанентаў. Акіслены пірыт і іншыя сульфідныя руды, якія змяшчаюцца ў каоліне, можна ачысціць з дапамогай тэхналогіі мікробнай экстракцыі. Сярод распаўсюджаных мікраарганізмаў — Thiobacillus ferrooxidans і жалезааднаўляльныя бактэрыі. Мікрабіялагічны метад мае нізкі кошт і нізкае забруджванне навакольнага асяроддзя, што не ўплывае на фізічныя і хімічныя ўласцівасці каоліну. Гэта новы метад ачысткі і адбельвання з перспектывамі развіцця мінералаў каоліну.
Кароткі змест
Для выдалення жалеза і адбельвання каоліну неабходна выбраць найлепшы метад у залежнасці ад розных прычын змены колеру і розных мэтаў прымянення, палепшыць комплексныя характарыстыкі беласці каолінавых мінералаў і зрабіць яго больш карысным і эканамічным. Тэндэнцыяй далейшага развіцця павінна быць спалучэнне характарыстык хімічных, фізічных і мікрабіялагічных метадаў арганічным спосабам, каб у поўнай меры выкарыстаць іх перавагі і абмежаваць іх недахопы і хібы, каб дасягнуць лепшага эфекту адбельвання. У той жа час неабходна далей вывучаць новыя механізмы розных метадаў выдалення прымешак і ўдасканальваць працэс, каб выдаленне жалеза і адбельванне каоліну развіваліся ў напрамку экалагічна чыстых, эфектыўных і нізкавугляродных тэхналогій.
Час публікацыі: 02 сакавіка 2023 г.