Amb propietats físiques i químiques especials, el caolí és un recurs mineral no metàl·lic indispensable en ceràmica, fabricació de paper, cautxú, plàstics, refractaris, refinació de petroli i altres camps tecnològics d'avantguarda industrials i agrícoles i de defensa nacional. La blancor del caolí és un indicador important del seu valor d'aplicació.
Factors que afecten la blancor del caolí
El caolí és una mena d'argila de gra fi o roca d'argila composta principalment per minerals de caolinita. La seva fórmula química cristal·lina és 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Una petita quantitat de minerals no argilosos són quars, feldspat, minerals de ferro, titani, hidròxid i òxids d'alumini, matèria orgànica, etc.
Estructura cristal·lina del caolí
Segons l'estat i la naturalesa de les impureses del caolí, les impureses que causen la disminució de la blancor del caolí es poden dividir en tres categories: carboni orgànic; Elements de pigment, com ara Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, etc; Minerals foscos, com ara biotita, clorita, etc. En general, el contingut de V, Cr, Cu, Mn i altres elements en el caolí és petit, la qual cosa té poc efecte sobre la blancor. La composició mineral i el contingut de ferro i titani són els principals factors que afecten la blancor del caolí. La seva existència no només afectarà la blancor natural del caolí, sinó que també afectarà la seva blancor calcinada. En particular, la presència d'òxid de ferro té un impacte negatiu en el color de l'argila i redueix la seva brillantor i resistència al foc. I fins i tot si la quantitat d'òxid, hidròxid i òxid hidratat d'òxid de ferro és del 0,4%, n'hi ha prou per donar al sediment d'argila un color vermell a groc. Aquests òxids i hidròxids de ferro poden ser hematita (vermell), maghemita (vermell-marró), goethita (groc marró), limonita (taronja), òxid de ferro hidratat (vermell marró), etc. Es pot dir que l'eliminació d'impureses de ferro en caolí té un paper extremadament important en el millor ús del caolí.
Estat d'aparició de l'element ferro
L'estat d'aparició del ferro al caolí és el principal factor que determina el mètode d'eliminació del ferro. Un gran nombre d'estudis creu que el ferro cristal·lí en forma de partícules fines es barreja amb caolí, mentre que el ferro amorf està recobert a la superfície de partícules fines de caolí. Actualment, l'estat d'aparició del ferro al caolí es divideix en dos tipus a casa i a l'estranger: un és en caolinita i minerals accessoris (com ara mica, diòxid de titani i illita), que s'anomena ferro estructural; L'altre està en forma de minerals de ferro independents, anomenats ferro lliure (incloent el ferro superficial, el ferro cristal·lí de gra fi i el ferro amorf).
El ferro eliminat mitjançant l'eliminació del ferro i el blanqueig del caolí és ferro lliure, incloent principalment magnetita, hematita, limonita, siderita, pirita, ilmenita, jarosita i altres minerals; La major part del ferro existeix en forma de limonita col·loïdal altament dispersa, i una petita quantitat en forma de goethita i hematita esfèrica, acicular i irregular.
Mètode d'eliminació del ferro i blanqueig del caolí
Separació d'aigua
Aquest mètode s'utilitza principalment per eliminar minerals detrítics com el quars, el feldspat i la mica, i les impureses més gruixudes com les restes de roca, així com alguns minerals de ferro i titani. Els minerals d'impuresa amb densitat i solubilitat similars al caolí no es poden eliminar, i la millora de la blancor no és relativament òbvia, la qual cosa és adequada per a l'aprofitament i el blanqueig de mineral de caolí de relativament alta qualitat.
Separació magnètica
Les impureses minerals de ferro en el caolí solen ser magnètics febles. Actualment, s'utilitza principalment el mètode de separació magnètica forta d'alt gradient, o els minerals magnètics febles es converteixen en òxid de ferro magnètic fort després de la torrat i després s'eliminen mitjançant el mètode de separació magnètica normal.
Separador magnètic d'anell vertical d'alt gradient
Separador magnètic d'alt gradient per a purins electromagnètics
Separador magnètic superconductor de baixa temperatura
Mètode de flotació
El mètode de flotació s'ha aplicat per tractar el caolí dels dipòsits primaris i secundaris. En el procés de flotació, les partícules de caolinita i mica es separen i els productes purificats són diverses matèries primeres adequades de grau industrial. La separació selectiva per flotació de caolinita i feldspat es realitza normalment en purins amb pH controlat.
Mètode de reducció
El mètode de reducció consisteix a utilitzar un agent reductor per reduir les impureses de ferro (com l'hematita i la limonita) en estat trivalent de caolí a ions de ferro bivalents solubles, que s'eliminen per filtració i rentat. L'eliminació de Fe3+impureses del caolí industrial s'aconsegueix habitualment combinant tecnologia física (separació magnètica, floculació selectiva) i tractament químic en condicions àcides o reductores.
L'hidrosulfit de sodi (Na2S2O4), també conegut com a hidrosulfit de sodi, és eficaç per reduir i lixiviar el ferro del caolí i actualment s'utilitza a la indústria del caolí. No obstant això, aquest mètode s'ha de dur a terme en condicions àcides fortes (pH<3), donant lloc a uns costos operatius elevats i un impacte ambiental. A més, les propietats químiques de l'hidrosulfit de sodi són inestables i requereixen disposicions especials i costoses d'emmagatzematge i transport.
El diòxid de tiourea: (NH2) 2CSO2, TD) és un agent reductor fort, que té els avantatges d'una forta capacitat reductora, respecte al medi ambient, baixa taxa de descomposició, seguretat i baix cost de producció per lots. Fe3+ insoluble en caolí es pot reduir a Fe2+ soluble mitjançant TD.
Posteriorment, la blancor del caolí es pot augmentar després de la filtració i el rentat. TD és molt estable a temperatura ambient i condicions neutres. La forta capacitat de reducció de TD només es pot obtenir en condicions d'alcalinitat forta (pH>10) o escalfament (T>70 ° C), donant lloc a un alt cost d'operació i dificultat.
Mètode d'oxidació
El tractament d'oxidació inclou l'ús d'ozó, peròxid d'hidrogen, permanganat de potassi i hipoclorit de sodi per eliminar la capa de carboni adsorbida per millorar la blancor. El caolí al lloc més profund sota la sobrecàrrega més gruixuda és gris, i el ferro al caolí es troba en estat reductor. Utilitzeu agents oxidants forts com l'ozó o l'hipoclorit de sodi per oxidar FeS2 insoluble en pirita a Fe2+ soluble, i després rentar per eliminar Fe2+ del sistema.
Mètode de lixiviació àcida
El mètode de lixiviació àcida consisteix a transformar les impureses de ferro insolubles del caolí en substàncies solubles en solucions àcides (àcid clorhídric, àcid sulfúric, àcid oxàlic, etc.), aconseguint així la separació del caolí. En comparació amb altres àcids orgànics, l'àcid oxàlic es considera el més prometedor per la seva força àcida, bona propietat complexant i alta capacitat reductora. Amb l'àcid oxàlic, el ferro dissolt es pot precipitar de la solució de lixiviació en forma d'oxalat fèrric i es pot processar més per formar hematita pura mitjançant la calcinació. L'àcid oxàlic es pot obtenir de manera econòmica a partir d'altres processos industrials, i en l'etapa de cocció de la fabricació de ceràmica, qualsevol oxalat residual del material tractat es descompondrà en diòxid de carboni. Molts investigadors han estudiat els resultats de la dissolució d'òxid de ferro amb àcid oxàlic.
Mètode de calcinació a alta temperatura
La calcinació és el procés de producció de productes de caolí de grau especial. Segons la temperatura de tractament, es produeixen dos graus diferents de caolí calcinat. La calcinació en el rang de temperatura de 650-700 ℃ elimina el grup hidroxil estructural i el vapor d'aigua que s'escapa millora l'elasticitat i l'opacitat del caolí, que és un atribut ideal de l'aplicació de recobriment de paper. A més, escalfant el caolí a 1000-1050 ℃, no només pot augmentar l'abradabilitat, sinó que també pot obtenir un 92-95% de blancura.
Calcinació per cloració
El ferro i el titani es van eliminar per cloració dels minerals argilosos, especialment el caolí, i es van obtenir bons resultats. En el procés de cloració i calcinació, a alta temperatura (700 ℃ - 1000 ℃), la caolinita ha sofert una deshidroxilació per formar metacaolinita i, a més temperatura, es formen fases d'espinela i mullita. Aquestes transformacions augmenten la hidrofobicitat, la duresa i la mida de les partícules mitjançant la sinterització. Els minerals tractats d'aquesta manera es poden utilitzar en moltes indústries, com ara paperera, PVC, cautxú, plàstics, adhesius, poliment i pasta de dents. La major hidrofobicitat fa que aquests minerals siguin més compatibles amb els sistemes orgànics.
Mètode microbiològic
La tecnologia de purificació microbiana de minerals és un tema relativament nou de processament de minerals, inclosa la tecnologia de lixiviació microbiana i la tecnologia de flotació microbiana. La tecnologia de lixiviació microbiana de minerals és una tecnologia d'extracció que utilitza la interacció profunda entre microorganismes i minerals per destruir la xarxa cristal·lina dels minerals i dissoldre els components útils. La pirita oxidada i altres minerals de sulfur continguts en el caolí es poden purificar mitjançant tecnologia d'extracció microbiana. Els microorganismes utilitzats habitualment inclouen Thiobacillus ferrooxidans i bacteris reductors de Fe. El mètode microbiològic té un baix cost i una baixa contaminació ambiental, que no afectarà les propietats físiques i químiques del caolí. És un nou mètode de purificació i blanquejament amb perspectives de desenvolupament de minerals de caolí.
Resum
El tractament d'eliminació de ferro i blanquejament del caolí ha de seleccionar el millor mètode segons diferents causes de color i diferents objectius d'aplicació, millorar el rendiment complet de la blancor dels minerals del caolí i fer que tingui un alt valor d'ús i un valor econòmic. La tendència de desenvolupament futura hauria de ser combinar orgànicament les característiques del mètode químic, el mètode físic i el mètode microbiològic, per tal d'aprofitar al màxim els seus avantatges i limitar els seus inconvenients i deficiències, per tal d'aconseguir un millor efecte blanquejador. Al mateix temps, també cal estudiar més el nou mecanisme de diversos mètodes d'eliminació d'impureses i millorar el procés per fer que l'eliminació del ferro i el blanquejament del caolí es desenvolupin en la direcció del verd, eficient i baix en carboni.
Hora de publicació: Mar-02-2023