Me veti të veçanta fizike dhe kimike, kaolina është një burim mineral jometalik i domosdoshëm në qeramikë, prodhim letre, gome, plastikë, lëndë zjarrduruese, rafinim nafte dhe fusha të tjera të teknologjisë së përparuar industriale, bujqësore dhe të mbrojtjes kombëtare. Bardhësia e kaolinës është një tregues i rëndësishëm i vlerës së saj të aplikimit.
Faktorët që ndikojnë në bardhësinë e kaolinës
Kaolina është një lloj argjile ose shkëmbi argjilor me kokërr të imët, i përbërë kryesisht nga minerale kaoliniti. Formula e saj kimike kristalore është 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Një sasi e vogël e mineraleve jo-argjilore janë kuarci, feldspati, mineralet e hekurit, titaniumi, hidroksidi dhe oksidet e aluminit, lëndë organike, etj.
Struktura kristalore e kaolinës
Sipas gjendjes dhe natyrës së papastërtive në kaolinë, papastërtitë që shkaktojnë uljen e bardhësisë së kaolinës mund të ndahen në tre kategori: karbon organik; Elemente pigmentesh, si Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, etj; Minerale të errëta, si biotiti, kloriti, etj. Në përgjithësi, përmbajtja e V, Cr, Cu, Mn dhe elementëve të tjerë në kaolinë është e vogël, gjë që ka pak efekt në bardhësi. Përbërja minerale dhe përmbajtja e hekurit dhe titanit janë faktorët kryesorë që ndikojnë në bardhësinë e kaolinës. Ekzistenca e tyre jo vetëm që do të ndikojë në bardhësinë natyrale të kaolinës, por do të ndikojë edhe në bardhësinë e saj të kalcinuar. Në veçanti, prania e oksidit të hekurit ka një ndikim negativ në ngjyrën e argjilës dhe zvogëlon shkëlqimin dhe rezistencën e saj ndaj zjarrit. Dhe edhe nëse sasia e oksidit, hidroksidit dhe oksidit të hidratuar të oksidit të hekurit është 0.4%, kjo është e mjaftueshme për t'i dhënë sedimentit të argjilës ngjyrosje të kuqe në të verdhë. Këto okside dhe hidrokside hekuri mund të jenë hematit (i kuq), maghemit (i kuq-kafe), gëtit (i verdhë kafe), limonit (portokalli), oksid hekuri i hidratuar (i kuq kafe), etj. Mund të thuhet se heqja e papastërtive të hekurit në kaolinë luan një rol jashtëzakonisht të rëndësishëm në përdorimin më të mirë të kaolinës.
Gjendja e ndodhjes së elementit të hekurit
Gjendja e pranisë së hekurit në kaolinë është faktori kryesor që përcakton metodën e largimit të hekurit. Një numër i madh studimesh besojnë se hekuri kristalor në formën e grimcave të imëta është i përzier në kaolinë, ndërsa hekuri amorf është i veshur në sipërfaqen e grimcave të imëta të kaolinës. Aktualisht, gjendja e pranisë së hekurit në kaolinë ndahet në dy lloje brenda dhe jashtë vendit: njëri është në kaolinit dhe minerale ndihmëse (si mika, dioksid titaniumi dhe iliti), i cili quhet hekur strukturor; tjetri është në formën e mineraleve të hekurit të pavarur, të quajtur hekur i lirë (duke përfshirë hekurin sipërfaqësor, hekurin kristalor me kokërr të imët dhe hekurin amorf).
Hekuri i hequr nga heqja e hekurit dhe zbardhja e kaolinës është hekur i lirë, kryesisht duke përfshirë magnetitin, hematitin, limonitin, sideritin, piritin, ilmenitin, jarositin dhe minerale të tjera; Pjesa më e madhe e hekurit ekziston në formën e limonitit koloidal shumë të shpërndarë, dhe një sasi e vogël në formën e goetitit dhe hematitit sferik, acikular dhe të parregullt.
Metoda e heqjes së hekurit dhe zbardhjes së kaolinës
Ndarja e ujit
Kjo metodë përdoret kryesisht për të hequr mineralet e mbeturinave si kuarci, feldspati dhe mika, dhe papastërtitë më të trasha si mbeturinat e shkëmbinjve, si dhe disa minerale hekuri dhe titaniumi. Mineralet e papastërtive me dendësi dhe tretshmëri të ngjashme me kaolinën nuk mund të hiqen, dhe përmirësimi i bardhësisë nuk është relativisht i dukshëm, gjë që është e përshtatshme për pasurimin dhe zbardhjen e xehes së kaolinës me cilësi relativisht të lartë.
Ndarja magnetike
Papastërtitë minerale të hekurit në kaolinë zakonisht janë magnetike të dobëta. Aktualisht, përdoret kryesisht metoda e ndarjes magnetike të fortë me gradient të lartë, ose mineralet magnetike të dobëta shndërrohen në oksid hekuri magnetik të fortë pas pjekjes dhe më pas hiqen me metodën e zakonshme të ndarjes magnetike.
Ndarës magnetik me unazë vertikale me gradient të lartë
Ndarës magnetik me gradient të lartë për slurri elektromagnetik
Ndarës magnetik superpërçues me temperaturë të ulët
Metoda e flotacionit
Metoda e flotacionit është aplikuar për të trajtuar kaolinën nga depozitat primare dhe sekondare. Në procesin e flotacionit, grimcat e kaolinitit dhe mikës ndahen, dhe produktet e pastruara janë disa lëndë të para të përshtatshme industriale. Ndarja selektive e flotacionit të kaolinitit dhe feldspatit zakonisht kryhet në lëng me pH të kontrolluar.
Metoda e reduktimit
Metoda e reduktimit është përdorimi i një agjenti reduktues për të reduktuar papastërtitë e hekurit (si hematiti dhe limoniti) në gjendjen trivalente të kaolinës në jone hekuri bivalente të tretshme, të cilat hiqen me anë të filtrimit dhe larjes. Heqja e papastërtive të Fe3+ nga kaolina industriale zakonisht arrihet duke kombinuar teknologjinë fizike (ndarje magnetike, flokulim selektiv) dhe trajtim kimik në kushte acidike ose reduktuese.
Hidrosulfiti i natriumit (Na2S2O4), i njohur edhe si hidrosulfit natriumi, është efektiv në reduktimin dhe nxjerrjen e hekurit nga kaolina dhe aktualisht përdoret në industrinë e kaolinës. Megjithatë, kjo metodë duhet të kryhet në kushte të forta acidike (pH <3), duke rezultuar në kosto të larta operative dhe ndikim në mjedis. Përveç kësaj, vetitë kimike të hidrosulfitit të natriumit janë të paqëndrueshme, duke kërkuar rregullime të veçanta dhe të kushtueshme për ruajtje dhe transport.
Dioksidi i tiouresë: (NH2)2CSO2, TD) është një agjent reduktues i fortë, i cili ka avantazhet e aftësisë së fortë reduktuese, mirëdashësisë ndaj mjedisit, shkallës së ulët të dekompozimit, sigurisë dhe kostos së ulët të prodhimit në masë. Fe3+ i patretshëm në kaolinë mund të reduktohet në Fe2+ të tretshëm nëpërmjet TD.
Më pas, bardhësia e kaolinës mund të rritet pas filtrimit dhe larjes. TD është shumë e qëndrueshme në temperaturë ambienti dhe kushte neutrale. Aftësia e fortë reduktuese e TD mund të arrihet vetëm në kushte alkaliniteti të fortë (pH>10) ose ngrohjeje (T>70 °C), duke rezultuar në kosto të lartë operimi dhe vështirësi.
Metoda e oksidimit
Trajtimi me oksidim përfshin përdorimin e ozonit, peroksidit të hidrogjenit, permanganatit të kaliumit dhe hipokloritit të natriumit për të hequr shtresën e karbonit të adsorbuar për të përmirësuar bardhësinë. Kaolina në vendin më të thellë nën shtresën më të trashë të mbingarkesës është gri, dhe hekuri në kaolinë është në gjendje reduktuese. Përdorni agjentë të fortë oksidues si ozoni ose hipokloriti i natriumit për të oksiduar FeS2 të patretshëm në pirit në Fe2+ të tretshëm, dhe më pas shpëlajeni për të hequr Fe2+ nga sistemi.
Metoda e shpëlarjes me acid
Metoda e shpëlarjes me acid është transformimi i papastërtive të hekurit të patretshëm në kaolinë në substanca të tretshme në tretësira acidike (acid klorhidrik, acid sulfurik, acid oksalik, etj.), duke realizuar kështu ndarjen nga kaolina. Krahasuar me acidet e tjera organike, acidi oksalik konsiderohet më premtuesi për shkak të forcës së tij acidike, vetive të mira komplekse dhe aftësisë së lartë reduktuese. Me acidin oksalik, hekuri i tretur mund të precipitohet nga tretësira e shpëlarjes në formën e oksalatit të hekurit dhe mund të përpunohet më tej për të formuar hematit të pastër përmes kalcinimit. Acidi oksalik mund të merret lirë nga procese të tjera industriale dhe në fazën e pjekjes së prodhimit të qeramikës, çdo oksalat i mbetur në materialin e trajtuar do të dekompozohet në dioksid karboni. Shumë studiues kanë studiuar rezultatet e tretjes së oksidit të hekurit me acid oksalik.
Metoda e kalcinimit në temperaturë të lartë
Kalcinimi është procesi i prodhimit të produkteve të kaolinës së gradës speciale. Sipas temperaturës së trajtimit, prodhohen dy gradë të ndryshme të kaolinës së kalcinuar. Kalcinimi në diapazonin e temperaturës 650-700 ℃ heq grupin hidroksil strukturor, dhe avujt e ujit që dalin rrit elasticitetin dhe opacitetin e kaolinës, i cili është një atribut ideal i aplikimit të veshjes së letrës. Përveç kësaj, duke ngrohur kaolinën në 1000-1050 ℃, jo vetëm që mund të rrisë abrazibilitetin, por edhe të arrijë bardhësi 92-95%.
Kalcinimi i klorinimit
Hekuri dhe titaniumi u hoqën nga mineralet e argjilës, veçanërisht kaolina me anë të klorinimit, dhe u morën rezultate të mira. Në procesin e klorinimit dhe kalcinimit, në temperaturë të lartë (700 ℃ - 1000 ℃), kaoliniti i është nënshtruar dehidroksilimit për të formuar metakaolinit, dhe në temperaturë më të lartë, formohen fazat e spinelit dhe mulitit. Këto transformime rrisin hidrofobicitetin, fortësinë dhe madhësinë e grimcave përmes sinterimit. Mineralet e trajtuara në këtë mënyrë mund të përdoren në shumë industri, të tilla si letra, PVC, goma, plastika, ngjitësit, lustruesit dhe pasta e dhëmbëve. Hidrofobiciteti më i lartë i bën këto minerale më të pajtueshme me sistemet organike.
Metoda mikrobiologjike
Teknologjia e pastrimit mikrobial të mineraleve është një lëndë relativisht e re e përpunimit të mineraleve, duke përfshirë teknologjinë e shpëlarjes mikrobike dhe teknologjinë e flotacionit mikrobial. Teknologjia e shpëlarjes mikrobike të mineraleve është një teknologji nxjerrjeje që përdor bashkëveprimin e thellë midis mikroorganizmave dhe mineraleve për të shkatërruar rrjetën kristalore të mineraleve dhe për të tretur përbërësit e dobishëm. Piriti i oksiduar dhe xeherorët e tjerë sulfurë të përmbajtur në kaolinë mund të pastrohen me anë të teknologjisë së nxjerrjes mikrobike. Mikroorganizmat e përdorur zakonisht përfshijnë Thiobacillus ferrooxidans dhe bakteret që reduktojnë Fe. Metoda mikrobiologjike ka kosto të ulët dhe ndotje të ulët mjedisore, të cilat nuk do të ndikojnë në vetitë fizike dhe kimike të kaolinës. Është një metodë e re pastrimi dhe zbardhjeje me perspektiva zhvillimi për mineralet e kaolinës.
Përmbledhje
Trajtimi i heqjes së hekurit dhe zbardhjes së kaolinës duhet të zgjedhë metodën më të mirë sipas shkaqeve të ndryshme të ngjyrës dhe objektivave të ndryshme të aplikimit, të përmirësojë performancën gjithëpërfshirëse të bardhësisë së mineraleve të kaolinës dhe ta bëjë atë të ketë vlerë të lartë përdorimi dhe vlerë ekonomike. Trendi i zhvillimit të ardhshëm duhet të jetë kombinimi organik i karakteristikave të metodës kimike, metodës fizike dhe metodës mikrobiologjike, në mënyrë që të shfrytëzohen plotësisht avantazhet e tyre dhe të kufizohen disavantazhet dhe mangësitë e tyre, në mënyrë që të arrihet një efekt më i mirë zbardhues. Në të njëjtën kohë, është gjithashtu e nevojshme të studiohen më tej mekanizmat e rinj të metodave të ndryshme të heqjes së papastërtive dhe të përmirësohet procesi në mënyrë që heqja e hekurit dhe zbardhja e kaolinës të zhvillohet në drejtim të një ekologjie, efikasiteti dhe me karbon të ulët.
Koha e postimit: 02 Mars 2023