اکسید آهن موجود در خاک رس کائولن بر رنگ آن اثر مخربی می گذارد و باعث کاهش درخشندگی و مقاومت در برابر آتش می شود که قیمت تجاری آن را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. حتی مقدار کمی اکسید آهن، هیدروکسید و اکسید هیدراته مانند 0.4% برای رنگ آمیزی رسوبات خاک رس مایل به قرمز تا زرد کافی است. این اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن می توانند هماتیت (قرمز)، مگنتیت (قهوه ای مایل به قرمز)، گوتیت (زرد مایل به قهوه ای)، لیمونیت (نارنجی) و اکسید آهن هیدراته (قرمز مایل به قهوه ای) باشند. بنابراین، اولین مرحله سودآوری برای ارزش تجاری به این مواد خام، حذف موثر اکسید آهن از خاک رس کائولن است.
روش شستشو با آب
فرآیند شستشوی آب برای تولید کائولن پوشش و فیلر شامل چندین مرحله است. ابتدا خاک رس خام به صورت دوغاب در می آید. برای جدا کردن کائولن از معدنی ناخالصی هایی مانند کوارتز و میکا و طبقه بندی آن به سه درجه (ریز، متوسط و درشت)، دوغاب باید از ذرات معدنی جدا شده و معلق در آب تشکیل شده باشد. ذرات کائولن در لبه ها و سطوح خود در مخلوط کن بارهای مخالف دارند و باعث جذب یکدیگر و تشکیل لخته می شوند. مواد پراکنده مانند پلی فسفات سدیم برای جداسازی ذرات در لخته ها اضافه می شود. دوغاب رس از میکسر به مخازن ته نشینی و صفحات برای حذف شن و ماسه بزرگتر از 44 میکرومتر پمپ می شود. پس از حذف ذرات ماسه، کائولن مورد نظر به دست می آید.
جداسازی مغناطیسی
فرآیند جداسازی مغناطیسی بر اساس تفاوت در حساسیت مغناطیسی بین انواع مختلف کانی ها برای جداسازی آنها است. ناخالصی های رنگی موجود در کائولن مانند روتیل، هماتیت، مگنتیت، میکا و پیریت به طور طبیعی مغناطیسی هستند. جداسازی مغناطیسی با شدت بالا موفقیت قابل توجهی در بهره برداری از مواد معدنی صنعتی به دست آورده است.
شناورسازی
روش فلوتاسیون برای پردازش کائولن از نهشته های اولیه و ثانویه استفاده شده است. در طی فرآیند فلوتاسیون، ذرات کائولینیت و میکا از هم جدا می شوند و در نتیجه مواد خالص شده مناسب برای مصارف صنعتی به دست می آیند. جداسازی فلوتاسیون انتخابی کائولینیت و فلدسپات معمولاً در دوغاب آبی با اسیدیته یا قلیاییت کنترل شده انجام می شود.
روش کاهش
آهن سه ظرفیتی فقط در شرایط اسیدی با pH 3 یا کمتر محلول است. آهن آهن در محدوده وسیع تری از اسیدیته محلول است، اما تحت شرایط pH خنثی یا بالاتر، Fe2+ فقط در شرایط کاهشی پایدار است. در حضور اکسیژن، Fe2+ به سرعت به شکل سه ظرفیتی اکسید می شود و رسوبات جامد حاوی Fe3+ را تولید می کند. حذف ناخالصی های Fe3+ از خاک رس کائولن صنعتی معمولاً از طریق تکنیک های فیزیکی (جداسازی مغناطیسی، لخته سازی انتخابی) و شیمیایی درمان در شرایط اسیدی یا کاهش دهنده
بی سولفیت سدیم، همچنین به عنوان متابی سولفیت سدیم یا پیروسولفیت سدیم شناخته می شود، به طور موثر آهن را از خاک رس کائولن کاهش داده و شسته می کند و در حال حاضر در صنعت کائولن استفاده می شود. با این حال، این روش باید در شرایط شدید اسیدی (pH < 3) انجام شود که منجر به هزینه های عملیاتی و اثرات زیست محیطی بالا می شود. علاوه بر این، خواص شیمیایی بی سولفیت سدیم ناپایدار است و به ترتیبات نگهداری و حمل و نقل خاص و گران قیمت نیاز دارد.
دی اکسید گوگرد اوره یک عامل احیا کننده قوی است که به طور گسترده در پردازش چرم، چاپ و رنگرزی پارچه، کاغذسازی و سفید کردن استفاده می شود. در مقایسه با سایر عوامل کاهنده مانند بوروهیدرید و پودر بیمه، دی اکسید گوگرد اوره دارای توانایی احیایی قوی، سازگاری با محیط زیست، سرعت تجزیه پایین، ایمنی و هزینه تولید پایین به صورت عمده است. Fe3 + نامحلول در کائولن را می توان با اوره دی اکسید گوگرد به Fe2 + محلول کاهش داد. متعاقباً از طریق فرآیند فیلتراسیون و شستشو می توان سفیدی کائولن را افزایش داد. اوره دی اکسید گوگرد در دمای اتاق و شرایط خنثی بسیار پایدار است و توانایی احیای قوی آن را فقط می توان در شرایط قلیایی قوی (pH> 10) یا حرارت دادن (T> 70 درجه سانتیگراد) بدست آورد که منجر به هزینه های عملیاتی بالاتر و مشکلات عملیاتی می شود. .
روش اکسیداسیون
درمان اکسیداسیون شامل استفاده از ازن، پراکسید هیدروژن، پرمنگنات پتاسیم و هیپوکلریت سدیم برای حذف لایه های کربن جذب شده و بهبود سفیدی است. در نواحی زیر لایه‌های پوششی ضخیم‌تر، خاک کائولن خاکستری به نظر می‌رسد و آهن موجود در خاک رس کاهش می‌یابد.
با استفاده از عوامل اکسید کننده قوی مانند ازن یا هیپوکلریت سدیم، FeS2 نامحلول در پیریت اکسید می شود و به Fe2+ محلول تبدیل می شود و سپس از طریق شستشو با آب از سیستم خارج می شود.
اسیدشویی
سیدو و همکاران از لیچینگ اسید کلریدریک و پرکلریک برای تصفیه اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن استفاده کرد. با این حال، حذف صنعتی اکسید آهن از خاک رس یا معادن شن و ماسه با خلوص بالا با استفاده از اسید سولفوریک و سایر اسیدهای معدنی دارای محدودیت های قابل توجهی است، زیرا اسید باقی مانده پس از تصفیه ممکن است مواد خام مورد استفاده در تولید سرامیک را آلوده کند.
در مقایسه با سایر اسیدهای آلی، اسید اگزالیک به دلیل اسیدیته، خواص کلاتینگ خوب و قدرت احیا کنندگی زیاد، امیدوارکننده ترین است. با استفاده از اسید اگزالیک، آهن محلول را می توان از محلول شستشو به صورت آهن اگزالات رسوب داد که می تواند از طریق کلسینه کردن برای تشکیل هماتیت خالص پردازش شود. اسید اگزالیک را می توان ارزان از سایر فرآیندهای صنعتی به دست آورد و هر گونه نمک اگزالات باقیمانده در مواد تیمار شده در مرحله پخت تولید سرامیک به دی اکسید کربن تجزیه می شود.
روش کلسینه کردن در دمای بالا
کائولن در طی کلسیناسیون در دمای بالا ساختار و فاز را تغییر می دهد که می توان آن را به دو فرآیند حذف آب ساختاری و تبدیل فاز تقسیم کرد. کلسینه کردن فرآیندی است که برای تولید محصولات کائولن با عیار بالا استفاده می شود. دو گرید مختلف کائولن کلسینه شده بر اساس دمای فرآوری تولید می شود. کلسینه کردن در دمای بین 650 تا 700 درجه سانتیگراد گروه های هیدروکسیل ساختاری را حذف می کند و بخار آب را تبخیر می کند و در نتیجه خاصیت ارتجاعی و کدورت کائولن را افزایش می دهد که خواص ایده آلی برای کاربردهای پوشش کاغذ است. علاوه بر این، حرارت دادن کائولن در 1000-1050 درجه سانتیگراد می تواند عملکرد آسیاب آن را افزایش دهد و سفیدی 92-95% را بدست آورد.
روش کلسینه کردن کلر
جکسون کلرزنی مواد معدنی کائولن را برای حذف ناخالصی ها، عمدتاً آهن و تیتانیوم، برای دستیابی به سفید کردن مواد معدنی مورد مطالعه قرار داد. روش کلرزنی آهن و تیتانیوم را از مواد معدنی رسی به ویژه کائولن حذف می کند. این فرآیند شامل دماهای بالا (700-1000 درجه سانتیگراد) است، در این مرحله کائولینیت تحت هیدروکسیلاسیون قرار می گیرد و به متاکائولینیت تبدیل می شود. در دماهای بالاتر، فازهای اسپینل و مولایت تشکیل می شوند. این دگرگونی ها باعث افزایش آب گریزی ذرات کائولن، سختی و اندازه ذرات از طریق پخت مواد معدنی تصفیه شده را می توان در صنایع مختلفی مانند کاغذ، پی وی سی، لاستیک، پلاستیک، چسب، پولیش و خمیر دندان استفاده کرد. آبگریزی بالاتر این کانی ها باعث سازگاری بیشتر آنها با سیستم های آلی می شود.