L'oxyde de fer contenu dans l'argile kaolin a un effet néfaste sur sa couleur, réduisant sa luminosité et sa résistance au feu, ce qui diminuera considérablement son prix commercial. Même une petite quantité d'oxyde de fer, d'hydroxyde et d'oxyde hydraté, tel que 0,4%, suffit à colorer le sédiment argileux de rougeâtre à jaunâtre. Ces oxydes et hydroxydes de fer peuvent être l'hématite (rouge), la magnétite (brun rougeâtre), la goethite (jaune brunâtre), la limonite (orange) et l'oxyde de fer hydraté (brun rougeâtre), entre autres. Par conséquent, la première étape d’enrichissement pour donner à ces matières premières une valeur commerciale consiste à éliminer efficacement l’oxyde de fer de l’argile kaolin.
méthode de lavage à l'eau
Le procédé de lavage à l'eau pour la production de kaolin revêtement et la charge implique plusieurs étapes. Tout d'abord, l'argile brute est transformée en une boue. Pour séparer le kaolin de minéral Pour séparer les impuretés telles que le quartz et le mica et les classer en trois catégories (fine, moyenne et grossière), la boue doit être constituée de particules minérales individuelles séparées et suspendues dans l'eau. Les particules de kaolin ont des charges opposées sur leurs bords et leurs surfaces dans le mélangeur, ce qui les amène à s'attirer les unes les autres et à former des flocs. Des dispersants tels que le polyphosphate de sodium sont ajoutés pour séparer les particules dans les flocs. La boue d'argile est pompée du mélangeur vers des bassins de décantation et des tamis pour éliminer le sable et le gravier de plus de 44 micromètres. Une fois les particules de sable éliminées, le kaolin souhaité est obtenu.
Séparation magnétique
Le processus de séparation magnétique repose sur la différence de susceptibilité magnétique entre les différents types de minéraux pour les séparer. Les impuretés colorées du kaolin, telles que le rutile, l'hématite, la magnétite, le mica et la pyrite, sont naturellement magnétiques. La séparation magnétique à haute intensité a connu un succès significatif dans l’enrichissement des minéraux industriels.
Flottation
La méthode de flottation a été appliquée pour traiter le kaolin provenant de gisements primaires et secondaires. Au cours du processus de flottation, les particules de kaolinite et de mica sont séparées, ce qui donne des matériaux purifiés adaptés à un usage industriel. La séparation sélective par flottation de la kaolinite et du feldspath est généralement réalisée dans une suspension aqueuse à acidité ou alcalinité contrôlée.
Méthode de réduction
Le fer trivalent n'est soluble que dans des conditions acides avec un pH de 3 ou moins. Le fer ferreux est soluble dans une gamme d'acidité plus large, mais dans des conditions de pH neutre ou plus élevé, Fe2+ n'est stable que dans des conditions réductrices. En présence d'oxygène, Fe2+ est rapidement oxydé en forme trivalente, produisant des précipités solides contenant Fe3+. L'élimination des impuretés Fe3+ de l'argile kaolinique industrielle est généralement réalisée par des techniques physiques (séparation magnétique, floculation sélective) et chimique traitement dans des conditions acides ou réductrices.
Le bisulfite de sodium, également connu sous le nom de métabisulfite de sodium ou pyrosulfite de sodium, a efficacement réduit et lessivé le fer de l'argile kaolin et est actuellement utilisé dans l'industrie du kaolin. Cependant, cette méthode doit être réalisée dans des conditions fortement acides (pH < 3), ce qui entraîne des coûts d'exploitation et des impacts environnementaux élevés. De plus, les propriétés chimiques du bisulfite de sodium sont instables, nécessitant des dispositions de stockage et de transport spéciales et coûteuses.
L'urée de dioxyde de soufre est un agent réducteur puissant largement utilisé dans le traitement du cuir, l'impression et la teinture des textiles, la fabrication du papier et le blanchiment. Comparée à d'autres agents réducteurs tels que le borohydrure et la poudre d'assurance, l'urée de dioxyde de soufre a une forte capacité réductrice, un respect de l'environnement, un faible taux de décomposition, une sécurité et un faible coût de production en vrac. Le Fe3+ insoluble dans le kaolin peut être réduit en Fe2+ soluble par l'urée de dioxyde de soufre. Par la suite, grâce au processus de filtration et de lavage, la blancheur du kaolin peut être augmentée. L'urée de dioxyde de soufre est très stable à température ambiante et dans des conditions neutres, et sa forte capacité réductrice ne peut être obtenue que dans des conditions fortement alcalines (pH>10) ou sous chauffage (T>70°C), ce qui entraîne des coûts d'exploitation plus élevés et des difficultés opérationnelles. .
Méthode d'oxydation
Le traitement d'oxydation consiste à utiliser de l'ozone, du peroxyde d'hydrogène, du permanganate de potassium et de l'hypochlorite de sodium pour éliminer les couches de carbone adsorbées et améliorer la blancheur. Dans les zones situées sous des couches de couverture plus épaisses, l'argile kaolinique apparaît grise et le fer contenu dans l'argile est réduit.
À l’aide d’agents oxydants puissants tels que l’ozone ou l’hypochlorite de sodium, le FeS2 insoluble dans la pyrite est oxydé en Fe2+ soluble, qui est ensuite éliminé du système par lavage à l’eau.
Lessivage acide
Sidhu et coll. utilisé la lixiviation à l’acide chlorhydrique et perchlorique pour traiter les oxydes et hydroxydes de fer. Cependant, l’élimination industrielle de l’oxyde de fer des mines d’argile ou de sable de haute pureté à l’aide d’acide sulfurique et d’autres acides inorganiques présente des limites importantes, car l’acide résiduel après traitement peut contaminer les matières premières utilisées dans la production de céramique.
Comparé à d’autres acides organiques, l’acide oxalique est le plus prometteur en raison de son acidité, de ses bonnes propriétés chélatrices et de son pouvoir réducteur élevé. En utilisant de l'acide oxalique, le fer dissous peut être précipité à partir de la solution de lixiviation sous forme d'oxalate de fer, qui peut ensuite être traité par calcination pour former de l'hématite pure. L'acide oxalique peut être obtenu à moindre coût à partir d'autres procédés industriels, et tous les sels d'oxalate restants dans le matériau traité se décomposeront en dioxyde de carbone pendant l'étape de cuisson de la fabrication de la céramique.
Méthode de calcination à haute température
Le kaolin change de structure et de phase lors de la calcination à haute température, qui peut être divisée en deux processus : l'élimination de l'eau structurelle et la transformation de phase. La calcination est le processus utilisé pour produire des produits à base de kaolin de haute qualité. Deux qualités différentes de kaolin calciné sont produites en fonction de la température de traitement. La calcination à des températures comprises entre 650 et 700°C élimine les groupes hydroxyles structurels et évapore la vapeur d'eau, ce qui entraîne une élasticité et une opacité accrues du kaolin, qui sont des propriétés idéales pour les applications de couchage du papier. De plus, chauffer le kaolin à 1 000-1 050°C peut augmenter ses performances de broyage et atteindre une blancheur de 92-95%.
Méthode de calcination par chloration
Jackson a étudié la chloration des minéraux de kaolin pour éliminer les impuretés, principalement le fer et le titane, afin d'obtenir un blanchiment minéral. La méthode de chloration élimine le fer et le titane des minéraux argileux, en particulier du kaolin. Le processus implique des températures élevées (700℃-1000℃), auxquelles la kaolinite subit une déshydroxylation et se transforme en métakaolinite. À des températures encore plus élevées, des phases de spinelle et de mullite se forment. Ces transformations augmentent l'hydrophobicité, la dureté et la résistance des particules de kaolin. la taille des particules par frittage. Les minéraux traités peuvent être utilisés dans diverses industries, telles que le papier, le PVC, le caoutchouc, les plastiques, les adhésifs, le polissage et le dentifrice. L'hydrophobicité plus élevée de ces minéraux les rend plus compatibles avec les systèmes organiques.