Oksida besi dalam tanah liat kaolin berdampak buruk pada warnanya, mengurangi kecerahan dan ketahanan terhadap api, yang secara signifikan akan menurunkan harga komersialnya. Bahkan sejumlah kecil oksida besi, hidroksida, dan oksida terhidrasi, seperti 0,4%, sudah cukup untuk mewarnai sedimen lempung kemerahan hingga kekuningan. Oksida besi dan hidroksida ini antara lain dapat berupa hematit (merah), magnetit (coklat kemerahan), goetit (kuning kecoklatan), limonit (oranye), dan oksida besi terhidrasi (coklat kemerahan). Oleh karena itu, langkah manfaat pertama untuk memberikan nilai komersial pada bahan mentah ini adalah secara efektif menghilangkan oksida besi dari tanah liat kaolin.
metode pencucian air
Proses pencucian air untuk menghasilkan kaolin lapisan dan filler melibatkan beberapa langkah. Pertama, tanah liat mentah dibuat menjadi bubur. Untuk memisahkan kaolin dari mineral kotoran seperti kuarsa dan mika dan mengklasifikasikannya menjadi tiga tingkatan (halus, sedang, dan kasar), bubur harus terdiri dari partikel mineral individual yang dipisahkan dan disuspensikan dalam air. Partikel kaolin memiliki muatan yang berlawanan pada tepi dan permukaannya dalam mixer, menyebabkan mereka saling tarik menarik dan membentuk gumpalan. Dispersan seperti natrium polifosfat ditambahkan untuk memisahkan partikel dalam gumpalan. Bubur tanah liat dipompa dari mixer ke tangki pengendapan dan saringan untuk menghilangkan pasir dan kerikil yang lebih besar dari 44 mikrometer. Setelah partikel pasir dihilangkan, kaolin yang diinginkan diperoleh.
Pemisahan magnetik
Proses pemisahan magnetik didasarkan pada perbedaan kerentanan magnetik antara berbagai jenis mineral untuk memisahkannya. Pengotor berwarna dalam kaolin, seperti rutil, hematit, magnetit, mika, dan pirit, secara alami bersifat magnetis. Pemisahan magnetik intensitas tinggi telah mencapai keberhasilan yang signifikan dalam pemanfaatan mineral industri.
Pengapungan
Metode flotasi telah diterapkan untuk mengolah kaolin dari endapan primer dan sekunder. Selama proses flotasi, partikel kaolinit dan mika dipisahkan, menghasilkan bahan murni yang cocok untuk keperluan industri. Pemisahan flotasi selektif kaolinit dan feldspar biasanya dilakukan dalam bubur air dengan keasaman atau alkalinitas terkontrol.
Metode reduksi
Besi trivalen hanya larut dalam kondisi asam dengan pH 3 atau lebih rendah. Besi ferro larut dalam rentang keasaman yang lebih luas, tetapi dalam kondisi pH netral atau lebih tinggi, Fe2+ hanya stabil dalam kondisi reduksi. Di hadapan oksigen, Fe2+ cepat teroksidasi menjadi bentuk trivalen, menghasilkan endapan padat yang mengandung Fe3+. Penghapusan pengotor Fe3+ dari lempung kaolin industri biasanya dicapai melalui teknik fisik (pemisahan magnetik, flokulasi selektif) dan bahan kimia pengolahan pada kondisi asam atau reduksi.
Natrium bisulfit, juga dikenal sebagai natrium metabisulfit atau natrium pirosulfit, telah secara efektif mereduksi dan melepaskan besi dari tanah liat kaolin dan saat ini digunakan dalam industri kaolin. Namun metode ini harus dilakukan dalam kondisi asam kuat (pH < 3), yang mengakibatkan biaya pengoperasian dan dampak lingkungan yang tinggi. Selain itu, sifat kimia natrium bisulfit tidak stabil, sehingga memerlukan pengaturan penyimpanan dan transportasi yang khusus dan mahal.
Sulfur dioksida urea adalah zat pereduksi kuat yang banyak digunakan dalam pengolahan kulit, pencetakan dan pencelupan tekstil, pembuatan kertas, dan pemutihan. Dibandingkan dengan zat pereduksi lain seperti borohidrida dan bubuk asuransi, urea sulfur dioksida memiliki kemampuan pereduksi yang kuat, ramah lingkungan, tingkat dekomposisi yang rendah, keamanan, dan biaya produksi massal yang rendah. Fe3+ yang tidak larut dalam kaolin dapat direduksi menjadi Fe2+ yang larut dengan sulfur dioksida urea. Selanjutnya melalui proses penyaringan dan pencucian, warna putih kaolin dapat ditingkatkan. Urea sulfur dioksida sangat stabil pada suhu kamar dan kondisi netral, dan kemampuan reduksinya yang kuat hanya dapat diperoleh dalam kondisi basa kuat (pH>10) atau pemanasan (T>70°C), yang menyebabkan biaya pengoperasian lebih tinggi dan kesulitan operasional .
Metode oksidasi
Perawatan oksidasi melibatkan penggunaan ozon, hidrogen peroksida, kalium permanganat, dan natrium hipoklorit untuk menghilangkan lapisan karbon yang teradsorpsi dan meningkatkan warna putih. Di area di bawah lapisan penutup yang lebih tebal, tanah liat kaolin tampak berwarna abu-abu, dan kandungan besi di dalam tanah liat berkurang.
Menggunakan zat pengoksidasi kuat seperti ozon atau natrium hipoklorit, FeS2 yang tidak larut dalam pirit dioksidasi menjadi Fe2+ yang larut, yang kemudian dikeluarkan dari sistem melalui pencucian air.
Pencucian asam
Sidhu dkk. menggunakan pencucian asam klorida dan perklorat untuk mengolah oksida besi dan hidroksida. Namun, penghilangan oksida besi secara industri dari tambang tanah liat atau pasir dengan kemurnian tinggi menggunakan asam sulfat dan asam anorganik lainnya memiliki keterbatasan yang signifikan, karena sisa asam setelah pengolahan dapat mengkontaminasi bahan mentah yang digunakan dalam produksi keramik.
Dibandingkan dengan asam organik lainnya, asam oksalat adalah yang paling menjanjikan karena keasamannya, sifat pengkelatnya yang baik, dan daya reduksinya yang tinggi. Dengan menggunakan asam oksalat, besi terlarut dapat diendapkan dari larutan pelindian menjadi besi oksalat, yang dapat diproses lebih lanjut melalui kalsinasi untuk membentuk hematit murni. Asam oksalat dapat diperoleh dengan harga murah dari proses industri lainnya, dan garam oksalat yang tersisa dalam bahan yang diolah akan terurai menjadi karbon dioksida selama tahap pembakaran pembuatan keramik.
Metode kalsinasi suhu tinggi
Kaolin mengubah struktur dan fase selama kalsinasi suhu tinggi, yang dapat dibagi menjadi dua proses: penghilangan air struktural dan transformasi fase. Kalsinasi adalah proses yang digunakan untuk menghasilkan produk kaolin bermutu tinggi. Dua tingkatan kaolin terkalsinasi yang berbeda diproduksi berdasarkan suhu pemrosesan. Kalsinasi pada suhu antara 650-700°C menghilangkan gugus hidroksil struktural dan menguapkan uap air, sehingga meningkatkan elastisitas dan opasitas kaolin, yang merupakan sifat ideal untuk aplikasi pelapisan kertas. Selain itu, memanaskan kaolin pada suhu 1000-1050°C dapat meningkatkan kinerja penggilingan dan mencapai tingkat keputihan 92-95%.
Metode kalsinasi klorinasi
Jackson mempelajari klorinasi mineral kaolin untuk menghilangkan kotoran, terutama besi dan titanium, untuk mencapai pemutihan mineral. Metode klorinasi menghilangkan besi dan titanium dari mineral lempung, terutama kaolin. Proses ini melibatkan suhu tinggi (700℃-1000℃), di mana kaolinit mengalami dehidroksilasi dan berubah menjadi metakaolinit. Pada suhu yang lebih tinggi, fase spinel dan mullite terbentuk. Transformasi ini meningkatkan sifat hidrofobisitas, kekerasan, dan ukuran partikel melalui sintering. Mineral yang diolah dapat digunakan dalam berbagai industri, seperti kertas, PVC, karet, plastik, perekat, pemolesan, dan pasta gigi. Sifat hidrofobisitas yang lebih tinggi dari mineral-mineral ini membuatnya lebih cocok dengan sistem organik.