Oksida besi dalam tanah liat kaolin mempunyai kesan buruk pada warnanya, mengurangkan kecerahan dan ketahanan apinya, yang akan menurunkan harga komersialnya dengan ketara. Walaupun sejumlah kecil oksida besi, hidroksida, dan oksida terhidrat, seperti 0.4%, cukup untuk mewarnakan sedimen tanah liat kemerah-merahan hingga kekuningan. Oksida besi dan hidroksida ini boleh menjadi hematit (merah), magnetit (coklat kemerahan), goethite (kuning perang), limonit (oren), dan oksida besi terhidrat (coklat merah), antara lain. Oleh itu, langkah beneficiation pertama untuk memberikan nilai komersial bahan mentah ini adalah dengan berkesan mengeluarkan oksida besi daripada tanah liat kaolin.
kaedah mencuci air
Proses mencuci air untuk menghasilkan kaolin salutan dan pengisi melibatkan beberapa langkah. Pertama, tanah liat mentah dijadikan buburan. Untuk memisahkan kaolin daripada galian kekotoran seperti kuarza dan mika dan mengelaskannya kepada tiga gred (halus, sederhana dan kasar), buburan mesti terdiri daripada zarah mineral individu yang diasingkan dan terampai dalam air. Zarah-zarah kaolin mempunyai cas yang bertentangan pada tepi dan permukaannya dalam pengadun, menyebabkan mereka menarik antara satu sama lain dan membentuk flok. Penyebar seperti natrium polifosfat ditambah untuk memisahkan zarah dalam flok. Buburan tanah liat dipam dari pengadun ke tangki pengendapan dan skrin untuk mengeluarkan pasir dan kerikil yang lebih besar daripada 44 mikrometer. Selepas zarah pasir dikeluarkan, kaolin yang dikehendaki diperolehi.
Pemisahan magnet
Proses pengasingan magnet adalah berdasarkan perbezaan kerentanan magnet antara pelbagai jenis mineral untuk memisahkannya. Kekotoran berwarna dalam kaolin, seperti rutil, hematit, magnetit, mika, dan pirit, secara semula jadi magnet. Pemisahan magnet berintensiti tinggi telah mencapai kejayaan yang ketara dalam pemanfaatan mineral industri.
Pengapungan
Kaedah pengapungan telah digunakan untuk memproses kaolin daripada mendapan primer dan sekunder. Semasa proses pengapungan, zarah kaolinit dan mika diasingkan, menghasilkan bahan tulen yang sesuai untuk kegunaan industri. Pengasingan pengapungan terpilih bagi kaolinit dan feldspar biasanya dijalankan dalam buburan air dengan keasidan atau kealkalian terkawal.
Kaedah pengurangan
Besi trivalen hanya larut dalam keadaan berasid dengan pH 3 atau lebih rendah. Besi ferus larut dalam julat keasidan yang lebih luas, tetapi di bawah keadaan pH neutral atau lebih tinggi, Fe2+ hanya stabil di bawah keadaan pengurangan. Dengan kehadiran oksigen, Fe2+ cepat teroksida kepada bentuk trivalen, menghasilkan mendakan pepejal yang mengandungi Fe3+. Mengeluarkan kekotoran Fe3+ daripada tanah liat kaolin industri biasanya dicapai melalui teknik fizikal (pemisahan magnet, pemberbukuan terpilih) dan kimia rawatan di bawah keadaan berasid atau mengurangkan.
Natrium bisulfit, juga dikenali sebagai natrium metabisulfit atau natrium pirosulfit, telah mengurangkan dan mencairkan besi secara berkesan daripada tanah liat kaolin dan kini digunakan dalam industri kaolin. Walau bagaimanapun, kaedah ini mesti dijalankan dalam keadaan berasid kuat (pH < 3), mengakibatkan kos operasi yang tinggi dan kesan alam sekitar. Tambahan pula, sifat kimia natrium bisulfit tidak stabil, memerlukan pengaturan penyimpanan dan pengangkutan yang khas dan mahal.
Sulfur dioksida urea ialah agen penurun kuat yang digunakan secara meluas dalam pemprosesan kulit, percetakan dan pencelupan tekstil, pembuatan kertas dan pelunturan. Berbanding dengan agen pengurangan lain seperti serbuk borohidrida dan insurans, urea sulfur dioksida mempunyai keupayaan pengurangan yang kuat, mesra alam, kadar penguraian yang rendah, keselamatan, dan kos pengeluaran yang rendah secara pukal. Fe3+ tidak larut dalam kaolin boleh dikurangkan kepada Fe2+ larut oleh urea sulfur dioksida. Selepas itu, melalui proses penapisan dan pencucian, keputihan kaolin dapat ditingkatkan. Sulfur dioksida urea sangat stabil pada suhu bilik dan keadaan neutral, dan keupayaan penurunan yang kuat hanya boleh didapati di bawah keadaan alkali yang kuat (pH>10) atau pemanasan (T>70°C), yang membawa kepada kos operasi yang lebih tinggi dan kesukaran operasi. .
Kaedah pengoksidaan
Rawatan pengoksidaan melibatkan penggunaan ozon, hidrogen peroksida, kalium permanganat, dan natrium hipoklorit untuk membuang lapisan karbon terjerap dan memperbaiki keputihan. Di kawasan di bawah lapisan penutup yang lebih tebal, tanah liat kaolin kelihatan kelabu, dan besi dalam tanah liat berkurangan.
Menggunakan agen pengoksidaan yang kuat seperti ozon atau natrium hipoklorit, FeS2 yang tidak larut dalam pirit dioksidakan kepada Fe2+ larut, yang kemudiannya dikeluarkan daripada sistem melalui pencucian air.
Pencairan asid
Sidhu et al. menggunakan larut lesap asid hidroklorik dan perklorik untuk merawat oksida besi dan hidroksida. Walau bagaimanapun, penyingkiran perindustrian oksida besi daripada tanah liat atau lombong pasir ketulenan tinggi menggunakan asid sulfurik dan asid tak organik lain mempunyai had yang ketara, kerana sisa asid selepas rawatan mungkin mencemarkan bahan mentah yang digunakan dalam pengeluaran seramik.
Berbanding dengan asid organik lain, asid oksalik adalah yang paling menjanjikan kerana keasidannya, sifat kelat yang baik, dan kuasa pengurangan yang tinggi. Menggunakan asid oksalik, besi terlarut boleh dimendakkan daripada larutan larut lesap sebagai besi oksalat, yang boleh diproses selanjutnya melalui pengkalsinan untuk membentuk hematit tulen. Asid oksalik boleh didapati dengan murah daripada proses perindustrian lain, dan sebarang garam oksalat yang tinggal dalam bahan yang dirawat akan terurai menjadi karbon dioksida semasa peringkat pembakaran pembuatan seramik.
Kaedah pengkalsinan suhu tinggi
Kaolin mengubah struktur dan fasa semasa pengkalsinan suhu tinggi, yang boleh dibahagikan kepada dua proses: penyingkiran air struktur dan transformasi fasa. Pengkalsinan ialah proses yang digunakan untuk menghasilkan produk kaolin bermutu tinggi. Dua gred berbeza kaolin terkalsin dihasilkan berdasarkan suhu pemprosesan. Pengkalsinan pada suhu antara 650-700°C menghilangkan kumpulan hidroksil struktur dan menyejat wap air, menghasilkan peningkatan keanjalan dan kelegapan kaolin, yang merupakan sifat yang ideal untuk aplikasi salutan kertas. Selain itu, pemanasan kaolin pada 1000-1050°C boleh meningkatkan prestasi pengisarannya dan mencapai keputihan 92-95%.
Kaedah pengkalsinan pengklorinan
Jackson mengkaji pengklorinan mineral kaolin untuk menghilangkan kekotoran, terutamanya besi dan titanium, untuk mencapai pelunturan mineral. Kaedah pengklorinan menghilangkan besi dan titanium daripada mineral tanah liat, terutamanya kaolin. Proses ini melibatkan suhu tinggi (700℃-1000℃), di mana kaolinit mengalami dehidroksilasi dan berubah menjadi metakaolinit. Pada suhu yang lebih tinggi, fasa spinel dan mullite terbentuk. Transformasi ini meningkatkan hidrofobisiti zarah kaolin, kekerasan dan saiz Zarah melalui pensinteran. Mineral yang dirawat boleh digunakan dalam pelbagai industri, seperti kertas, PVC, getah, plastik, pelekat, penggilap, dan ubat gigi. Hidrofobisiti yang lebih tinggi bagi mineral ini menjadikannya lebih serasi dengan sistem organik.