Оксид железа в каолиновой глине отрицательно влияет на ее цвет, снижая яркость и огнестойкость, что значительно снижает ее коммерческую цену. Даже небольшого количества оксида, гидроксида и гидратированного оксида железа, например 0,4%, достаточно, чтобы окрасить глинистый осадок от красноватого до желтоватого цвета. Этими оксидами и гидроксидами железа могут быть, среди прочего, гематит (красный), магнетит (красновато-коричневый), гетит (коричневато-желтый), лимонит (оранжевый) и гидратированный оксид железа (красновато-коричневый). Поэтому первым этапом обогащения, позволяющим придать этому сырью коммерческую ценность, является эффективное удаление оксида железа из каолиновой глины.
метод промывки водой
Процесс промывки водой для производства каолина покрытие и наполнитель включает несколько этапов. Во-первых, сырая глина превращается в пульпу. Чтобы отделить каолин от минеральная Примеси, такие как кварц и слюда, и классифицируют ее на три сорта (тонкий, средний и крупный), пульпа должна состоять из отдельных минеральных частиц, разделенных и взвешенных в воде. Частицы каолина имеют противоположные заряды на своих краях и поверхностях в смесителе, заставляя их притягиваться друг к другу и образовывать хлопья. Для разделения частиц в хлопьях добавляются диспергаторы, такие как полифосфат натрия. Глинистый шлам перекачивается из смесителя в отстойники и сита для удаления песка и гравия размером более 44 микрометров. После удаления частиц песка получается желаемый каолин.
Магнитная сепарация
Процесс магнитной сепарации основан на разнице магнитной восприимчивости разных типов минералов для их разделения. Цветные примеси в каолине, такие как рутил, гематит, магнетит, слюда и пирит, обладают естественными магнитными свойствами. Высокоинтенсивная магнитная сепарация достигла значительных успехов в обогащении промышленных полезных ископаемых.
Флотация
Флотационным методом переработан каолин из первичных и вторичных месторождений. В процессе флотации частицы каолинита и слюды разделяются, в результате чего получаются очищенные материалы, пригодные для промышленного использования. Селективное флотационное разделение каолинита и полевого шпата обычно проводят в водной суспензии с контролируемой кислотностью или щелочностью.
Метод сокращения
Трехвалентное железо растворимо только в кислых условиях с pH 3 или ниже. Двухвалентное железо растворимо в более широком диапазоне кислотности, но в нейтральных или более высоких условиях pH Fe2+ стабильно только в восстановительных условиях. В присутствии кислорода Fe2+ быстро окисляется до трехвалентной формы, образуя твердые осадки, содержащие Fe3+. Удаление примесей Fe3+ из промышленной каолиновой глины обычно достигается с помощью физических методов (магнитное разделение, селективная флокуляция) и химический обработка в кислых или восстановительных условиях.
Бисульфит натрия, также известный как метабисульфит натрия или пиросульфит натрия, эффективно восстанавливает и выщелачивает железо из каолиновой глины и в настоящее время используется в каолиновой промышленности. Однако этот метод необходимо применять в сильнокислых условиях (pH < 3), что приводит к высоким эксплуатационным расходам и воздействию на окружающую среду. Кроме того, химические свойства бисульфита натрия нестабильны, что требует специальных и дорогостоящих мер по хранению и транспортировке.
Диоксид серы мочевина является сильным восстановителем, широко используемым при обработке кожи, печати и крашения текстиля, производстве бумаги и отбеливании. По сравнению с другими восстановителями, такими как боргидрид и страховой порошок, диоксид серы мочевина обладает сильной восстанавливающей способностью, экологичностью, низкой скоростью разложения, безопасностью и низкой себестоимостью производства в больших количествах. Нерастворимый Fe3+ в каолине может быть восстановлен до растворимого Fe2+ диоксидом серы мочевины. Впоследствии, посредством процесса фильтрации и промывки, белизну каолина можно повысить. Диоксид серы мочевина очень стабилен при комнатной температуре и нейтральных условиях, а его сильная восстановительная способность может быть получена только в сильнощелочных условиях (рН>10) или при нагревании (Т>70°С), что приводит к увеличению эксплуатационных затрат и эксплуатационным трудностям. .
Метод окисления
Окислительная обработка включает использование озона, перекиси водорода, перманганата калия и гипохлорита натрия для удаления слоев адсорбированного углерода и улучшения белизны. В областях под более толстыми покровными слоями каолиновая глина кажется серой, а содержание железа в глине снижается.
С помощью сильных окислителей, таких как озон или гипохлорит натрия, нерастворимый FeS2 в пирите окисляется до растворимого Fe2+, который затем удаляется из системы промывкой водой.
Кислотное выщелачивание
Сидху и др. использовали выщелачивание соляной и хлорной кислотой для очистки оксидов и гидроксидов железа. Однако промышленное удаление оксида железа из высокочистых глин или песков с помощью серной кислоты и других неорганических кислот имеет существенные ограничения, так как остаточная кислота после обработки может загрязнять сырье, используемое в керамическом производстве.
По сравнению с другими органическими кислотами щавелевая кислота является наиболее перспективной благодаря своей кислотности, хорошим хелатирующим свойствам и высокой восстановительной способности. Используя щавелевую кислоту, растворенное железо можно выделить из выщелачивающего раствора в виде оксалата железа, которое можно далее обработать путем прокаливания с образованием чистого гематита. Щавелевую кислоту можно дешево получить с помощью других промышленных процессов, а любые оставшиеся в обработанном материале соли оксалатов разлагаются на углекислый газ на этапе обжига при производстве керамики.
Метод высокотемпературного прокаливания
Каолин изменяет структуру и фазу при высокотемпературном прокаливании, которое можно разделить на два процесса: удаление структурной воды и фазовое превращение. Кальцинирование — это процесс, используемый для производства высококачественных каолиновых продуктов. В зависимости от температуры обработки производятся две разные марки обожженного каолина. Прокаливание при температуре 650–700°C удаляет структурные гидроксильные группы и испаряет водяной пар, что приводит к повышению эластичности и непрозрачности каолина, что является идеальными свойствами для нанесения покрытия на бумагу. Кроме того, нагревание каолина при температуре 1000–1050°C позволяет повысить его шлифовальные качества и достичь белизны 92–95%.
Метод хлорирования и прокаливания
Джексон изучал хлорирование каолиновых минералов для удаления примесей, в основном железа и титана, для достижения отбеливания минералов. Метод хлорирования удаляет железо и титан из глинистых минералов, особенно каолина. Процесс включает высокие температуры (700℃-1000℃), при которых каолинит подвергается дегидроксилированию и превращается в метакаолинит. При еще более высоких температурах образуются фазы шпинели и муллита. Эти превращения увеличивают гидрофобность, твердость и размер частицы посредством спекания. Обработанные минералы могут использоваться в различных отраслях промышленности, таких как производство бумаги, ПВХ, резины, пластмасс, клеев, полировки и зубной пасты. Более высокая гидрофобность этих минералов делает их более совместимыми с органическими системами.