Bi proprjetajiet fiżiċi u kimiċi speċjali, il-kawlina hija riżorsa minerali mhux metallika indispensabbli fiċ-ċeramika, il-manifattura tal-karta, il-gomma, il-plastik, ir-refrattarji, ir-raffinar tal-pitrolju u oqsma oħra ta' teknoloġija avvanzata industrijali, agrikola u tad-difiża nazzjonali. Il-bjuda tal-kawlina hija indikatur importanti tal-valur tal-applikazzjoni tagħha.
Fatturi li jaffettwaw il-bjuda tal-kawlina
Il-kawlina hija tip ta’ tafal fin jew blat tat-tafal magħmul prinċipalment minn minerali kaolinite. Il-formula kimika kristallina tiegħu hija 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Ammont żgħir ta’ minerali mhux tat-tafal huma kwarz, feldspar, minerali tal-ħadid, titanju, idrossidu u ossidi tal-aluminju, materja organika, eċċ.
Struttura kristallina tal-kawlina
Skont l-istat u n-natura tal-impuritajiet fil-kawlina, l-impuritajiet li jikkawżaw it-tnaqqis tal-bjuda tal-kawlina jistgħu jinqasmu fi tliet kategoriji: karbonju organiku; Elementi tal-pigment, bħal Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, eċċ; Minerali skuri, bħal bijotite, klorit, eċċ. Ġeneralment, il-kontenut ta' V, Cr, Cu, Mn u elementi oħra fil-kawlina huwa żgħir, li għandu ftit effett fuq il-bjuda. Il-kompożizzjoni minerali u l-kontenut tal-ħadid u t-titanju huma l-fatturi ewlenin li jaffettwaw il-bjuda tal-kawlina. L-eżistenza tagħhom mhux biss taffettwa l-bjuda naturali tal-kawlina, iżda taffettwa wkoll il-bjuda kalċinata tagħha. B'mod partikolari, il-preżenza tal-ossidu tal-ħadid għandha impatt negattiv fuq il-kulur tat-tafal u tnaqqas il-luminożità u r-reżistenza għan-nar tiegħu. U anke jekk l-ammont ta' ossidu, idrossidu u ossidu idratat tal-ossidu tal-ħadid huwa 0.4%, huwa biżżejjed biex jagħti lis-sediment tat-tafal kulur aħmar għal isfar. Dawn l-ossidi u l-idrossidi tal-ħadid jistgħu jkunu hematite (aħmar), maghemite (aħmar-kannella), goethite (isfar kannella), limonite (oranġjo), ossidu tal-ħadid idratat (aħmar kannella), eċċ. Jista' jingħad li t-tneħħija tal-impuritajiet tal-ħadid fil-kawlina għandha rwol estremament importanti fl-użu aħjar tal-kawlina.
Stat ta' okkorrenza tal-element tal-ħadid
L-istat ta' okkorrenza tal-ħadid fil-kawlina huwa l-fattur ewlieni li jiddetermina l-metodu tat-tneħħija tal-ħadid. Numru kbir ta' studji jemmnu li l-ħadid kristallin fil-forma ta' partiċelli fini huwa mħallat mal-kawlina, filwaqt li l-ħadid amorfu huwa miksi fuq il-wiċċ tal-partiċelli fini tal-kawlina. Fil-preżent, l-istat ta' okkorrenza tal-ħadid fil-kawlina huwa maqsum f'żewġ tipi kemm f'pajjiżna kif ukoll barra minn pajjiżna: wieħed huwa fil-kawlina u minerali aċċessorji (bħal majka, dijossidu tat-titanju u illit), li jissejjaħ ħadid strutturali; L-ieħor huwa fil-forma ta' minerali tal-ħadid indipendenti, imsejħa ħadid ħieles (inkluż ħadid tal-wiċċ, ħadid kristallin b'qamħ fin u ħadid amorfu).
Il-ħadid imneħħi bit-tneħħija tal-ħadid u t-tibjid tal-kawlina huwa ħadid ħieles, li jinkludi prinċipalment manjetit, ematit, limonit, siderit, pirita, ilmenit, jarosite u minerali oħra; Il-biċċa l-kbira tal-ħadid jeżisti fil-forma ta' limonit kollojdali mxerred ħafna, u ammont żgħir fil-forma ta' goethite u ematit sferiċi, akikulari u irregolari.
Metodu ta' tneħħija tal-ħadid u tibjid tal-kawlina
Separazzjoni tal-ilma
Dan il-metodu jintuża prinċipalment biex jitneħħew minerali detritali bħal kwarz, feldspar u majka, u impuritajiet aktar oħxon bħal debris tal-blat, kif ukoll xi minerali tal-ħadid u tat-titanju. Impuritajiet minerali b'densità u solubilità simili għall-kawlina ma jistgħux jitneħħew, u t-titjib tal-bjuda mhuwiex relattivament ovvju, li huwa adattat għall-benefiċjazzjoni u t-tibjid ta' minerali tal-kawlina ta' kwalità relattivament għolja.
Separazzjoni manjetika
L-impuritajiet tal-minerali tal-ħadid fil-kawlina ġeneralment ikunu manjetiċi dgħajfa. Bħalissa, jintuża prinċipalment il-metodu ta' separazzjoni manjetika qawwija b'gradjent għoli, jew il-minerali manjetiċi dgħajfa jiġu kkonvertiti f'ossidu tal-ħadid manjetiku qawwi wara x-xiwi, u mbagħad jitneħħew permezz tal-metodu ordinarju ta' separazzjoni manjetika.
Separatur manjetiku b'gradjent għoli ta' ċirku vertikali
Separatur manjetiku ta' gradjent għoli għal demel likwidu elettromanjetiku
Separatur manjetiku superkonduttiv f'temperatura baxxa
Metodu ta' flotazzjoni
Il-metodu ta' flotazzjoni ġie applikat biex jiġi ttrattat il-kawlina minn depożiti primarji u sekondarji. Fil-proċess ta' flotazzjoni, il-partiċelli tal-kawlina u l-majka jiġu separati, u l-prodotti purifikati huma diversi materja prima ta' grad industrijali adattata. Is-separazzjoni selettiva tal-kalina u l-feldspar permezz tal-flotazzjoni ġeneralment titwettaq f'taħlita b'pH ikkontrollat.
Metodu ta' tnaqqis
Il-metodu ta' tnaqqis huwa li jintuża aġent li jnaqqas biex jitnaqqsu l-impuritajiet tal-ħadid (bħal hematite u limonite) fl-istat trivalenti tal-kawlina għal joni tal-ħadid bivalenti solubbli, li jitneħħew permezz ta' filtrazzjoni u ħasil. It-tneħħija tal-impuritajiet Fe3+ mill-kawlina industrijali ġeneralment tinkiseb billi tiġi kkombinata t-teknoloġija fiżika (separazzjoni manjetika, flokkulazzjoni selettiva) u t-trattament kimiku taħt kundizzjonijiet aċidużi jew li jnaqqsu.
L-idrosulfit tas-sodju (Na2S2O4), magħruf ukoll bħala idrosulfit tas-sodju, huwa effettiv fit-tnaqqis u t-tneħħija tal-ħadid mill-kawlina, u bħalissa jintuża fl-industrija tal-kawlina. Madankollu, dan il-metodu jrid jitwettaq taħt kundizzjonijiet aċidużi qawwija (pH <3), li jirriżulta fi spejjeż operattivi għoljin u impatt ambjentali. Barra minn hekk, il-proprjetajiet kimiċi tal-idrosulfit tas-sodju mhumiex stabbli, u jeħtieġu arranġamenti speċjali u għaljin għall-ħażna u t-trasport.
Id-dijossidu tat-tijurea: (NH2)2CSO2, TD) huwa aġent qawwi li jnaqqas, li għandu l-vantaġġi ta' kapaċità qawwija ta' tnaqqis, rispett għall-ambjent, rata baxxa ta' dekompożizzjoni, sigurtà u spiża baxxa tal-produzzjoni bil-lott. L-Fe3+ li ma jinħallx fil-kawlina jista' jitnaqqas għal Fe2+ li jinħall permezz ta' TD.
Sussegwentement, il-bjuda tal-kawlina tista' tiżdied wara l-filtrazzjoni u l-ħasil. It-TD hija stabbli ħafna f'temperatura tal-kamra u f'kundizzjonijiet newtrali. Il-kapaċità qawwija ta' tnaqqis tat-TD tista' tinkiseb biss taħt kundizzjonijiet ta' alkalinità qawwija (pH>10) jew tisħin (T>70 °C), li tirriżulta fi spiża għolja u diffikultà fl-operazzjoni.
Metodu ta' ossidazzjoni
It-trattament ta' ossidazzjoni jinkludi l-użu ta' ożonu, perossidu tal-idroġenu, permanganat tal-potassju u ipoklorit tas-sodju biex jitneħħa s-saff tal-karbonju assorbit u tittejjeb il-bjuda. Il-kawlina fil-post aktar fond taħt l-overburden eħxen hija griża, u l-ħadid fil-kawlina jinsab fi stat ta' tnaqqis. Uża aġenti ossidanti qawwija bħall-ożonu jew l-ipoklorit tas-sodju biex jossida l-FeS2 insolubbli fil-pirita għal Fe2+ solubbli, u mbagħad aħsel biex tneħħi l-Fe2+ mis-sistema.
Metodu ta' lixxivjar bl-aċidu
Il-metodu tal-lixxivjar bl-aċidu huwa li jittrasforma l-impuritajiet tal-ħadid insolubbli fil-kawlina f'sustanzi solubbli f'soluzzjonijiet aċidużi (aċidu idrokloriku, aċidu sulfuriku, aċidu ossaliku, eċċ.), u b'hekk jirrealizza s-separazzjoni mill-kawlina. Meta mqabbel ma' aċidi organiċi oħra, l-aċidu ossaliku huwa meqjus bħala l-aktar promettenti minħabba s-saħħa aċidika tiegħu, il-proprjetà tajba ta' kumplessifikazzjoni u l-kapaċità għolja ta' tnaqqis. Bl-aċidu ossaliku, il-ħadid maħlul jista' jiġi preċipitat mis-soluzzjoni tal-lixxivjar fil-forma ta' ossalat ferruż, u jista' jiġi pproċessat aktar biex jifforma ematite pura permezz tal-kalċinazzjoni. L-aċidu ossaliku jista' jinkiseb irħis minn proċessi industrijali oħra, u fl-istadju tal-ħruq tal-manifattura taċ-ċeramika, kwalunkwe ossalat residwu fil-materjal ittrattat se jiġi dekompost f'dijossidu tal-karbonju. Ħafna riċerkaturi studjaw ir-riżultati tat-tidwib tal-ossidu tal-ħadid bl-aċidu ossaliku.
Metodu ta' kalċinazzjoni f'temperatura għolja
Il-kalċinazzjoni hija l-proċess tal-produzzjoni ta' prodotti tal-kawlina ta' grad speċjali. Skont it-temperatura tat-trattament, jiġu prodotti żewġ gradi differenti ta' kawlina kalċinata. Il-kalċinazzjoni fil-medda tat-temperatura ta' 650-700 ℃ tneħħi l-grupp idrossiliku strutturali, u l-fwar tal-ilma li joħroġ itejjeb l-elastiċità u l-opaċità tal-kawlina, li huwa attribut ideali għall-applikazzjoni tal-kisi tal-karta. Barra minn hekk, billi ssaħħan il-kawlina f'1000-1050 ℃, tista' mhux biss iżżid l-abradabilità, iżda wkoll tikseb 92-95% bjuda.
Kalċinazzjoni tal-klorinazzjoni
Il-ħadid u t-titanju tneħħew mill-minerali tat-tafal, speċjalment il-kawlina permezz tal-klorinazzjoni, u nkisbu riżultati tajbin. Fil-proċess ta' klorinazzjoni u kalċinazzjoni, f'temperatura għolja (700 ℃ - 1000 ℃), il-kawlina għaddiet minn deidrossilazzjoni biex tifforma metakaolinite, u f'temperatura ogħla, jiffurmaw fażijiet ta' spinel u mullite. Dawn it-trasformazzjonijiet iżidu l-idrofobiċità, l-ebusija u d-daqs tal-partiċelli permezz tas-sinterizzazzjoni. Il-minerali ttrattati b'dan il-mod jistgħu jintużaw f'ħafna industriji, bħal karta, PVC, gomma, plastik, adeżivi, illustrar u toothpaste. L-idrofobiċità ogħla tagħmel dawn il-minerali aktar kompatibbli mas-sistemi organiċi.
Metodu mikrobijoloġiku
It-teknoloġija tal-purifikazzjoni mikrobjali tal-minerali hija suġġett relattivament ġdid tal-ipproċessar tal-minerali, inkluż it-teknoloġija tal-lixxivjar mikrobjali u t-teknoloġija tal-flotazzjoni mikrobjali. It-teknoloġija tal-lixxivjar mikrobjali tal-minerali hija teknoloġija ta' estrazzjoni li tuża l-interazzjoni profonda bejn il-mikroorganiżmi u l-minerali biex teqred il-kannizzata kristallina tal-minerali u tħoll il-komponenti utli. Il-pirita ossidizzata u minerali oħra tas-sulfid li jinsabu fil-kawlina jistgħu jiġu ppurifikati permezz tat-teknoloġija tal-estrazzjoni mikrobjali. Mikroorganiżmi użati komunement jinkludu Thiobacillus ferrooxidans u batterji li jnaqqsu l-Fe. Il-metodu mikrobijoloġiku għandu spiża baxxa u tniġġis ambjentali baxx, li mhux se jaffettwa l-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tal-kawlina. Huwa metodu ġdid ta' purifikazzjoni u tibjid bi prospetti ta' żvilupp għall-minerali tal-kawlina.
Sommarju
It-trattament għat-tneħħija tal-ħadid u t-tibjid tal-kawlina jeħtieġ li jagħżel l-aħjar metodu skont kawżi differenti tal-kulur u objettivi differenti ta' applikazzjoni, itejjeb il-prestazzjoni komprensiva tal-bjuda tal-minerali tal-kawlina, u jagħmilha jkollha valur ta' użu għoli u valur ekonomiku. Ix-xejra ta' żvilupp futura għandha tkun li tgħaqqad il-karatteristiċi tal-metodu kimiku, il-metodu fiżiku u l-metodu mikrobijoloġiku b'mod organiku, sabiex tagħti rwol sħiħ lill-vantaġġi tagħhom u trażżan l-iżvantaġġi u n-nuqqasijiet tagħhom, sabiex tikseb effett ta' tibjid aħjar. Fl-istess ħin, huwa wkoll meħtieġ li jiġi studjat aktar il-mekkaniżmu l-ġdid ta' diversi metodi ta' tneħħija tal-impuritajiet u jittejjeb il-proċess biex it-tneħħija tal-ħadid u t-tibjid tal-kawlina jiżviluppaw fid-direzzjoni ta' ekoloġika, effiċjenti u b'livell baxx ta' karbonju.
Ħin tal-posta: 02 ta' Marzu 2023