Kwa sifa maalum za kimwili na kemikali, kaolin ni rasilimali ya madini isiyo ya metali isiyo ya lazima katika kauri, utengenezaji wa karatasi, mpira, plastiki, vinzani, kusafisha mafuta na nyanja zingine za teknolojia ya kisasa ya viwanda, kilimo na ulinzi wa kitaifa. Uweupe wa kaolin ni kiashiria muhimu cha thamani yake ya matumizi.
Mambo yanayoathiri weupe wa kaolin
Kaolin ni aina ya udongo mwembamba au mwamba wa udongo unaoundwa zaidi na madini ya kaolinite. Fomula yake ya kemikali ya fuwele ni 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Kiasi kidogo cha madini yasiyo ya udongo ni quartz, feldspar, madini ya chuma, titani, hidroksidi ya alumini na oksidi, vitu vya kikaboni, n.k.
Muundo wa fuwele wa kaolini
Kulingana na hali na asili ya uchafu katika kaolin, uchafu unaosababisha kupungua kwa weupe wa kaolin unaweza kugawanywa katika makundi matatu: kaboni kikaboni; Vipengele vya rangi, kama vile Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, nk; Madini meusi, kama vile biotite, kloridi, nk. Kwa ujumla, kiwango cha V, Cr, Cu, Mn na vipengele vingine katika kaolin ni kidogo, ambacho kina athari ndogo kwa weupe. Muundo wa madini na kiwango cha chuma na titani ndio mambo makuu yanayoathiri weupe wa kaolin. Uwepo wao hautaathiri tu weupe wa asili wa kaolin, lakini pia utaathiri weupe wake uliochomwa. Hasa, uwepo wa oksidi ya chuma una athari mbaya kwa rangi ya udongo na hupunguza mwangaza wake na upinzani wa moto. Na hata kama kiasi cha oksidi, hidroksidi na oksidi iliyotiwa maji ya oksidi ya chuma ni 0.4%, inatosha kutoa mashapo ya udongo kuwa nyekundu hadi rangi ya njano. Oksidi na hidroksidi hizi za chuma zinaweza kuwa hematite (nyekundu), maghemite (nyekundu-kahawia), goethite (njano ya kahawia), limonite (machungwa), oksidi ya chuma iliyotiwa maji (nyekundu ya kahawia), n.k. Inaweza kusemwa kwamba kuondolewa kwa uchafu wa chuma katika kaolin kuna jukumu muhimu sana katika matumizi bora ya kaolin.
Hali ya kutokea kwa kipengele cha chuma
Hali ya kutokea kwa chuma katika kaolin ndiyo sababu kuu inayoamua njia ya kuondoa chuma. Idadi kubwa ya tafiti zinaamini kwamba chuma cha fuwele katika umbo la chembe ndogo huchanganywa katika kaolin, huku chuma kisicho na umbo la mofu kikiwa kimefunikwa juu ya uso wa chembe ndogo za kaolin. Kwa sasa, hali ya kutokea kwa chuma katika kaolin imegawanywa katika aina mbili nyumbani na nje ya nchi: moja iko katika kaolinite na madini ya ziada (kama vile mica, titani dioksidi na illite), ambayo huitwa chuma cha kimuundo; Nyingine iko katika umbo la madini ya chuma huru, yanayoitwa chuma huru (ikiwa ni pamoja na chuma cha uso, chuma cha fuwele chenye chembe ndogo na chuma kisicho na umbo la mofu).
Chuma kinachoondolewa kwa kuondolewa kwa chuma na kung'arisha kaolini ni chuma huru, hasa ikijumuisha magnetite, hematite, limonite, siderite, pyrite, ilmenite, jarosite na madini mengine; Chuma nyingi zipo katika mfumo wa limonite ya kolloidal iliyotawanyika sana, na kiasi kidogo katika mfumo wa goethite na hematite ya duara, ya acicular na isiyo ya kawaida.
Njia ya kuondoa na kung'arisha chuma ya kaolin
Mgawanyiko wa maji
Njia hii hutumika zaidi kuondoa madini yaliyoharibika kama vile quartz, feldspar na mica, na uchafu mwingi kama vile uchafu wa miamba, pamoja na baadhi ya madini ya chuma na titani. Madini yasiyo safi yenye msongamano na umumunyifu sawa na kaolin hayawezi kuondolewa, na uboreshaji wa weupe si dhahiri, jambo ambalo linafaa kwa ajili ya kulainisha na kung'arisha madini ya kaolin yenye ubora wa juu.
Mgawanyiko wa sumaku
Uchafu wa madini ya chuma katika kaolini kwa kawaida huwa na sumaku dhaifu. Kwa sasa, mbinu ya utenganishaji wa sumaku yenye nguvu ya gradient ya juu hutumiwa hasa, au madini dhaifu ya sumaku hubadilishwa kuwa oksidi ya chuma yenye nguvu ya sumaku baada ya kuchomwa, na kisha kuondolewa kwa njia ya kawaida ya utenganishaji wa sumaku.
Kitenganishi cha sumaku cha pete wima chenye mteremko wa juu
Kitenganishi cha sumaku chenye gradient ya juu kwa tope la sumakuumeme
Kitenganishi cha sumaku chenye upitishaji wa juu wa joto la chini
Mbinu ya kuelea
Mbinu ya kuelea imetumika kutibu kaolini kutoka kwa amana za msingi na za sekondari. Katika mchakato wa kuelea, chembe za kaolinite na mica hutenganishwa, na bidhaa zilizosafishwa ni malighafi kadhaa zinazofaa za kiwango cha viwanda. Utenganishaji teule wa kuelea wa kaolinite na feldspar kwa kawaida hufanywa katika tope lenye pH iliyodhibitiwa.
Mbinu ya kupunguza
Njia ya kupunguza ni kutumia kikali cha kupunguza ili kupunguza uchafu wa chuma (kama vile hematite na limonite) katika hali ya trivalenti ya kaolini hadi ioni za chuma zenye valenti mbili zinazoyeyuka, ambazo huondolewa kwa kuchujwa na kuoshwa. Kuondolewa kwa uchafu wa Fe3+ kutoka kwa kaolini ya viwandani kwa kawaida hupatikana kwa kuchanganya teknolojia ya kimwili (utenganisho wa sumaku, flocculation teule) na matibabu ya kemikali chini ya hali ya tindikali au kupunguza.
Hidrosulfite ya sodiamu (Na2S2O4), pia inajulikana kama hidrosulfite ya sodiamu, ina ufanisi katika kupunguza na kuondoa chuma kutoka kwa kaolin, na kwa sasa inatumika katika tasnia ya kaolin. Hata hivyo, njia hii lazima ifanyike chini ya hali kali ya asidi (pH<3), na kusababisha gharama kubwa za uendeshaji na athari za mazingira. Kwa kuongezea, sifa za kemikali za hidrosulfite ya sodiamu si thabiti, zinahitaji mipango maalum na ya gharama kubwa ya uhifadhi na usafirishaji.
Dioksidi ya Thiourea: (NH2) 2CSO2, TD) ni kichocheo chenye nguvu, ambacho kina faida za uwezo mkubwa wa kupunguza, urafiki wa mazingira, kiwango cha chini cha mtengano, usalama na gharama ya chini ya uzalishaji wa kundi. Fe3+ isiyoyeyuka katika kaolini inaweza kupunguzwa hadi Fe2+ kupitia TD inayoyeyuka.
Baadaye, weupe wa kaolini unaweza kuongezeka baada ya kuchujwa na kuoshwa. TD ni thabiti sana kwenye halijoto ya kawaida na hali isiyo na upendeleo. Uwezo mkubwa wa kupunguza TD unaweza kupatikana tu chini ya hali ya alkali kali (pH>10) au joto (T>70 ° C), na kusababisha gharama kubwa ya uendeshaji na ugumu.
Mbinu ya oksidi
Matibabu ya oksidi ni pamoja na matumizi ya ozoni, peroksidi ya hidrojeni, potasiamu pamanganeti na hipokloriti ya sodiamu ili kuondoa safu ya kaboni iliyofyonzwa ili kuboresha weupe. Kaolini iliyo mahali pa ndani zaidi chini ya mzigo mzito ni kijivu, na chuma katika kaolini iko katika hali ya kupunguza. Tumia mawakala wenye nguvu wa oksidi kama vile ozoni au hipokloriti ya sodiamu ili oksidi FeS2 isiyoyeyuka katika pyrite hadi Fe2+ mumunyifu, kisha osha ili kuondoa Fe2+ kutoka kwenye mfumo.
Mbinu ya kuondoa asidi
Mbinu ya kuondoa asidi ni kubadilisha uchafu wa chuma usioyeyuka katika kaolini kuwa vitu vinavyoyeyuka katika myeyusho wa asidi (asidi hidrokloriki, asidi ya sulfuriki, asidi ya oxaliki, n.k.), hivyo kutambua utengano kutoka kwa kaolini. Ikilinganishwa na asidi zingine za kikaboni, asidi ya oxaliki inachukuliwa kuwa yenye kuahidi zaidi kwa sababu ya nguvu yake ya asidi, sifa nzuri ya kuchanganyika na uwezo mkubwa wa kupunguza. Kwa asidi ya oxaliki, chuma kilichoyeyuka kinaweza kutolewa kutoka kwa myeyusho wa kuondoa katika mfumo wa oxalate ya feri, na kinaweza kusindika zaidi ili kuunda hematite safi kupitia calcination. Asidi ya oxaliki inaweza kupatikana kwa bei nafuu kutoka kwa michakato mingine ya viwanda, na katika hatua ya utengenezaji wa kauri, oxalate yoyote iliyobaki katika nyenzo iliyotibiwa itaoza kuwa kaboni dioksidi. Watafiti wengi wamesoma matokeo ya kuyeyusha oksidi ya chuma na asidi ya oxaliki.
Mbinu ya calcination ya joto la juu
Ukalisishaji ni mchakato wa kutengeneza bidhaa maalum za kaolini zenye kiwango maalum. Kulingana na halijoto ya matibabu, aina mbili tofauti za kaolini yenye kiwango cha kalisini huzalishwa. Ukalisishaji katika kiwango cha halijoto cha 650-700 ℃ huondoa kundi la hidroksili la kimuundo, na mvuke wa maji unaotoka huongeza unyumbufu na uwazi wa kaolini, ambayo ni sifa bora ya matumizi ya mipako ya karatasi. Kwa kuongezea, kwa kupasha joto kaolini kwa 1000-1050 ℃, haiwezi tu kuongeza uthabiti, lakini pia kupata weupe wa 92-95%.
Ukalisishaji wa klorini
Chuma na titani ziliondolewa kwenye madini ya udongo, hasa kaolini kwa klorini, na matokeo mazuri yalipatikana. Katika mchakato wa klorini na kalsiamu, katika halijoto ya juu (700 ℃ - 1000 ℃), kaoliniti imepitia dehidroksilisheni ili kuunda metakaolinite, na katika halijoto ya juu, awamu za spinel na mullite huundwa. Mabadiliko haya huongeza hidrofobisi, ugumu na ukubwa wa chembe kupitia kuchuja. Madini yaliyotibiwa kwa njia hii yanaweza kutumika katika tasnia nyingi, kama vile karatasi, PVC, mpira, plastiki, gundi, kung'arisha na dawa ya meno. Hidrofobisisheni ya juu hufanya madini haya yaendane zaidi na mifumo ya kikaboni.
Mbinu ya mikrobiolojia
Teknolojia ya utakaso wa vijidudu vya madini ni mada mpya ya usindikaji wa madini, ikiwa ni pamoja na teknolojia ya uchujaji wa vijidudu na teknolojia ya ueleaji wa vijidudu. Teknolojia ya uchujaji wa vijidudu vya madini ni teknolojia ya uchimbaji inayotumia mwingiliano wa kina kati ya vijidudu na madini kuharibu kimiani cha fuwele cha madini na kuyeyusha vipengele muhimu. Piriti iliyooksidishwa na madini mengine ya sulfidi yaliyomo kwenye kaolini yanaweza kusafishwa kwa teknolojia ya uchimbaji wa vijidudu. Vijidudu vinavyotumika sana ni pamoja na Thiobacillus ferroxidans na bakteria ya kupunguza Fe. Mbinu ya vijidudu ina gharama ya chini na uchafuzi mdogo wa mazingira, ambao hautaathiri sifa za kimwili na kemikali za kaolini. Ni njia mpya ya utakaso na weupe yenye matarajio ya maendeleo ya madini ya kaolini.
Muhtasari
Matibabu ya kuondoa na kung'arisha chuma ya kaolini yanahitaji kuchagua njia bora kulingana na sababu tofauti za rangi na malengo tofauti ya matumizi, kuboresha utendaji kamili wa weupe wa madini ya kaolini, na kuifanya iwe na thamani kubwa ya matumizi na thamani ya kiuchumi. Mwelekeo wa maendeleo ya baadaye unapaswa kuwa kuchanganya sifa za mbinu za kemikali, mbinu za kimwili na mbinu za kibiolojia kikaboni, ili kutoa mchango kamili kwa faida zake na kuzuia hasara na mapungufu yake, ili kufikia athari bora ya kung'arisha. Wakati huo huo, ni muhimu pia kusoma zaidi utaratibu mpya wa mbinu mbalimbali za kuondoa uchafu na kuboresha mchakato wa kufanya kuondolewa na kung'arisha chuma kwa kaolini kukua katika mwelekeo wa kijani kibichi, ufanisi na kaboni kidogo.
Muda wa chapisho: Machi-02-2023