Xüsusi fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə kaolin keramika, kağız istehsalı, rezin, plastik, odadavamlı materiallar, neft emalı və digər sənaye, kənd təsərrüfatı və milli müdafiə qabaqcıl texnologiya sahələrində əvəzolunmaz qeyri-metal mineral ehtiyatdır. Kaolinin ağlığı onun tətbiq dəyərinin vacib göstəricisidir.
Kaolinin ağlığına təsir edən amillər
Kaolin əsasən kaolinit minerallarından ibarət olan incə dənəli gil və ya gil süxur növüdür. Onun kristal kimyəvi formulu 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O-dur. Gil olmayan mineralların az bir hissəsi kvars, feldispat, dəmir mineralları, titan, alüminium hidroksid və oksidlər, üzvi maddələr və s.-dir.
Kaolinin kristal quruluşu
Kaolindəki çirklərin vəziyyətinə və təbiətinə görə, kaolinin ağlığının azalmasına səbəb olan çirkləri üç kateqoriyaya bölmək olar: üzvi karbon; Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn və s. kimi piqment elementləri; biotit, xlorit və s. kimi tünd minerallar. Ümumiyyətlə, kaolindəki V, Cr, Cu, Mn və digər elementlərin miqdarı azdır ki, bu da ağlığa az təsir göstərir. Dəmir və titanın mineral tərkibi və miqdarı kaolinin ağlığına təsir edən əsas amillərdir. Onların mövcudluğu yalnız kaolinin təbii ağlığına deyil, həm də onun kalsine edilmiş ağlığına təsir edəcək. Xüsusilə, dəmir oksidinin olması gilin rənginə mənfi təsir göstərir və onun parlaqlığını və yanğına davamlılığını azaldır. Hətta oksid, hidroksid və hidratlaşdırılmış dəmir oksidinin miqdarı 0,4% olsa belə, gil çöküntüsünə qırmızıdan sarıya qədər rəng vermək kifayətdir. Bu dəmir oksidləri və hidroksidləri hematit (qırmızı), maghemit (qırmızı-qəhvəyi), goetit (qəhvəyi-sarı), limonit (narıncı), hidratlı dəmir oksidi (qəhvəyi-qırmızı) və s. ola bilər. Deyə bilərik ki, kaolindəki dəmir çirklərinin təmizlənməsi kaolinin daha yaxşı istifadəsində son dərəcə mühüm rol oynayır.
Dəmir elementinin meydana gəlmə vəziyyəti
Kaolində dəmirin əmələ gəlmə vəziyyəti dəmirin çıxarılma üsulunu müəyyən edən əsas amildir. Çoxsaylı tədqiqatlar hesab edir ki, kristal dəmir xırda hissəciklər şəklində kaolində qarışdırılır, amorf dəmir isə kaolinin xırda hissəciklərinin səthində örtülür. Hazırda kaolində dəmirin əmələ gəlmə vəziyyəti ölkə daxilində və xaricdə iki növə bölünür: biri kaolinit və köməkçi minerallarda (məsələn, mika, titan dioksid və illit) olur ki, bu da struktur dəmir adlanır; digəri isə sərbəst dəmir adlanan müstəqil dəmir mineralları şəklindədir (səth dəmiri, xırda dənəli kristal dəmir və amorf dəmir daxil olmaqla).
Kaolinin dəmir çıxarılması və ağardılması ilə çıxarılan dəmir, əsasən maqnetit, hematit, limonit, siderit, pirit, ilmenit, yarozit və digər minerallar daxil olmaqla sərbəst dəmirdir; Dəmirin əksəriyyəti yüksək dərəcədə dağılmış kolloid limonit, az miqdarda isə sferik, iynəvari və nizamsız goetit və hematit şəklində mövcuddur.
Kaolinin dəmir çıxarılması və ağardılması üsulu
Suyun ayrılması
Bu üsul əsasən kvars, feldispat və slyuda kimi detrit minerallarını, qaya qırıntıları kimi daha iri çirkləri, eləcə də bəzi dəmir və titan minerallarını təmizləmək üçün istifadə olunur. Kaolinə bənzər sıxlığa və həllolma qabiliyyətinə malik çirk minerallarını təmizləmək mümkün deyil və ağlığın yaxşılaşması nisbətən aşkar deyil ki, bu da nisbətən yüksək keyfiyyətli kaolin filizinin zənginləşdirilməsi və ağardılması üçün uyğundur.
Maqnit ayrılması
Kaolindəki dəmir mineral çirkləri adətən zəif maqnit təsirinə malikdir. Hazırda əsasən yüksək qradiyentli güclü maqnit ayırma metodundan istifadə olunur və ya zəif maqnit mineralları qovrulduqdan sonra güclü maqnit dəmir oksidinə çevrilir və sonra adi maqnit ayırma metodu ilə çıxarılır.
Şaquli halqalı yüksək qradiyentli maqnit ayırıcı
Elektromaqnit şlamı üçün yüksək qradiyentli maqnit ayırıcı
Aşağı temperaturlu ifrat keçirici maqnit ayırıcı
Üzmə üsulu
Flotasiya metodu ilkin və ikinci dərəcəli çöküntülərdən kaolinin təmizlənməsi üçün tətbiq edilmişdir. Flotasiya prosesində kaolinit və slyuda hissəcikləri ayrılır və təmizlənmiş məhsullar bir neçə uyğun sənaye dərəcəli xammaldır. Kaolinit və feldispatın selektiv flotasiya ayrılması adətən pH-ı nəzarətdə olan şlamda aparılır.
Azaltma metodu
Reduksiya metodu, kaolinin üçvalentli halındakı dəmir çirklərini (məsələn, hematit və limonit) həll olan ikivalentli dəmir ionlarına qədər azaltmaq üçün reduksiyaedici maddədən istifadə etməkdir və bu ionlar filtrasiya və yuma yolu ilə çıxarılır. Sənaye kaolindən Fe3+ çirklərinin çıxarılması adətən fiziki texnologiyanın (maqnit ayrılması, selektiv flokulyasiya) və turşu və ya reduksiya şəraitində kimyəvi emalın birləşdirilməsi ilə əldə edilir.
Natrium hidrosulfit (Na2S2O4), həmçinin natrium hidrosulfit kimi də tanınır, kaolindən dəmirin reduksiyasında və süzülməsində təsirlidir və hazırda kaolin sənayesində istifadə olunur. Lakin bu üsul güclü turşu şəraitində (pH<3) aparılmalıdır ki, bu da yüksək əməliyyat xərclərinə və ətraf mühitə təsirə səbəb olur. Bundan əlavə, natrium hidrosulfitin kimyəvi xüsusiyyətləri qeyri-sabitdir və xüsusi və bahalı saxlama və daşınma tədbirləri tələb edir.
Tiokarbamid dioksidi: (NH2)2CSO2, TD) güclü reduksiyaedici maddədir və güclü reduksiya qabiliyyəti, ətraf mühitə uyğunluğu, aşağı parçalanma sürəti, təhlükəsizlik və seriya istehsalının aşağı qiyməti kimi üstünlüklərə malikdir. Kaolindəki həll olmayan Fe3+ TD vasitəsilə həll olan Fe2+-ə reduksiya edilə bilər.
Daha sonra, filtrasiya və yuyulmadan sonra kaolinin ağlığı artırıla bilər. TD otaq temperaturunda və neytral şəraitdə çox sabitdir. TD-nin güclü reduksiya qabiliyyəti yalnız güclü qələvilik (pH>10) və ya qızdırma (T>70 ° C) şəraitində əldə edilə bilər ki, bu da yüksək əməliyyat xərclərinə və çətinliklərə səbəb olur.
Oksidləşmə metodu
Oksidləşmə müalicəsi, ağlığı artırmaq üçün adsorbsiya olunmuş karbon təbəqəsini təmizləmək üçün ozon, hidrogen peroksid, kalium permanganat və natrium hipoxloritdən istifadəni əhatə edir. Daha qalın örtük altında daha dərin yerdəki kaolin boz rəngdədir və kaolindəki dəmir reduksiya vəziyyətindədir. Piritdə həll olunmayan FeS2-ni həll olan Fe2+-ə qədər oksidləşdirmək üçün ozon və ya natrium hipoxlorit kimi güclü oksidləşdirici maddələrdən istifadə edin və sonra Fe2+-i sistemdən çıxarmaq üçün yuyun.
Turşu ilə yuyulma üsulu
Turşu ilə süzmə üsulu kaolindəki həll olmayan dəmir çirklərini turşu məhlullarında həll olan maddələrə (xlorid turşusu, sulfat turşusu, oksalik turşusu və s.) çevirməklə kaolindən ayrılmaqdır. Digər üzvi turşularla müqayisədə oksalik turşusu turşu gücü, yaxşı kompleksləşmə xüsusiyyəti və yüksək reduksiya qabiliyyətinə görə ən perspektivli hesab olunur. Oksalik turşusu ilə həll olmuş dəmir süzmə məhlulundan dəmir oksalat şəklində çökdürülə bilər və kalsinasiya yolu ilə təmiz hematit əmələ gətirmək üçün daha da emal edilə bilər. Oksalik turşusu digər sənaye proseslərindən ucuz qiymətə əldə edilə bilər və keramika istehsalının bişirmə mərhələsində işlənmiş materialdakı hər hansı qalıq oksalat karbon qazına parçalanacaq. Bir çox tədqiqatçı dəmir oksidinin oksalik turşu ilə həll edilməsinin nəticələrini araşdırmışdır.
Yüksək temperaturda kalsinasiya üsulu
Kalsinasiya xüsusi dərəcəli kaolin məhsullarının istehsal prosesidir. Emal temperaturuna görə iki fərqli dərəcəli kalsinləşdirilmiş kaolin istehsal olunur. 650-700 ℃ temperatur aralığında kalsinasiya struktur hidroksil qrupunu aradan qaldırır və çıxan su buxarı kaolinin elastikliyini və qeyri-şəffaflığını artırır ki, bu da kağız örtüyü tətbiqinin ideal atributudur. Bundan əlavə, kaolini 1000-1050 ℃-də qızdırmaqla, yalnız aşınma qabiliyyətini artırmaqla yanaşı, həm də 92-95% ağlıq əldə etmək mümkündür.
Xlorlama kalsinasiyası
Dəmir və titan gil minerallarından, xüsusən də kaolindən xlorlama yolu ilə təmizləndi və yaxşı nəticələr əldə edildi. Xlorlama və kalsinasiya prosesində yüksək temperaturda (700 ℃ - 1000 ℃) kaolinit metakaolinit əmələ gətirmək üçün dehidroksilasiyaya məruz qaldı və daha yüksək temperaturda şpinel və mullit fazaları əmələ gəldi. Bu çevrilmələr sinterləmə yolu ilə hissəciklərin hidrofobikliyini, sərtliyini və ölçüsünü artırır. Bu şəkildə işlənmiş minerallar kağız, PVC, rezin, plastik, yapışdırıcılar, cilalama və diş pastası kimi bir çox sənayedə istifadə edilə bilər. Daha yüksək hidrofobiklik bu mineralları üzvi sistemlərlə daha uyğun edir.
Mikrobioloji metod
Mineralların mikroblarla təmizlənməsi texnologiyası, mikrobların yuyulması texnologiyası və mikrobların flotasiyası texnologiyası da daxil olmaqla, nisbətən yeni bir mineral emalı mövzusudur. Mineralların mikroblarla yuyulması texnologiyası, mineralların kristal qəfəsini məhv etmək və faydalı komponentləri həll etmək üçün mikroorqanizmlər və minerallar arasında dərin qarşılıqlı təsirdən istifadə edən bir ekstraksiya texnologiyasıdır. Kaolində olan oksidləşmiş pirit və digər sulfid filizləri mikrobların çıxarılma texnologiyası ilə təmizlənə bilər. Tez-tez istifadə edilən mikroorqanizmlərə Thiobacillus ferrooxidans və Fe-reduksiya edən bakteriyalar daxildir. Mikrobioloji metod aşağı qiymətə və aşağı ətraf mühit çirklənməsinə malikdir ki, bu da kaolinin fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərinə təsir göstərməyəcək. Bu, kaolin mineralları üçün inkişaf perspektivləri olan yeni bir təmizləmə və ağartma üsuludur.
Xülasə
Kaolinin dəmir çıxarılması və ağardılması müxtəlif rəng səbəblərinə və müxtəlif tətbiq məqsədlərinə uyğun olaraq ən yaxşı metodu seçməli, kaolin minerallarının hərtərəfli ağlıq göstəricilərini yaxşılaşdırmalı və yüksək istifadə dəyəri və iqtisadi dəyərə malik olmalıdır. Gələcək inkişaf meyli kimyəvi metodun, fiziki metodun və mikrobioloji metodun xüsusiyyətlərini üzvi şəkildə birləşdirmək, üstünlüklərindən tam istifadə etmək və çatışmazlıqlarını və çatışmazlıqlarını aradan qaldırmaq, daha yaxşı ağardıcı təsir əldə etmək olmalıdır. Eyni zamanda, müxtəlif çirklərin çıxarılması metodlarının yeni mexanizmini daha da öyrənmək və kaolinin dəmir çıxarılması və ağardılmasının yaşıl, səmərəli və aşağı karbonlu istiqamətdə inkişaf etməsi üçün prosesi təkmilləşdirmək lazımdır.
Yazı vaxtı: 02 Mart 2023