Dengan sifat fisik dan kimia khusus, kaolin adalah sumber daya mineral bukan logam yang sangat diperlukan dalam bidang keramik, pembuatan kertas, karet, plastik, refraktori, penyulingan minyak bumi dan bidang teknologi mutakhir industri dan pertanian serta pertahanan nasional lainnya. Putihnya kaolin merupakan indikator penting dari nilai penerapannya.
Faktor yang mempengaruhi putihnya kaolin
Kaolin adalah sejenis tanah liat berbutir halus atau batuan lempung yang sebagian besar tersusun dari mineral kaolinit. Rumus kimia kristalnya adalah 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Sejumlah kecil mineral non-lempung adalah kuarsa, feldspar, mineral besi, titanium, aluminium hidroksida dan oksida, bahan organik, dll.
Struktur kristal kaolin
Menurut keadaan dan sifat pengotor pada kaolin, pengotor yang menyebabkan penurunan warna putih kaolin dapat dibedakan menjadi tiga kategori: karbon organik; Unsur pigmen, seperti Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, dll; Mineral gelap, seperti biotit, klorit, dll. Umumnya kandungan V, Cr, Cu, Mn dan unsur lain dalam kaolin kecil sehingga tidak banyak berpengaruh terhadap keputihan. Komposisi mineral serta kandungan besi dan titanium menjadi faktor utama yang mempengaruhi putihnya kaolin. Keberadaannya tidak hanya mempengaruhi warna putih alami kaolin, tetapi juga mempengaruhi warna putih hasil kalsinasinya. Secara khusus, keberadaan oksida besi berdampak negatif pada warna tanah liat dan mengurangi kecerahan serta ketahanan terhadap api. Dan meskipun jumlah oksida, hidroksida, dan oksida besi oksida terhidrasi adalah 0,4%, jumlah tersebut cukup untuk memberikan warna merah hingga kuning pada sedimen tanah liat. Oksida besi dan hidroksida tersebut dapat berupa hematit (merah), maghemit (merah-coklat), goetit (kuning kecoklatan), limonit (oranye), oksida besi terhidrasi (merah kecoklatan), dll. Dapat dikatakan menghilangkan pengotor besi dalam kaolin memainkan peran yang sangat penting dalam penggunaan kaolin yang lebih baik.
Keadaan keberadaan unsur besi
Keberadaan besi dalam kaolin merupakan faktor utama yang menentukan metode penghilangan besi. Sejumlah besar penelitian meyakini bahwa besi kristal dalam bentuk partikel halus dicampur dalam kaolin, sedangkan besi amorf dilapisi pada permukaan partikel halus kaolin. Saat ini, keberadaan besi dalam kaolin terbagi menjadi dua jenis di dalam dan luar negeri: satu dalam kaolinit dan mineral tambahan (seperti mika, titanium dioksida dan ilit), yang disebut besi struktural; Yang lainnya berupa mineral besi mandiri yang disebut besi bebas (termasuk besi permukaan, besi kristal berbutir halus, dan besi amorf).
Besi yang dihilangkan dengan penghilangan besi dan pemutihan kaolin adalah besi bebas, terutama termasuk magnetit, hematit, limonit, siderit, pirit, ilmenit, jarosit dan mineral lainnya; Sebagian besar besi ada dalam bentuk limonit koloidal yang sangat tersebar, dan sejumlah kecil dalam bentuk goetit dan hematit berbentuk bola, berbentuk jarum dan tidak beraturan.
Metode penghilangan besi dan pemutihan kaolin
Pemisahan air
Metode ini terutama digunakan untuk menghilangkan mineral detrital seperti kuarsa, feldspar dan mika, dan pengotor yang lebih kasar seperti serpihan batuan, serta beberapa mineral besi dan titanium. Mineral pengotor dengan kepadatan dan kelarutan yang mirip dengan kaolin tidak dapat dihilangkan, dan peningkatan warna putihnya relatif tidak jelas, sehingga cocok untuk benefisiasi dan pemutihan bijih kaolin yang relatif berkualitas tinggi.
Pemisahan magnetik
Pengotor mineral besi dalam kaolin biasanya bersifat magnetis lemah. Saat ini, metode pemisahan magnetik kuat gradien tinggi terutama digunakan, atau mineral magnetik lemah diubah menjadi oksida besi magnetik kuat setelah dipanggang, dan kemudian dihilangkan dengan metode pemisahan magnetik biasa.
Pemisah magnetik gradien tinggi cincin vertikal
Pemisah magnetik gradien tinggi untuk bubur elektromagnetik
Pemisah magnetik superkonduktor suhu rendah
Metode flotasi
Metode flotasi telah diterapkan untuk mengolah kaolin dari endapan primer dan sekunder. Dalam proses flotasi, partikel kaolinit dan mika dipisahkan, dan produk yang dimurnikan adalah beberapa bahan baku kelas industri yang sesuai. Pemisahan flotasi selektif kaolinit dan feldspar biasanya dilakukan dalam bubur dengan pH terkontrol.
Metode reduksi
Metode reduksi adalah dengan menggunakan zat pereduksi untuk mereduksi pengotor besi (seperti hematit dan limonit) dalam keadaan trivalen kaolin menjadi ion besi bivalen yang larut, yang dihilangkan dengan penyaringan dan pencucian. Penghapusan pengotor Fe3+ dari kaolin industri biasanya dicapai dengan menggabungkan teknologi fisik (pemisahan magnetik, flokulasi selektif) dan perlakuan kimia dalam kondisi asam atau pereduksi.
Natrium hidrosulfit (Na2S2O4), juga dikenal sebagai natrium hidrosulfit, efektif dalam mereduksi dan melepaskan besi dari kaolin, dan saat ini digunakan dalam industri kaolin. Namun metode ini harus dilakukan dalam kondisi asam kuat (pH<3), yang mengakibatkan biaya pengoperasian dan dampak lingkungan yang tinggi. Selain itu, sifat kimia natrium hidrosulfit tidak stabil sehingga memerlukan pengaturan penyimpanan dan pengangkutan yang khusus dan mahal.
Thiourea dioxide: (NH2) 2CSO2, TD) adalah zat pereduksi kuat, yang memiliki keunggulan kemampuan pereduksi yang kuat, ramah lingkungan, laju dekomposisi rendah, keamanan dan biaya produksi batch yang rendah. Fe3+ yang tidak larut dalam kaolin dapat direduksi menjadi Fe2+ yang larut melalui TD.
Selanjutnya, keputihan kaolin dapat ditingkatkan setelah penyaringan dan pencucian. TD sangat stabil pada suhu kamar dan kondisi netral. Kemampuan reduksi TD yang kuat hanya dapat diperoleh pada kondisi alkalinitas kuat (pH>10) atau pemanasan (T>70 ° C), sehingga mengakibatkan biaya dan kesulitan pengoperasian yang tinggi.
Metode oksidasi
Perlakuan oksidasi meliputi penggunaan ozon, hidrogen peroksida, kalium permanganat, dan natrium hipoklorit untuk menghilangkan lapisan karbon yang teradsorpsi guna meningkatkan warna putih. Kaolin di tempat yang lebih dalam di bawah lapisan penutup yang lebih tebal berwarna abu-abu, dan besi di dalam kaolin berada dalam keadaan tereduksi. Gunakan zat pengoksidasi kuat seperti ozon atau natrium hipoklorit untuk mengoksidasi FeS2 yang tidak larut dalam pirit menjadi Fe2+ yang larut, lalu cuci untuk menghilangkan Fe2+ dari sistem.
Metode pencucian asam
Metode pelindian asam adalah dengan mengubah pengotor besi yang tidak larut dalam kaolin menjadi zat yang larut dalam larutan asam (asam klorida, asam sulfat, asam oksalat, dll.), sehingga mewujudkan pemisahan dari kaolin. Dibandingkan dengan asam organik lainnya, asam oksalat dianggap paling menjanjikan karena kekuatan asamnya, sifat pengkompleks yang baik, dan kemampuan reduksi yang tinggi. Dengan asam oksalat, besi terlarut dapat diendapkan dari larutan pelindian dalam bentuk besi oksalat, dan dapat diproses lebih lanjut menjadi hematit murni melalui kalsinasi. Asam oksalat dapat diperoleh dengan harga murah dari proses industri lainnya, dan pada tahap pembakaran pembuatan keramik, sisa oksalat dalam bahan yang diolah akan diuraikan menjadi karbon dioksida. Banyak peneliti telah mempelajari hasil pelarutan oksida besi dengan asam oksalat.
Metode kalsinasi suhu tinggi
Kalsinasi adalah proses menghasilkan produk kaolin bermutu khusus. Menurut suhu perlakuan, dihasilkan dua tingkat kaolin terkalsinasi yang berbeda. Kalsinasi pada kisaran suhu 650-700 ℃ menghilangkan gugus hidroksil struktural, dan uap air yang keluar meningkatkan elastisitas dan opasitas kaolin, yang merupakan atribut ideal untuk aplikasi pelapisan kertas. Selain itu, dengan memanaskan kaolin pada suhu 1000-1050 ℃, tidak hanya meningkatkan daya abrasi, tetapi juga memperoleh tingkat putih 92-95%.
Kalsinasi klorinasi
Besi dan titanium dihilangkan dari mineral tanah liat, terutama kaolin melalui klorinasi, dan diperoleh hasil yang baik. Pada proses klorinasi dan kalsinasi, pada suhu tinggi (700 ℃ - 1000 ℃), kaolinit telah mengalami dehidroksilasi membentuk metakaolinit, dan pada suhu yang lebih tinggi terbentuk fase spinel dan mullite. Transformasi ini meningkatkan hidrofobisitas, kekerasan dan ukuran partikel melalui sintering. Mineral yang diolah dengan cara ini dapat digunakan di banyak industri, seperti kertas, PVC, karet, plastik, perekat, pemoles dan pasta gigi. Hidrofobisitas yang lebih tinggi membuat mineral ini lebih kompatibel dengan sistem organik.
Metode mikrobiologi
Teknologi pemurnian mineral mineral merupakan subjek pengolahan mineral yang relatif baru, termasuk teknologi pelindian mikroba dan teknologi flotasi mikroba. Teknologi pelindian mineral secara mikroba adalah teknologi ekstraksi yang menggunakan interaksi mendalam antara mikroorganisme dan mineral untuk menghancurkan kisi kristal mineral dan melarutkan komponen bermanfaat. Pirit teroksidasi dan bijih sulfida lainnya yang terkandung dalam kaolin dapat dimurnikan dengan teknologi ekstraksi mikroba. Mikroorganisme yang umum digunakan termasuk Thiobacillus ferrooxidans dan bakteri pereduksi Fe. Metode mikrobiologi berbiaya rendah dan pencemaran lingkungan rendah, sehingga tidak mempengaruhi sifat fisik dan kimia kaolin. Ini adalah metode pemurnian dan pemutihan baru dengan prospek pengembangan mineral kaolin.
Ringkasan
Perawatan penghilangan besi dan pemutihan kaolin perlu memilih metode terbaik sesuai dengan penyebab warna yang berbeda dan tujuan penerapan yang berbeda, meningkatkan kinerja pemutihan mineral kaolin secara komprehensif, dan menjadikannya memiliki nilai guna dan nilai ekonomi yang tinggi. Tren perkembangan di masa depan adalah menggabungkan karakteristik metode kimia, metode fisik, dan metode mikrobiologi secara organik, sehingga dapat memanfaatkan kelebihannya dan menahan kekurangan dan kekurangannya, sehingga mencapai efek pemutihan yang lebih baik. Pada saat yang sama, perlu juga mempelajari lebih lanjut mekanisme baru dari berbagai metode penghilangan pengotor dan meningkatkan proses agar penghilangan besi dan pemutihan kaolin berkembang ke arah hijau, efisien dan rendah karbon.
Waktu posting: 02-03-2023