Con propiedades físicas y químicas especiales, el caolín es un recurso mineral no metálico indispensable en cerámica, fabricación de papel, caucho, plásticos, refractarios, refinación de petróleo y otros campos tecnológicos de vanguardia industriales, agrícolas y de defensa nacional. La blancura del caolín es un indicador importante de su valor de aplicación.
Factores que afectan la blancura del caolín.
El caolín es un tipo de arcilla o roca arcillosa de grano fino compuesta principalmente por minerales de caolinita. Su fórmula química cristalina es 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Una pequeña cantidad de minerales no arcillosos son el cuarzo, feldespato, minerales de hierro, titanio, hidróxido y óxidos de aluminio, materia orgánica, etc.
Estructura cristalina del caolín.
Según el estado y la naturaleza de las impurezas del caolín, las impurezas que provocan la disminución de la blancura del caolín se pueden dividir en tres categorías: carbono orgánico; Elementos pigmentarios, como Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, etc; Minerales oscuros, como biotita, clorita, etc. Generalmente, el contenido de V, Cr, Cu, Mn y otros elementos en el caolín es pequeño, lo que tiene poco efecto sobre la blancura. La composición mineral y el contenido de hierro y titanio son los principales factores que afectan la blancura del caolín. Su existencia no sólo afectará la blancura natural del caolín, sino también su blancura calcinada. En particular, la presencia de óxido de hierro tiene un impacto negativo en el color de la arcilla y reduce su brillo y resistencia al fuego. E incluso si la cantidad de óxido, hidróxido y óxido hidratado de óxido de hierro es del 0,4%, es suficiente para darle al sedimento de arcilla una coloración de rojo a amarillo. Estos óxidos e hidróxidos de hierro pueden ser hematita (rojo), maghemita (marrón rojizo), goethita (amarillo parduzco), limonita (naranja), óxido de hierro hidratado (rojo parduzco), etc. Se puede decir que la eliminación de impurezas de hierro en caolín juega un papel extremadamente importante en el mejor uso del caolín.
Estado de aparición del elemento hierro.
El estado de aparición del hierro en el caolín es el principal factor que determina el método de eliminación del hierro. Un gran número de estudios creen que el hierro cristalino en forma de partículas finas se mezcla con el caolín, mientras que el hierro amorfo se recubre en la superficie de las partículas finas de caolín. En la actualidad, el estado de aparición del hierro en el caolín se divide en dos tipos en el país y en el extranjero: uno se encuentra en la caolinita y minerales accesorios (como mica, dióxido de titanio e illita), que se denomina hierro estructural; El otro se encuentra en forma de minerales de hierro independientes, llamados hierro libre (incluido el hierro superficial, el hierro cristalino de grano fino y el hierro amorfo).
El hierro eliminado mediante la eliminación del hierro y el blanqueamiento del caolín es hierro libre, que incluye principalmente magnetita, hematita, limonita, siderita, pirita, ilmenita, jarosita y otros minerales; La mayor parte del hierro existe en forma de limonita coloidal altamente dispersa y una pequeña cantidad en forma de goetita y hematita esféricas, aciculares e irregulares.
Método de eliminación de hierro y blanqueamiento del caolín.
Separación de agua
Este método se utiliza principalmente para eliminar minerales detríticos como cuarzo, feldespato y mica, e impurezas más gruesas como restos de roca, así como algunos minerales de hierro y titanio. Los minerales impurezas con densidad y solubilidad similares a las del caolín no se pueden eliminar, y la mejora de la blancura no es relativamente obvia, lo que es adecuado para el beneficio y blanqueamiento de minerales de caolín de calidad relativamente alta.
Separación magnética
Las impurezas minerales de hierro en el caolín suelen ser magnéticas débiles. En la actualidad, se utiliza principalmente el método de separación magnética fuerte de alto gradiente, o los minerales magnéticos débiles se convierten en óxido de hierro magnético fuerte después del tostado y luego se eliminan mediante el método de separación magnética normal.
Separador magnético de alto gradiente de anillo vertical
Separador magnético de alto gradiente para lodos electromagnéticos
Separador magnético superconductor de baja temperatura
Método de flotación
El método de flotación se ha aplicado para tratar caolín procedente de depósitos primarios y secundarios. En el proceso de flotación, se separan las partículas de caolinita y mica, y los productos purificados son varias materias primas adecuadas de grado industrial. La separación por flotación selectiva de caolinita y feldespato se suele realizar en suspensión con pH controlado.
Método de reducción
El método de reducción consiste en utilizar un agente reductor para reducir las impurezas de hierro (como hematita y limonita) en el estado trivalente del caolín a iones de hierro bivalentes solubles, que se eliminan mediante filtración y lavado. La eliminación de impurezas de Fe3+ del caolín industrial se suele conseguir combinando tecnología física (separación magnética, floculación selectiva) y tratamiento químico en condiciones ácidas o reductoras.
El hidrosulfito de sodio (Na2S2O4), también conocido como hidrosulfito de sodio, es eficaz para reducir y lixiviar el hierro del caolín y actualmente se utiliza en la industria del caolín. Sin embargo, este método debe llevarse a cabo en condiciones fuertemente ácidas (pH<3), lo que genera altos costos operativos e impacto ambiental. Además, las propiedades químicas del hidrosulfito de sodio son inestables, lo que requiere medidas especiales y costosas de almacenamiento y transporte.
El dióxido de tiourea: (NH2) 2CSO2, TD) es un agente reductor fuerte, que tiene las ventajas de una fuerte capacidad reductora, respeto al medio ambiente, baja tasa de descomposición, seguridad y bajo costo de producción por lotes. El Fe3+ insoluble en caolín se puede reducir a Fe2+ soluble mediante TD.
Posteriormente, se puede aumentar la blancura del caolín después de la filtración y el lavado. TD es muy estable a temperatura ambiente y condiciones neutras. La fuerte capacidad de reducción del TD solo se puede obtener en condiciones de fuerte alcalinidad (pH>10) o calentamiento (T>70 °C), lo que resulta en altos costos y dificultades de operación.
método de oxidación
El tratamiento de oxidación incluye el uso de ozono, peróxido de hidrógeno, permanganato de potasio e hipoclorito de sodio para eliminar la capa de carbón adsorbida y mejorar la blancura. El caolín en el lugar más profundo debajo de la sobrecarga más espesa es gris y el hierro en el caolín está en estado reductor. Utilice agentes oxidantes fuertes como ozono o hipoclorito de sodio para oxidar el FeS2 insoluble en pirita a Fe2+ soluble y luego lave para eliminar el Fe2+ del sistema.
Método de lixiviación ácida
El método de lixiviación ácida consiste en transformar las impurezas de hierro insolubles en el caolín en sustancias solubles en soluciones ácidas (ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido oxálico, etc.), realizando así la separación del caolín. En comparación con otros ácidos orgánicos, el ácido oxálico se considera el más prometedor debido a su fuerza ácida, buenas propiedades complejantes y alta capacidad reductora. Con ácido oxálico, el hierro disuelto puede precipitarse de la solución de lixiviación en forma de oxalato ferroso y puede procesarse aún más para formar hematita pura mediante calcinación. El ácido oxálico se puede obtener de forma económica a partir de otros procesos industriales y, en la etapa de cocción de la fabricación de cerámica, cualquier oxalato residual en el material tratado se descompondrá en dióxido de carbono. Muchos investigadores han estudiado los resultados de disolver óxido de hierro con ácido oxálico.
Método de calcinación a alta temperatura.
La calcinación es el proceso de producción de productos de caolín de calidad especial. Según la temperatura de tratamiento se producen dos grados diferentes de caolín calcinado. La calcinación en el rango de temperatura de 650-700 ℃ elimina el grupo hidroxilo estructural y el vapor de agua que se escapa mejora la elasticidad y opacidad del caolín, que es un atributo ideal para la aplicación de recubrimiento de papel. Además, al calentar el caolín a 1000-1050 ℃, no solo se puede aumentar la abrasión, sino también obtener entre un 92 y un 95 % de blancura.
calcinación por cloración
Se eliminaron el hierro y el titanio de los minerales arcillosos, especialmente del caolín, mediante cloración, y se obtuvieron buenos resultados. En el proceso de cloración y calcinación, a alta temperatura (700 ℃ - 1000 ℃), la caolinita ha sufrido deshidroxilación para formar metacaolinita y, a mayor temperatura, se forman fases de espinela y mullita. Estas transformaciones aumentan la hidrofobicidad, la dureza y el tamaño de las partículas mediante la sinterización. Los minerales tratados de esta manera pueden utilizarse en muchas industrias, como la del papel, PVC, caucho, plásticos, adhesivos, pulido y pasta de dientes. La mayor hidrofobicidad hace que estos minerales sean más compatibles con los sistemas orgánicos.
Método microbiológico
La tecnología de purificación microbiana de minerales es un tema de procesamiento de minerales relativamente nuevo, que incluye la tecnología de lixiviación microbiana y la tecnología de flotación microbiana. La tecnología de lixiviación microbiana de minerales es una tecnología de extracción que utiliza la interacción profunda entre microorganismos y minerales para destruir la red cristalina de minerales y disolver los componentes útiles. La pirita oxidada y otros minerales de sulfuro contenidos en el caolín se pueden purificar mediante tecnología de extracción microbiana. Los microorganismos comúnmente utilizados incluyen Thiobacillus ferrooxidans y bacterias reductoras de Fe. El método microbiológico tiene bajo costo y baja contaminación ambiental, lo que no afectará las propiedades físicas y químicas del caolín. Se trata de un nuevo método de purificación y blanqueamiento con perspectivas de desarrollo para los minerales caolín.
Resumen
El tratamiento de eliminación de hierro y blanqueamiento del caolín debe seleccionar el mejor método de acuerdo con las diferentes causas del color y los diferentes objetivos de aplicación, mejorar el rendimiento integral de blancura de los minerales de caolín y hacer que tenga un alto valor de uso y valor económico. La tendencia de desarrollo futuro debe ser combinar orgánicamente las características del método químico, el método físico y el método microbiológico, para aprovechar al máximo sus ventajas y limitar sus desventajas y deficiencias, a fin de lograr un mejor efecto blanqueador. Al mismo tiempo, también es necesario estudiar más a fondo el nuevo mecanismo de varios métodos de eliminación de impurezas y mejorar el proceso para que la eliminación de hierro y el blanqueamiento del caolín se desarrollen en una dirección ecológica, eficiente y con bajas emisiones de carbono.
Hora de publicación: 02-mar-2023