Каолин ерекше физикалық және химиялық қасиеттерімен керамика, қағаз жасау, резеңке, пластмасса, отқа төзімді материалдар, мұнай өңдеу және басқа да өнеркәсіптік, ауылшаруашылық және ұлттық қорғаныс саласындағы озық технологиялар салаларында таптырмас металл емес минералды ресурс болып табылады. Каолиннің ақтығы оның қолданылу құндылығының маңызды көрсеткіші болып табылады.
Каолиннің ақтығына әсер ететін факторлар
Каолин - негізінен каолинит минералдарынан тұратын ұсақ түйіршікті саз немесе сазды жыныстың бір түрі. Оның кристалды химиялық формуласы 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Саз емес минералдардың аз мөлшері кварц, дала шпаты, темір минералдары, титан, алюминий гидроксиді және оксидтері, органикалық заттар және т.б.
Каолиннің кристалдық құрылымы
Каолиндегі қоспалардың күйі мен сипатына сәйкес, каолиннің ақтығының төмендеуіне әкелетін қоспаларды үш санатқа бөлуге болады: органикалық көміртек; Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn және т.б. сияқты пигмент элементтері; биотит, хлорит және т.б. сияқты қара минералдар. Жалпы, каолиндегі V, Cr, Cu, Mn және басқа элементтердің мөлшері аз, бұл ақтыққа аз әсер етеді. Темір мен титанның минералды құрамы мен мөлшері каолиннің ақтығына әсер ететін негізгі факторлар болып табылады. Олардың болуы каолиннің табиғи ақтығына ғана емес, сонымен қатар оның күйдірілген ақтығына да әсер етеді. Атап айтқанда, темір оксидінің болуы саздың түсіне теріс әсер етеді және оның жарықтығын және отқа төзімділігін төмендетеді. Тіпті оксидтің, гидроксидтің және гидратталған темір оксидінің мөлшері 0,4% болса да, саз шөгіндісіне қызылдан сарыға дейін түс беру жеткілікті. Бұл темір оксидтері мен гидроксидтері гематит (қызыл), маггемит (қызыл-қоңыр), гетит (қоңыр-сары), лимонит (қызғылт сары), гидратталған темір оксиді (қоңыр-қызыл) және т.б. болуы мүмкін. Каолиндегі темір қоспаларын кетіру каолинді тиімді пайдалануда өте маңызды рөл атқарады деп айтуға болады.
Темір элементінің пайда болу жағдайы
Каолиндегі темірдің пайда болу күйі темірді кетіру әдісін анықтайтын негізгі фактор болып табылады. Көптеген зерттеулер ұсақ бөлшектер түріндегі кристалды темір каолинге араласады, ал аморфты темір каолиннің ұсақ бөлшектерінің бетіне қапталған деп санайды. Қазіргі уақытта каолиндегі темірдің пайда болу күйі ел ішінде және шетелде екі түрге бөлінеді: бірі каолинитте және қосалқы минералдарда (мысалы, слюда, титан диоксиді және иллит), ол құрылымдық темір деп аталады; екіншісі еркін темір деп аталатын тәуелсіз темір минералдары түрінде (беттік темір, ұсақ түйіршікті кристалды темір және аморфты темірді қоса алғанда).
Темірді кетіру және каолинді ағарту арқылы алынатын темір - бұл бос темір, негізінен магнетит, гематит, лимонит, сидерит, пирит, ильменит, ярозит және басқа да минералдар; Темірдің көп бөлігі жоғары дисперсті коллоидты лимонит түрінде, ал аз мөлшері сфералық, тырнақ тәрізді және дұрыс емес гетит пен гематит түрінде болады.
Каолинді темірден тазарту және ағарту әдісі
Суды бөлу
Бұл әдіс негізінен кварц, дала шпаты және слюда сияқты детриттік минералдарды, сондай-ақ тау жыныстарының қалдықтары сияқты ірі қоспаларды, сондай-ақ кейбір темір мен титан минералдарын кетіру үшін қолданылады. Тығыздығы мен ерігіштігі каолинге ұқсас қоспа минералдарын кетіру мүмкін емес, ал ақтығының жақсаруы салыстырмалы түрде айқын емес, бұл салыстырмалы түрде жоғары сапалы каолин кенін байыту және ағарту үшін жарамды.
Магниттік бөлу
Каолиндегі темір минералды қоспалары әдетте әлсіз магнитті болады. Қазіргі уақытта негізінен жоғары градиентті күшті магнитті бөлу әдісі қолданылады немесе әлсіз магнитті минералдар күйдіруден кейін күшті магнитті темір оксидіне айналады, содан кейін кәдімгі магнитті бөлу әдісімен жойылады.
Тік сақиналы жоғары градиентті магниттік сепаратор
Электромагниттік суспензияға арналған жоғары градиентті магниттік сепаратор
Төмен температуралы аса өткізгіш магниттік сепаратор
Флотация әдісі
Флотация әдісі каолинді бастапқы және қайталама шөгінділерден тазарту үшін қолданылды. Флотация процесінде каолинит пен слюда бөлшектері бөлінеді, ал тазартылған өнімдер бірнеше қолайлы өнеркәсіптік шикізат болып табылады. Каолинит пен дала шпаттарын селективті флотациялық бөлу әдетте бақыланатын рН мәні бар шламда жүзеге асырылады.
Қысқарту әдісі
Тотықсыздандыру әдісі - каолиннің үш валентті күйіндегі темір қоспаларын (гематит және лимонит сияқты) сүзу және жуу арқылы жойылатын еритін екі валентті темір иондарына дейін тотықсыздандыру үшін тотықсыздандырғышты пайдалану. Өнеркәсіптік каолиннен Fe3+ қоспаларын жою әдетте физикалық технологияны (магнитті бөлу, селективті флокуляция) және қышқылдық немесе тотықсыздандыру жағдайында химиялық өңдеуді біріктіру арқылы жүзеге асырылады.
Натрий гидросульфиті (Na2S2O4), сондай-ақ натрий гидросульфиті деп те аталады, каолиннен темірді тотықсыздандыруда және шаймалауда тиімді және қазіргі уақытта каолин өнеркәсібінде қолданылады. Дегенмен, бұл әдіс күшті қышқылдық жағдайда (рН <3) жүргізілуі керек, бұл жоғары пайдалану шығындарына және қоршаған ортаға әсерге әкеледі. Сонымен қатар, натрий гидросульфитінің химиялық қасиеттері тұрақсыз, бұл арнайы және қымбат сақтау мен тасымалдауды қажет етеді.
Тиомочевина диоксиді: (NH2)2CSO2, TD) - күшті тотықсыздандырғыш, оның күшті тотықсыздандырғыш қабілеті, қоршаған ортаға зиянсыздығы, ыдырау жылдамдығының төмендігі, қауіпсіздігі және сериялық өндірістің төмен құны сияқты артықшылықтары бар. Каолиндегі ерімейтін Fe3+ TD арқылы еритін Fe2+ дейін тотықсыздандырылуы мүмкін.
Кейіннен каолиннің ақтығы сүзгіден өткізіп, жуғаннан кейін артуы мүмкін. TD бөлме температурасында және бейтарап жағдайда өте тұрақты. TD-нің күшті тотықсыздану қабілетін тек күшті сілтілік (рН>10) немесе қыздыру (T>70°C) жағдайында ғана алуға болады, бұл жоғары пайдалану құны мен қиындығына әкеледі.
Тотығу әдісі
Тотығу өңдеуіне ақтығын жақсарту үшін адсорбцияланған көміртегі қабатын кетіру үшін озон, сутегі асқын тотығы, калий перманганаты және натрий гипохлоритін қолдану кіреді. Қалың қабаттың астындағы тереңірек жердегі каолин сұр түсті, ал каолиндегі темір тотықсыздандырғыш күйде болады. Пириттегі ерімейтін FeS2-ні еритін Fe2+-ке дейін тотықтыру үшін озон немесе натрий гипохлориті сияқты күшті тотықтырғыш заттарды қолданыңыз, содан кейін жүйеден Fe2+-ті кетіру үшін жуыңыз.
Қышқылмен шаймалау әдісі
Қышқылмен шаймалау әдісі каолиндегі ерімейтін темір қоспаларын қышқыл ерітінділерінде еритін заттарға (тұз қышқылы, күкірт қышқылы, қымыздық қышқылы және т.б.) айналдыру болып табылады, осылайша каолиннен бөліну жүзеге асырылады. Басқа органикалық қышқылдармен салыстырғанда, қымыздық қышқылы қышқылдық беріктігі, жақсы кешен түзу қасиеті және жоғары тотықсыздандырғыш қабілетіне байланысты ең перспективалы болып саналады. Қымыздық қышқылымен еріген темірді шаймалау ерітіндісінен темір оксалат түрінде тұндыруға болады және оны кальцинациялау арқылы таза гематит түзу үшін одан әрі өңдеуге болады. Қымыздық қышқылын басқа өнеркәсіптік процестерден арзан алуға болады, ал керамика өндірісінің күйдіру кезеңінде өңделген материалдағы кез келген қалдық оксалат көмірқышқыл газына ыдырайды. Көптеген зерттеушілер темір оксидін қымыздық қышқылымен еріту нәтижелерін зерттеді.
Жоғары температурада күйдіру әдісі
Кальцинация - арнайы каолин өнімдерін алу процесі. Өңдеу температурасына сәйкес, екі түрлі кальцинделген каолин сорты алынады. 650-700 ℃ температура диапазонында кальцинациялау құрылымдық гидроксил тобын жояды, ал су буы каолиннің серпімділігі мен мөлдірлігін арттырады, бұл қағаз жабынын қолданудың тамаша қасиеті. Сонымен қатар, каолинді 1000-1050 ℃ температурада қыздыру арқылы ол тек тозуға төзімділікті арттырып қана қоймай, сонымен қатар 92-95% ақтықты да алуға болады.
Хлорлау арқылы кальцирлеу
Темір мен титан саз минералдарынан, әсіресе каолиннен хлорлау арқылы алынып, жақсы нәтижелерге қол жеткізілді. Хлорлау және күйдіру процесінде жоғары температурада (700 ℃ - 1000 ℃) каолинит метакаолинит түзу үшін дегидроксилденуге ұшырады, ал жоғары температурада шпинель және муллит фазалары түзіледі. Бұл түрлендірулер күйдіру арқылы бөлшектердің гидрофобтығын, қаттылығын және өлшемін арттырады. Осылайша өңделген минералдарды қағаз, ПВХ, резеңке, пластмасса, желім, жылтырату және тіс пастасы сияқты көптеген салаларда қолдануға болады. Гидрофобтықтың жоғары болуы бұл минералдарды органикалық жүйелермен үйлесімді етеді.
Микробиологиялық әдіс
Минералды микробтық тазарту технологиясы - микробтық сілтілеу технологиясы мен микробтық флотация технологиясын қоса алғанда, минералды өңдеудің салыстырмалы түрде жаңа тақырыбы. Минералды микробтық сілтілеу технологиясы - минералдардың кристалдық торын бұзу және пайдалы компоненттерді еріту үшін микроорганизмдер мен минералдар арасындағы терең өзара әрекеттесуді пайдаланатын экстракция технологиясы. Каолиндегі тотыққан пирит және басқа да сульфидті кендерді микробтық экстракция технологиясы арқылы тазартуға болады. Жиі қолданылатын микроорганизмдерге Thiobacillus ferrooxidans және Fe-тотықсыздандыратын бактериялар жатады. Микробиологиялық әдістің құны төмен және қоршаған ортаның ластануы төмен, бұл каолиннің физикалық және химиялық қасиеттеріне әсер етпейді. Бұл каолин минералдарын дамыту перспективалары бар жаңа тазарту және ағарту әдісі.
Қысқаша мазмұны
Каолинді темірді кетіру және ағарту үшін әртүрлі түс себептері мен әртүрлі қолдану мақсаттарына сәйкес ең жақсы әдісті таңдау, каолин минералдарының жан-жақты ақтығын жақсарту және оны жоғары пайдалану құндылығы мен экономикалық құндылыққа ие ету қажет. Болашақ даму үрдісі химиялық әдістің, физикалық әдістің және микробиологиялық әдістің сипаттамаларын органикалық түрде біріктіру, олардың артықшылықтарын толық пайдалану және кемшіліктері мен кемшіліктерін шектеу, осылайша ағарту әсерін жақсарту үшін болуы керек. Сонымен қатар, әртүрлі қоспаларды кетіру әдістерінің жаңа механизмін одан әрі зерттеу және каолинді темірді кетіру және ағарту жасыл, тиімді және төмен көміртекті бағытқа қарай дамытатын процесті жетілдіру қажет.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 2 наурыз