Հատուկ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով կաոլինը անփոխարինելի ոչ մետաղական հանքային ռեսուրս է կերամիկայի, թղթի պատրաստման, կաուչուկի, պլաստմասսայի, հրակայուն նյութերի, նավթի վերամշակման և այլ արդյունաբերական և գյուղատնտեսական և ազգային պաշտպանության գերժամանակակից տեխնոլոգիաների ոլորտներում: Կաոլինի սպիտակությունը նրա կիրառման արժեքի կարևոր ցուցիչ է։
Կաոլինի սպիտակության վրա ազդող գործոններ
Կաոլինը մանրահատիկ կավի կամ կավե ապարների տեսակ է, որը հիմնականում կազմված է կաոլինիտային միներալներից։ Նրա բյուրեղային քիմիական բանաձևը 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O է: Ոչ կավե օգտակար հանածոներից են քվարցը, դաշտային պարը, երկաթի հանքանյութերը, տիտանը, ալյումինի հիդրօքսիդը և օքսիդները, օրգանական նյութերը և այլն։
Կաոլինի բյուրեղային կառուցվածքը
Ըստ կաոլինի կեղտերի վիճակի և բնույթի՝ այն կեղտերը, որոնք առաջացնում են կաոլինի սպիտակության նվազում, կարելի է բաժանել երեք կատեգորիայի. օրգանական ածխածին; Պիգմենտային տարրեր, ինչպիսիք են Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn և այլն; Մուգ միներալներ, ինչպիսիք են բիոտիտը, քլորիտը և այլն: Ընդհանուր առմամբ, կաոլինում V, Cr, Cu, Mn և այլ տարրերի պարունակությունը փոքր է, ինչը քիչ է ազդում սպիտակության վրա: Երկաթի և տիտանի հանքային բաղադրությունը և պարունակությունը կաոլինի սպիտակության վրա ազդող հիմնական գործոններն են: Դրանց գոյությունը ոչ միայն կազդի կաոլինի բնական սպիտակության վրա, այլև կազդի նրա կալցինացված սպիտակության վրա: Մասնավորապես, երկաթի օքսիդի առկայությունը բացասաբար է անդրադառնում կավի գույնի վրա և նվազեցնում դրա պայծառությունն ու հրդեհային դիմադրությունը։ Եվ եթե անգամ երկաթի օքսիդի, հիդրօքսիդի և հիդրացված օքսիդի քանակը 0,4% է, բավական է կավե նստվածքին տալ կարմիրից դեղին գույն։ Այս երկաթի օքսիդները և հիդրօքսիդները կարող են լինել հեմատիտ (կարմիր), մագեմիտ (կարմիր-շագանակագույն), գեթիտ (շագանակագույն դեղին), լիմոնիտ (նարնջագույն), հիդրատացված երկաթի օքսիդ (շագանակագույն կարմիր) և այլն: Կարելի է ասել, որ երկաթի կեղտերի հեռացումը կաոլինում չափազանց կարևոր դեր է խաղում կաոլինի ավելի լավ օգտագործման գործում:
Երկաթե տարրի առաջացման վիճակը
Կաոլինում երկաթի առաջացման վիճակը երկաթի հեռացման մեթոդը որոշող հիմնական գործոնն է: Մեծ թվով հետազոտություններ կարծում են, որ բյուրեղային երկաթը նուրբ մասնիկների տեսքով խառնվում է կաոլինի մեջ, մինչդեռ ամորֆ երկաթը պատված է կաոլինի նուրբ մասնիկների մակերեսին։ Ներկայումս կաոլինում երկաթի հայտնաբերման վիճակը բաժանված է երկու տեսակի տանը և արտերկրում. մեկը կաոլինիտում և օժանդակ միներալներում (օրինակ՝ միկա, տիտանի երկօքսիդ և իլիտ), որը կոչվում է կառուցվածքային երկաթ; Մյուսը անկախ երկաթի միներալների տեսքով է, որը կոչվում է ազատ երկաթ (ներառյալ մակերեսային երկաթը, մանրահատիկ բյուրեղային երկաթը և ամորֆ երկաթը):
Երկաթի հեռացման և կաոլինի սպիտակեցման միջոցով հեռացված երկաթը ազատ երկաթ է, որը հիմնականում ներառում է մագնետիտ, հեմատիտ, լիմոնիտ, սիդերիտ, պիրիտ, իլմենիտ, յարոզիտ և այլ հանքանյութեր. Երկաթի մեծ մասը գոյություն ունի խիստ ցրված կոլոիդային լիմոնիտի տեսքով, իսկ փոքր քանակությունը՝ գնդաձև, ասեղնաձև և անկանոն գեթիտի և հեմատիտի տեսքով։
Կաոլինի երկաթի հեռացման և սպիտակեցման մեթոդ
Ջրի բաժանում
Այս մեթոդը հիմնականում օգտագործվում է դետրիտային միներալները, ինչպիսիք են քվարցը, դաշտային պարը և միկան, և ավելի կոպիտ կեղտերը, ինչպիսիք են ժայռերի բեկորները, ինչպես նաև երկաթի և տիտանի որոշ հանքանյութեր հեռացնելու համար: Կաոլինին նման խտությամբ և լուծելիությամբ կեղտոտ հանքանյութերը չեն կարող հեռացվել, իսկ սպիտակության բարելավումը համեմատաբար ակնհայտ չէ, ինչը հարմար է համեմատաբար բարձրորակ կաոլինի հանքաքարի հարստացման և սպիտակեցման համար:
Մագնիսական տարանջատում
Երկաթի հանքային կեղտերը կաոլինում սովորաբար թույլ մագնիսական են: Ներկայումս հիմնականում օգտագործվում է բարձր գրադիենտ ուժեղ մագնիսական տարանջատման մեթոդը, կամ թույլ մագնիսական միներալները բովելուց հետո վերածվում են ուժեղ մագնիսական երկաթի օքսիդի, այնուհետև հանվում սովորական մագնիսական տարանջատման մեթոդով։
Ուղղահայաց օղակաձև բարձր գրադիենտ մագնիսական բաժանարար
Բարձր գրադիենտ մագնիսական բաժանարար էլեկտրամագնիսական ցեխի համար
Ցածր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչ մագնիսական բաժանարար
Ֆլոտացիայի մեթոդ
Ֆլոտացիոն մեթոդը կիրառվել է առաջնային և երկրորդային հանքավայրերից կաոլինի մշակման համար: Ֆլոտացիայի գործընթացում կաոլինիտի և միկայի մասնիկները բաժանվում են, իսկ մաքրված արտադրանքը մի քանի հարմար արդյունաբերական կարգի հումք է: Կաոլինիտի և ֆելդսպարի ընտրովի ֆլոտացիոն տարանջատումը սովորաբար իրականացվում է կարգավորվող pH-ով ցեխի մեջ:
Կրճատման մեթոդ
Կրճատման մեթոդը վերականգնող նյութի օգտագործումն է՝ կաոլինի եռավալենտ վիճակում գտնվող երկաթի կեղտերը (օրինակ՝ հեմատիտ և լիմոնիտ) նվազեցնելու համար լուծվող երկվալենտ երկաթի իոններին, որոնք հեռացվում են զտման և լվացման միջոցով: Արդյունաբերական կաոլինից Fe3+ կեղտերի հեռացումը սովորաբար ձեռք է բերվում ֆիզիկական տեխնոլոգիաների (մագնիսական տարանջատում, ընտրովի ֆլոկուլյացիա) և թթվային կամ նվազեցնող պայմաններում քիմիական մշակման համատեղմամբ:
Նատրիումի հիդրոսուլֆիտը (Na2S2O4), որը նաև հայտնի է որպես նատրիումի հիդրոսուլֆիտ, արդյունավետ է կաոլինից երկաթը նվազեցնելու և տարրալվացնելու համար և ներկայումս օգտագործվում է կաոլինի արդյունաբերության մեջ: Այնուամենայնիվ, այս մեթոդը պետք է իրականացվի ուժեղ թթվային պայմաններում (pH<3), ինչը հանգեցնում է շահագործման բարձր ծախսերի և շրջակա միջավայրի վրա ազդեցության: Բացի այդ, նատրիումի հիդրոսուլֆիտի քիմիական հատկությունները անկայուն են, որոնք պահանջում են հատուկ և թանկարժեք պահեստավորման և փոխադրման միջոցներ:
Թիուրայի երկօքսիդը. (NH2) 2CSO2, TD) ուժեղ վերականգնող նյութ է, որն ունի ուժեղ նվազեցնող կարողության, շրջակա միջավայրի բարեկեցության, տարրալուծման ցածր արագության, անվտանգության և խմբաքանակի արտադրության ցածր գնի առավելությունները: Կաոլինում չլուծվող Fe3+ կարող է վերածվել լուծվող Fe2+ TD-ի միջոցով:
Հետագայում կաոլինի սպիտակությունը կարող է մեծանալ ֆիլտրումից և լվանալուց հետո: TD-ն շատ կայուն է սենյակային ջերմաստիճանում և չեզոք պայմաններում: TD-ի ուժեղ նվազեցման կարողությունը կարելի է ձեռք բերել միայն ուժեղ ալկալայնության (pH>10) կամ տաքացման (T>70°C) պայմաններում, ինչը հանգեցնում է շահագործման բարձր արժեքի և դժվարության:
Օքսիդացման մեթոդ
Օքսիդացման բուժումը ներառում է օզոնի, ջրածնի պերօքսիդի, կալիումի պերմանգանատի և նատրիումի հիպոքլորիտի օգտագործումը՝ կլանված ածխածնի շերտը հեռացնելու համար՝ սպիտակությունը բարելավելու համար: Ավելի խիտ գերբեռի տակ գտնվող կաոլինը մոխրագույն է, իսկ կաոլինի երկաթը վերականգնող վիճակում է։ Օգտագործեք ուժեղ օքսիդացնող նյութեր, ինչպիսիք են օզոնը կամ նատրիումի հիպոքլորիտը, պիրիտի մեջ չլուծվող FeS2-ը օքսիդացնելու համար լուծվող Fe2+, այնուհետև լվացեք՝ Fe2+-ը համակարգից հեռացնելու համար:
Թթվային տարրալվացման մեթոդ
Թթվային տարրալվացման մեթոդը կայանում է նրանում, որ կաոլինում չլուծվող երկաթի կեղտերը փոխակերպում են թթվային լուծույթներում լուծվող նյութերի (հիդրոքլորային թթու, ծծմբական թթու, օքսալաթթու և այլն), դրանով իսկ իրականացնելով կաոլինից տարանջատումը: Համեմատած այլ օրգանական թթուների հետ՝ օքսալաթթուն համարվում է ամենահեռանկարայինը՝ իր թթվային ուժի, կոմպլեքսավորման լավ հատկության և բարձր վերականգնողական ունակության պատճառով: Օքսալաթթվի հետ լուծված երկաթը կարող է նստեցվել տարրալվացման լուծույթից՝ երկաթի օքսալատի տեսքով և կարող է հետագայում մշակվել՝ կալցինացիայի միջոցով մաքուր հեմատիտ ձևավորելու համար: Օքսալաթթուն կարելի է էժանորեն ձեռք բերել արդյունաբերական այլ պրոցեսներից, և կերամիկական արտադրության թրծման փուլում մշակված նյութի ցանկացած մնացորդային օքսալատ կքայքայվի ածխաթթու գազի: Շատ հետազոտողներ ուսումնասիրել են երկաթի օքսիդը օքսալաթթվով լուծելու արդյունքները։
Բարձր ջերմաստիճանի կալցինացման մեթոդ
Կալցինացումը հատուկ կարգի կաոլինի արտադրանքի արտադրության գործընթացն է: Ըստ մշակման ջերմաստիճանի, արտադրվում են երկու տարբեր տեսակի կալցինացված կաոլին: 650-700 ℃ ջերմաստիճանի միջակայքում կալցինացումը հեռացնում է կառուցվածքային հիդրօքսիլ խումբը, իսկ ջրի գոլորշիները, որոնք դուրս են գալիս, մեծացնում են կաոլինի առաձգականությունն ու անթափանցիկությունը, ինչը թղթի ծածկույթի կիրառման իդեալական հատկանիշ է: Բացի այդ, կաոլինը տաքացնելով 1000-1050 ℃ ջերմաստիճանում, այն կարող է ոչ միայն բարձրացնել քայքայելիությունը, այլև ստանալ 92-95% սպիտակություն:
Քլորացման կալցինացիա
Քլորացման միջոցով կավե հանքանյութերից, հատկապես կաոլինից հեռացվել է երկաթն ու տիտանը, և լավ արդյունքներ են ստացվել։ Քլորացման և կալցինացման գործընթացում բարձր ջերմաստիճանում (700 ℃ - 1000 ℃) կաոլինիտը ենթարկվել է դեհիդրոքսիլացման՝ առաջացնելով մետակաոլինիտ, իսկ ավելի բարձր ջերմաստիճանում՝ սպինելային և մուլլիտի փուլեր։ Այս փոխակերպումները մեծացնում են մասնիկների հիդրոֆոբությունը, կարծրությունը և չափերը սինթերման միջոցով: Այս կերպ մշակված օգտակար հանածոները կարող են օգտագործվել բազմաթիվ արդյունաբերություններում, ինչպիսիք են թուղթը, PVC-ը, կաուչուկը, պլաստմասսա, սոսինձները, փայլեցումը և ատամի մածուկը: Բարձր հիդրոֆոբությունը այս հանքանյութերն ավելի համատեղելի է դարձնում օրգանական համակարգերի հետ:
Մանրէաբանական մեթոդ
Հանքանյութերի մանրէաբանական մաքրման տեխնոլոգիան օգտակար հանածոների վերամշակման համեմատաբար նոր առարկա է, ներառյալ մանրէների տարրալվացման տեխնոլոգիաները և մանրէների ֆլոտացիայի տեխնոլոգիաները: Հանքանյութերի մանրէաբանական տարրալվացման տեխնոլոգիան արդյունահանման տեխնոլոգիա է, որն օգտագործում է միկրոօրգանիզմների և հանքանյութերի խորը փոխազդեցությունը՝ ոչնչացնելու հանքանյութերի բյուրեղային ցանցը և լուծարելու օգտակար բաղադրիչները: Օքսիդացված պիրիտը և կաոլինում պարունակվող այլ սուլֆիդային հանքաքարերը կարող են զտվել մանրէների արդյունահանման տեխնոլոգիայով: Սովորաբար օգտագործվող միկրոօրգանիզմներից են Thiobacillus ferrooxidans-ը և Fe-նվազեցնող բակտերիաները: Մանրէաբանական մեթոդն ունի ցածր գին և շրջակա միջավայրի ցածր աղտոտում, ինչը չի ազդի կաոլինի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների վրա: Սա մաքրման և սպիտակեցման նոր մեթոդ է՝ կաոլինի հանքանյութերի զարգացման հեռանկարներով:
Ամփոփում
Կաոլինի երկաթի հեռացման և սպիտակեցման մշակման համար անհրաժեշտ է ընտրել լավագույն մեթոդը՝ ըստ տարբեր գունային պատճառների և կիրառման տարբեր նպատակների, բարելավել կաոլինի հանքանյութերի սպիտակության համապարփակ կատարումը և դարձնել այն բարձր օգտագործման արժեք և տնտեսական արժեք: Հետագա զարգացման միտումը պետք է լինի քիմիական մեթոդի, ֆիզիկական մեթոդի և մանրէաբանական մեթոդի բնութագրերի օրգանական համադրումը, որպեսզի լիարժեքորեն բացահայտվի դրանց առավելությունները և զսպի դրանց թերություններն ու թերությունները, որպեսզի ավելի լավ սպիտակեցնող ազդեցություն ձեռք բերվի: Միևնույն ժամանակ, անհրաժեշտ է նաև հետագա ուսումնասիրել կեղտերի հեռացման տարբեր մեթոդների նոր մեխանիզմը և բարելավել գործընթացը, որպեսզի երկաթի հեռացումն ու սպիտակեցումը զարգանան կանաչ, արդյունավետ և ցածր ածխածնի ուղղությամբ:
Հրապարակման ժամանակը՝ Մար-02-2023