Каолин бо хосиятҳои махсуси физикӣ ва химиявӣ, як манбаи муҳими маъдании ғайриметаллӣ дар сафолӣ, истеҳсоли коғаз, резина, пластик, маводи оташгиранда, коркарди нафт ва дигар соҳаҳои технологияҳои пешрафтаи саноатӣ, кишоварзӣ ва мудофиаи миллӣ мебошад. Сафедии каолин нишондиҳандаи муҳими арзиши татбиқи он аст.
Омилҳое, ки ба сафедии каолин таъсир мерасонанд
Каолин як навъи гил ё санги гилии майдадона аст, ки асосан аз минералҳои каолинит иборат аст. Формулаи кимиёвии кристаллии он 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O аст. Миқдори ками минералҳои ғайригилӣ кварц, шпати далаӣ, минералҳои оҳан, титан, гидроксиди алюминий ва оксидҳо, моддаҳои органикӣ ва ғайра мебошанд.
Сохтори кристаллии каолин
Мувофиқи ҳолат ва хусусияти ифлосӣ дар каолин, ифлосиҳое, ки боиси коҳиши сафедии каолин мешаванд, ба се категория тақсим мешаванд: карбони органикӣ; Унсурҳои пигментӣ, ба монанди Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn ва ғайра; Минералҳои торик, ба монанди биотит, хлорит ва ғайра. Умуман, миқдори V, Cr, Cu, Mn ва дигар унсурҳо дар каолин кам аст, ки ба сафедӣ таъсири кам мерасонад. Таркиби минералӣ ва миқдори оҳан ва титан омилҳои асосии таъсиррасон ба сафедии каолин мебошанд. Мавҷудияти онҳо на танҳо ба сафедии табиии каолин, балки ба сафедии калсийшудаи он низ таъсир мерасонад. Аз ҷумла, мавҷудияти оксиди оҳан ба ранги гил таъсири манфӣ мерасонад ва равшанӣ ва муқовимати онро ба оташ коҳиш медиҳад. Ва ҳатто агар миқдори оксид, гидроксид ва оксиди гидратшудаи оксиди оҳан 0,4% бошад, кофӣ аст, ки ба таҳшини гил ранги сурх то зард диҳад. Ин оксидҳо ва гидроксидҳои оҳан метавонанд гематит (сурх), маггемит (сурх-қаҳваранг), гетит (зарди қаҳваранг), лимонит (норанҷӣ), оксиди оҳани гидратшуда (сурхи қаҳваранг) ва ғайра бошанд. Метавон гуфт, ки тоза кардани ифлосҳои оҳан дар каолин дар истифодаи беҳтари каолин нақши бениҳоят муҳим дорад.
Ҳолати пайдоиши унсури оҳан
Ҳолати пайдоиши оҳан дар каолин омили асосии муайянкунандаи усули хориҷ кардани оҳан аст. Шумораи зиёди таҳқиқот бар он ақидаанд, ки оҳани кристаллӣ дар шакли зарраҳои майда дар каолин омехта мешавад, дар ҳоле ки оҳани аморфӣ дар сатҳи зарраҳои майдаи каолин пӯшонида мешавад. Дар айни замон, ҳолати пайдоиши оҳан дар каолин дар дохил ва хориҷ аз он ба ду намуд тақсим мешавад: яке дар каолинит ва минералҳои ёрирасон (ба монанди слюда, диоксиди титан ва иллит) мебошад, ки онро оҳани сохторӣ меноманд; дигаре дар шакли минералҳои мустақили оҳан, ки оҳани озод номида мешаванд (аз ҷумла оҳани сатҳӣ, оҳани кристаллии майдадона ва оҳани аморфӣ).
Оҳане, ки бо роҳи тоза кардани оҳан ва сафед кардани каолин хориҷ карда мешавад, оҳани озод аст, ки асосан магнетит, гематит, лимонит, сидерит, пирит, ильменит, ярозит ва дигар минералҳоро дар бар мегирад; Қисми зиёди оҳан дар шакли лимонити коллоидии хеле пароканда ва миқдори кам дар шакли гетит ва гематити курашакл, сӯзаншакл ва номунтазам мавҷуд аст.
Усули тоза кардани оҳан ва сафедкунии каолин
Ҷудошавии об
Ин усул асосан барои тоза кардани маъданҳои детриталӣ, аз қабили кварц, шпати далаӣ ва слюда, инчунин ифлосҳои дағалтар, аз қабили партовҳои сангӣ, инчунин баъзе маъданҳои оҳан ва титан истифода мешавад. Маъданҳои ифлос бо зичӣ ва ҳалшавандагии монанд ба каолинро тоза кардан мумкин нест ва беҳтар шудани сафедӣ нисбатан возеҳ нест, ки барои ғанӣ гардонидан ва сафедкунии маъдани каолини нисбатан баландсифат мувофиқ аст.
Ҷудокунии магнитӣ
Омехтаҳои маъдании оҳан дар каолин одатан магнитии заиф доранд. Дар айни замон, усули ҷудокунии магнитии қавӣ бо градиенти баланд асосан истифода мешавад, ё маъданҳои магнитии заиф пас аз бирён кардан ба оксиди оҳани қавӣ табдил дода мешаванд ва сипас бо усули ҷудокунии магнитии оддӣ хориҷ карда мешаванд.
Ҷудокунандаи магнитии ҳалқаи амудии градиенти баланд
Ҷудокунандаи магнитии градиенти баланд барои суспензияи электромагнитӣ
Ҷудокунандаи магнитии фавқуноқилонаи ҳарорати паст
Усули флотатсия
Усули флотатсия барои коркарди каолин аз конҳои аввалия ва дуюмдараҷа истифода шудааст. Дар раванди флотатсия, зарраҳои каолинит ва слюда ҷудо карда мешаванд ва маҳсулоти тозашуда якчанд ашёи хоми мувофиқи саноатӣ мебошанд. Ҷудокунии интихобии флотатсияи каолинит ва шпати фелдс одатан дар маҳлули суспензия бо рН-и назоратшаванда анҷом дода мешавад.
Усули камкунӣ
Усули коҳишдиҳӣ истифодаи агенти коҳишдиҳанда барои коҳиш додани ифлосҳои оҳан (ба монанди гематит ва лимонит) дар ҳолати севалентии каолин ба ионҳои оҳани дувалентии ҳалшаванда, ки бо роҳи филтратсия ва шустан хориҷ карда мешаванд, мебошад. Хориҷ кардани ифлосҳои Fe3+ аз каолини саноатӣ одатан бо роҳи якҷоя кардани технологияи физикӣ (ҷудокунии магнитӣ, флокуляцияи интихобӣ) ва коркарди кимиёвӣ дар шароити кислотаӣ ё коҳишдиҳанда ба даст оварда мешавад.
Гидросульфити натрий (Na2S2O4), ки бо номи гидросульфити натрий низ маълум аст, дар коҳиш ва шусташавии оҳан аз каолин самаранок аст ва айни замон дар саноати каолин истифода мешавад. Аммо, ин усул бояд дар шароити кислотаи қавӣ (рН <3) анҷом дода шавад, ки боиси хароҷоти баланди амалиётӣ ва таъсири экологӣ мегардад. Илова бар ин, хосиятҳои кимиёвии гидросульфити натрий ноустувор буда, тартиботи махсус ва гаронбаҳои нигоҳдорӣ ва интиқолро талаб мекунанд.
Диоксиди тиомочевина: (NH2)2CSO2, TD) як агенти қавӣ коҳишдиҳанда аст, ки дорои бартариҳои қобилияти қавӣ коҳишдиҳанда, тозагии экологӣ, суръати пасти таҷзия, бехатарӣ ва арзиши пасти истеҳсоли партиявӣ мебошад. Fe3+-и ҳалнашаванда дар каолинро тавассути TD ба Fe2+-и ҳалшаванда табдил додан мумкин аст.
Баъдан, сафедии каолинро пас аз филтратсия ва шустан зиёд кардан мумкин аст. TD дар ҳарорати хонагӣ ва шароити бетараф хеле устувор аст. Қобилияти қавии коҳиши TD-ро танҳо дар шароити ишқории қавӣ (рН>10) ё гармкунӣ (Т>70°C) ба даст овардан мумкин аст, ки боиси хароҷоти баланди корӣ ва душворӣ мегардад.
Усули оксидшавӣ
Коркарди оксидкунӣ истифодаи озон, пероксиди гидроген, перманганати калий ва гипохлорити натрийро барои тоза кардани қабати карбони адсорбсияшуда барои беҳтар кардани сафедӣ дар бар мегирад. Каолин дар ҷои амиқтар дар зери қабати ғафси болои хокистарӣ ранги хокистарӣ дорад ва оҳан дар каолин дар ҳолати барқароркунанда қарор дорад. Барои оксид кардани FeS2-и ҳалнашаванда дар пирит то Fe2+-и ҳалшаванда, аз агентҳои қавии оксидкунанда, ба монанди озон ё гипохлорити натрий, истифода баред ва сипас барои тоза кардани Fe2+ аз система шуста кунед.
Усули шустагарӣ бо кислота
Усули шустагарӣ бо кислота ин табдил додани ифлосҳои оҳани ҳалнашаванда дар каолин ба моддаҳои ҳалшаванда дар маҳлулҳои туршӣ (кислотаи хлорид, кислотаи сулфат, кислотаи оксалат ва ғайра) мебошад, ки бо ин роҳ ҷудошавӣ аз каолин амалӣ карда мешавад. Дар муқоиса бо дигар кислотаҳои органикӣ, кислотаи оксалат аз сабаби қувваи кислотавӣ, хосияти хуби комплекссозӣ ва қобилияти баланди барқароркунӣ умедбахштарин ҳисобида мешавад. Бо кислотаи оксалат, оҳани ҳалшударо аз маҳлули шустагарӣ дар шакли оксалати оҳанӣ таҳшин кардан мумкин аст ва онро минбаъд барои ташкил додани гематити холис тавассути калсинатсия коркард кардан мумкин аст. Кислотаи оксалатро аз дигар равандҳои саноатӣ бо нархи арзон ба даст овардан мумкин аст ва дар марҳилаи сӯхтани истеҳсоли сафол, ҳама гуна оксалати боқимонда дар маводи коркардшуда ба гази карбон таҷзия мешавад. Бисёре аз муҳаққиқон натиҷаҳои ҳал кардани оксиди оҳанро бо кислотаи оксалат омӯхтаанд.
Усули калсинатсияи ҳарорати баланд
Калсинатсия раванди истеҳсоли маҳсулоти каолинии махсуси дараҷаи аввал аст. Мувофиқи ҳарорати коркард, ду дараҷаи гуногуни каолини калсиншуда истеҳсол карда мешавад. Калсинатсия дар диапазони ҳарорати 650-700 ℃ гурӯҳи гидроксилии сохториро хориҷ мекунад ва буғи об, ки берун меояд, чандирӣ ва ношаффофии каолинро афзоиш медиҳад, ки ин як хусусияти беҳтарин барои истифодаи рӯйпӯши коғазӣ мебошад. Илова бар ин, бо гарм кардани каолин дар ҳарорати 1000-1050 ℃, он на танҳо метавонад абразивиро афзоиш диҳад, балки 92-95% сафедӣ низ ба даст орад.
Калсинатсияи хлорӣ
Оҳан ва титан аз минералҳои гилӣ, бахусус каолин, бо роҳи хлоркунӣ тоза карда шуданд ва натиҷаҳои хуб ба даст оварда шуданд. Дар раванди хлоркунӣ ва калсинкунӣ, дар ҳарорати баланд (700 ℃ - 1000 ℃), каолинит ба дегидроксилизатсия дучор шуда, метакаолинитро ташкил медиҳад ва дар ҳарорати баландтар фазаҳои шпинел ва муллит ба вуҷуд меоянд. Ин табдилот гидрофобӣ, сахтӣ ва андозаи зарраҳоро тавассути синтеризатсия зиёд мекунанд. Минералҳое, ки бо ин роҳ коркард мешаванд, метавонанд дар бисёр соҳаҳо, ба монанди коғаз, PVC, резина, пластикҳо, часпакҳо, сайқалдиҳӣ ва хамираи дандон истифода шаванд. Гидрофобӣ баландтар ин минералҳоро бо системаҳои органикӣ мувофиқтар мекунад.
Усули микробиологӣ
Технологияи тозакунии микробҳои маъданҳо як мавзӯи нисбатан нави коркарди маъданҳо мебошад, ки технологияи шустани микробҳо ва технологияи флотатсияи микробҳоро дар бар мегирад. Технологияи шустани микробҳои маъданҳо як технологияи истихроҷ аст, ки аз таъсири мутақобилаи амиқи байни микроорганизмҳо ва маъданҳо барои вайрон кардани шабакаи кристаллии маъданҳо ва ҳал кардани ҷузъҳои муфид истифода мебарад. Пирити оксидшуда ва дигар маъданҳои сулфидии дар каолин мавҷудбуда метавонанд бо технологияи истихроҷи микробҳо тоза карда шаванд. Микроорганизмҳои маъмулан истифодашаванда Thiobacillus ferrooxidans ва бактерияҳои Fe-reducing мебошанд. Усули микробиологӣ арзиши паст ва ифлосшавии ками муҳити зист дорад, ки ба хосиятҳои физикӣ ва химиявии каолин таъсир намерасонад. Ин як усули нави тозакунӣ ва сафедкунӣ бо дурнамои рушди маъданҳои каолин мебошад.
Хулоса
Барои тоза кардани оҳан ва сафедкунии каолин, бояд усули беҳтаринро мувофиқи сабабҳои гуногуни ранг ва ҳадафҳои гуногуни истифода интихоб кард, самаранокии ҳамаҷонибаи сафедии маъданҳои каолинро беҳтар кард ва арзиши баланди истифода ва арзиши иқтисодӣ дошт. Тамоюли ояндаи рушд бояд омезиши хусусиятҳои усули кимиёвӣ, усули физикӣ ва усули микробиологӣ ба таври органикӣ бошад, то ки бартариятҳои онҳоро пурра истифода барад ва нуқсонҳо ва камбудиҳои онҳоро маҳдуд кунад, то ба таъсири беҳтари сафедкунӣ ноил гардад. Дар айни замон, зарур аст, ки механизми нави усулҳои гуногуни тозакунии ифлосӣ минбаъд омӯхта шавад ва раванд такмил дода шавад, то тоза кардани оҳан ва сафедкунии каолин ба самти сабз, самаранок ва камкарбон рушд кунад.
Вақти нашр: 02.03.2023