განსაკუთრებული ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით, კაოლინი არის შეუცვლელი არამეტალური მინერალური რესურსი კერამიკის, ქაღალდის დამზადების, რეზინის, პლასტმასის, ცეცხლგამძლე მასალების, ნავთობის გადამუშავებისა და სხვა სამრეწველო და სასოფლო-სამეურნეო და ეროვნული თავდაცვის უახლესი ტექნოლოგიების სფეროებში. კაოლინის სითეთრე მისი გამოყენების მნიშვნელობის მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია.
ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ კაოლინის სითეთრეზე
კაოლინი არის ერთგვარი წვრილმარცვლოვანი თიხა ან თიხის კლდე, რომელიც ძირითადად შედგება კაოლინიტის მინერალებისგან. მისი კრისტალური ქიმიური ფორმულა არის 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. არათიხის მინერალების მცირე რაოდენობაა კვარცი, ფელდსპარი, რკინის მინერალები, ტიტანი, ალუმინის ჰიდროქსიდი და ოქსიდები, ორგანული ნივთიერებები და ა.შ.
კაოლინის კრისტალური სტრუქტურა
კაოლინის მინარევების მდგომარეობისა და ბუნების მიხედვით, მინარევები, რომლებიც იწვევს კაოლინის სითეთრის დაქვეითებას, შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად: ორგანული ნახშირბადი; პიგმენტური ელემენტები, როგორიცაა Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn და ა.შ. მუქი მინერალები, როგორიცაა ბიოტიტი, ქლორიტი და ა.შ. ზოგადად, კაოლინში V, Cr, Cu, Mn და სხვა ელემენტების შემცველობა მცირეა, რაც მცირე გავლენას ახდენს სითეთრეზე. რკინისა და ტიტანის მინერალური შემადგენლობა და შემცველობა არის ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ კაოლინის სითეთრეზე. მათი არსებობა არა მხოლოდ იმოქმედებს კაოლინის ბუნებრივ სითეთრეზე, არამედ გავლენას მოახდენს მის კალცინირებულ სითეთრეზე. კერძოდ, რკინის ოქსიდის არსებობა უარყოფითად მოქმედებს თიხის ფერზე და ამცირებს მის სიკაშკაშეს და ცეცხლგამძლეობას. და მაშინაც კი, თუ ოქსიდის, ჰიდროქსიდის და რკინის ოქსიდის დატენიანებული ოქსიდის რაოდენობა 0,4%-ია, საკმარისია თიხის ნალექს წითელი-ყვითელი შეფერილობა მივცეთ. ეს რკინის ოქსიდები და ჰიდროქსიდები შეიძლება იყოს ჰემატიტი (წითელი), მაგემიტი (წითელ-ყავისფერი), გოეთიტი (მოყავისფრო ყვითელი), ლიმონიტი (ნარინჯისფერი), ჰიდრატირებული რკინის ოქსიდი (მოყავისფრო წითელი) და ა.შ. შეიძლება ითქვას, რომ რკინის მინარევების მოცილება კაოლინში უაღრესად მნიშვნელოვან როლს ასრულებს კაოლინის უკეთ გამოყენებაში.
რკინის ელემენტის წარმოქმნის მდგომარეობა
რკინის მოცილების მეთოდის განმსაზღვრელი მთავარი ფაქტორი კაოლინში რკინის არსებობის მდგომარეობაა. კვლევების დიდი რაოდენობა მიიჩნევს, რომ კრისტალური რკინა წვრილი ნაწილაკების სახით შერეულია კაოლინში, ხოლო ამორფული რკინა დაფარულია კაოლინის წვრილი ნაწილაკების ზედაპირზე. ამჟამად კაოლინში რკინის არსებობის მდგომარეობა იყოფა ორ ტიპად სახლში და მის ფარგლებს გარეთ: ერთი არის კაოლინიტში და დამხმარე მინერალებში (როგორიცაა მიკა, ტიტანის დიოქსიდი და ილიტი), რომელსაც სტრუქტურულ რკინას უწოდებენ; მეორე არის დამოუკიდებელი რკინის მინერალების სახით, რომელსაც უწოდებენ თავისუფალ რკინას (მათ შორის ზედაპირული რკინის, წვრილმარცვლოვანი კრისტალური რკინის და ამორფული რკინის ჩათვლით).
რკინის მოცილებით და კაოლინის გათეთრებით ამოღებული რკინა არის თავისუფალი რკინა, ძირითადად მოიცავს მაგნეტიტს, ჰემატიტს, ლიმონიტს, სიდერიტს, პირიტს, ილმენიტს, იაროსიტს და სხვა მინერალებს; რკინის უმეტესი ნაწილი არსებობს უაღრესად დისპერსიული კოლოიდური ლიმონიტის სახით, ხოლო მცირე რაოდენობა სფერული, აცხვეული და არარეგულარული გოეთიტისა და ჰემატიტის სახით.
კაოლინის რკინის მოცილება და გათეთრების მეთოდი
წყლის გამოყოფა
ეს მეთოდი ძირითადად გამოიყენება წიაღისეული მინერალების მოსაშორებლად, როგორიცაა კვარცი, ფელდსპარი და მიკა, და უფრო უხეში მინარევებისაგან, როგორიცაა ქანების ნამსხვრევები, აგრეთვე რკინისა და ტიტანის ზოგიერთი მინერალი. კაოლინის მსგავსი სიმკვრივისა და ხსნადობის მინარევების მინერალები არ შეიძლება ამოღებულ იქნეს და სითეთრის გაუმჯობესება შედარებით არ არის აშკარა, რაც შესაფერისია შედარებით მაღალი ხარისხის კაოლინის მადნის გამდიდრებისა და გასათეთრებლად.
მაგნიტური გამოყოფა
კაოლინის რკინის მინერალური მინარევები ჩვეულებრივ სუსტი მაგნიტურია. ამჟამად, ძირითადად გამოიყენება მაღალი გრადიენტის ძლიერი მაგნიტური გამოყოფის მეთოდი, ან სუსტი მაგნიტური მინერალები გარდაიქმნება ძლიერ მაგნიტურ რკინის ოქსიდში გამოწვის შემდეგ და შემდეგ ამოღებულია ჩვეულებრივი მაგნიტური გამოყოფის მეთოდით.
ვერტიკალური რგოლი მაღალი გრადიენტის მაგნიტური გამყოფი
მაღალი გრადიენტის მაგნიტური გამყოფი ელექტრომაგნიტური ნალექისთვის
დაბალი ტემპერატურის სუპერგამტარი მაგნიტური გამყოფი
ფლოტაციის მეთოდი
ფლოტაციის მეთოდი გამოყენებულია პირველადი და მეორადი საბადოებიდან კაოლინის დასამუშავებლად. ფლოტაციის პროცესში კაოლინიტისა და მიკას ნაწილაკები განცალკევებულია და გაწმენდილი პროდუქტები არის რამდენიმე შესაფერისი სამრეწველო ხარისხის ნედლეული. კაოლინიტისა და ფელდსპარის შერჩევითი ფლოტაციური გამოყოფა ჩვეულებრივ ტარდება თხევადში კონტროლირებადი pH-ით.
შემცირების მეთოდი
შემცირების მეთოდი არის შემცირების აგენტის გამოყენება, რათა შეამციროს რკინის მინარევები (როგორიცაა ჰემატიტი და ლიმონიტი) კაოლინის სამვალენტიან მდგომარეობაში ხსნად ორვალენტიან რკინის იონებამდე, რომლებიც იხსნება ფილტრაციისა და გარეცხვის შედეგად. Fe3 + მინარევების მოცილება სამრეწველო კაოლინიდან ჩვეულებრივ მიიღწევა ფიზიკური ტექნოლოგიის (მაგნიტური გამოყოფა, შერჩევითი ფლოკულაცია) და ქიმიური დამუშავების კომბინაციით მჟავე ან შემცირების პირობებში.
ნატრიუმის ჰიდროსულფიტი (Na2S2O4), ასევე ცნობილი როგორც ნატრიუმის ჰიდროსულფიტი, ეფექტურია კაოლინის რკინის შემცირებისა და გამორეცხვისთვის და ამჟამად გამოიყენება კაოლინის ინდუსტრიაში. თუმცა, ეს მეთოდი უნდა განხორციელდეს ძლიერ მჟავე პირობებში (pH<3), რაც გამოიწვევს მაღალ საოპერაციო ხარჯებს და გარემოზე ზემოქმედებას. გარდა ამისა, ნატრიუმის ჰიდროსულფიტის ქიმიური თვისებები არასტაბილურია, რაც მოითხოვს სპეციალურ და ძვირადღირებულ შენახვისა და ტრანსპორტირების მოწყობას.
თიოურეას დიოქსიდი: (NH2) 2CSO2, TD) არის ძლიერი შემცირების აგენტი, რომელსაც აქვს ძლიერი შემცირების უნარი, გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა, დაბალი დაშლის სიჩქარე, უსაფრთხოება და სერიული წარმოების დაბალი ღირებულება. უხსნადი Fe3+კაოლინში შეიძლება შემცირდეს ხსნად Fe2+TD-ის საშუალებით.
შემდგომში, კაოლინის სითეთრე შეიძლება გაიზარდოს ფილტრაციისა და რეცხვის შემდეგ. TD ძალიან სტაბილურია ოთახის ტემპერატურაზე და ნეიტრალურ პირობებში. TD-ის ძლიერი შემცირების უნარის მიღება შესაძლებელია მხოლოდ ძლიერი ტუტე (pH>10) ან გაცხელების პირობებში (T> 70°C), რაც იწვევს ოპერაციის მაღალ ღირებულებას და სირთულეს.
ჟანგვის მეთოდი
დაჟანგვის მკურნალობა მოიცავს ოზონის, წყალბადის ზეჟანგის, კალიუმის პერმანგანატის და ნატრიუმის ჰიპოქლორიტის გამოყენებას ადსორბირებული ნახშირბადის ფენის მოსაშორებლად სითეთრის გასაუმჯობესებლად. სქელი ზედნადების ქვეშ უფრო ღრმა ადგილას კაოლინი ნაცრისფერია, ხოლო კაოლინის რკინა შემცირების მდგომარეობაშია. გამოიყენეთ ძლიერი ჟანგვის აგენტები, როგორიცაა ოზონი ან ნატრიუმის ჰიპოქლორიტი პირიტში უხსნადი FeS2-ის დასაჟანგად ხსნად Fe2+-მდე და შემდეგ ჩამოიბანეთ სისტემიდან Fe2+-ის მოსაშორებლად.
მჟავა გამორეცხვის მეთოდი
მჟავა გამორეცხვის მეთოდი არის კაოლინის უხსნადი რკინის მინარევების გარდაქმნა მჟავე ხსნარებში ხსნად ნივთიერებებად (ჰიდროქლორინის მჟავა, გოგირდის მჟავა, ოქსილის მჟავა და ა.შ.), რითაც ხდება კაოლინის გამოყოფა. სხვა ორგანულ მჟავებთან შედარებით, ოქსილის მჟავა ითვლება ყველაზე პერსპექტიულად მისი მჟავას სიძლიერის, კარგი კომპლექსური თვისებების და მაღალი შემცირების უნარის გამო. ოქსილის მჟავასთან ერთად, დაშლილი რკინა შეიძლება დალექილი იქნეს გამორეცხვის ხსნარიდან შავი ოქსალატის სახით და შეიძლება შემდგომ დამუშავდეს სუფთა ჰემატიტის შესაქმნელად კალცინაციით. ოქსილის მჟავა შეიძლება მიღებულ იქნას იაფად სხვა სამრეწველო პროცესებიდან და კერამიკული წარმოების სროლის ეტაპზე, დამუშავებულ მასალაში ნებისმიერი ნარჩენი ოქსალატი დაიშლება ნახშირორჟანგად. ბევრმა მკვლევარმა შეისწავლა რკინის ოქსიდის ოქსილის მჟავასთან დაშლის შედეგები.
მაღალი ტემპერატურის კალცინაციის მეთოდი
კალცინაცია არის სპეციალური ხარისხის კაოლინის პროდუქტების წარმოების პროცესი. დამუშავების ტემპერატურის მიხედვით, წარმოიქმნება ორი განსხვავებული ხარისხის კალცინირებული კაოლინი. 650-700 ℃ ტემპერატურის დიაპაზონში კალცირება შლის სტრუქტურულ ჰიდროქსილის ჯგუფს, ხოლო წყლის ორთქლი აძლიერებს კაოლინის ელასტიურობას და გამჭვირვალობას, რაც ქაღალდის საფარის გამოყენების იდეალური ატრიბუტია. გარდა ამისა, კაოლინის გაცხელებით 1000-1050 ℃, მას შეუძლია არა მხოლოდ გაზარდოს აბრაზიულობა, არამედ მიიღოს 92-95% სითეთრე.
ქლორირებული კალცინაცია
თიხის მინერალებიდან, განსაკუთრებით კაოლინიდან ქლორირებით ამოიღეს რკინა და ტიტანი და კარგი შედეგი მიიღეს. ქლორირებისა და კალცინაციის პროცესში მაღალ ტემპერატურაზე (700 ℃ - 1000 ℃) კაოლინიტი განიცდის დეჰიდროქსილაციას მეტაკაოლინიტის წარმოქმნით, ხოლო მაღალ ტემპერატურაზე წარმოიქმნება სპინელი და მულიტის ფაზები. ეს გარდაქმნები ზრდის ნაწილაკების ჰიდროფობიურობას, სიმტკიცეს და ზომას აგლომერაციის გზით. ამ გზით დამუშავებული მინერალები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მრავალ ინდუსტრიაში, როგორიცაა ქაღალდის, PVC, რეზინის, პლასტმასის, ადჰეზივების, გასაპრიალებელი და კბილის პასტები. მაღალი ჰიდროფობიურობა ამ მინერალებს უფრო თავსებადობას ხდის ორგანულ სისტემებთან.
მიკრობიოლოგიური მეთოდი
მინერალების მიკრობული გამწმენდი ტექნოლოგია მინერალების დამუშავების შედარებით ახალი საგანია, მათ შორის მიკრობული გამორეცხვის ტექნოლოგია და მიკრობული ფლოტაციის ტექნოლოგია. მინერალების მიკრობული გამორეცხვის ტექნოლოგია არის მოპოვების ტექნოლოგია, რომელიც იყენებს მიკროორგანიზმებსა და მინერალებს შორის ღრმა ურთიერთქმედებას მინერალების კრისტალური ბადის განადგურებისა და სასარგებლო კომპონენტების დასაშლელად. ოქსიდირებული პირიტი და კაოლინის სხვა სულფიდური მადნები შეიძლება გაიწმინდოს მიკრობული მოპოვების ტექნოლოგიით. ყველაზე ხშირად გამოყენებული მიკროორგანიზმები მოიცავს თიობაცილუს ფეროოქსიდანსს და Fe-შემმცირებელ ბაქტერიებს. მიკრობიოლოგიურ მეთოდს აქვს დაბალი ღირებულება და დაბალი გარემოს დაბინძურება, რაც გავლენას არ მოახდენს კაოლინის ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებზე. ეს არის ახალი გამწმენდი და გათეთრების მეთოდი კაოლინის მინერალების განვითარების პერსპექტივით.
რეზიუმე
კაოლინის რკინის მოცილებისა და გათეთრების მკურნალობას სჭირდება საუკეთესო მეთოდის არჩევა სხვადასხვა ფერის მიზეზების და გამოყენების სხვადასხვა მიზნების მიხედვით, გააუმჯობესოს კაოლინის მინერალების სითეთრის ყოვლისმომცველი მოქმედება და გახადოს მას მაღალი გამოყენების ღირებულება და ეკონომიკური ღირებულება. სამომავლო განვითარების ტენდენცია უნდა იყოს ქიმიური მეთოდის, ფიზიკური მეთოდის და მიკრობიოლოგიური მეთოდის მახასიათებლების ორგანულად შერწყმა, რათა სრულად მოხდეს მათი უპირატესობები და შეზღუდოს მათი ნაკლოვანებები და ნაკლოვანებები, რათა მივაღწიოთ უკეთეს მათეთრებელ ეფექტს. ამავდროულად, ასევე აუცილებელია შემდგომი შესწავლა მინარევების მოცილების სხვადასხვა მეთოდების ახალი მექანიზმის და პროცესის გაუმჯობესება, რათა კაოლინის რკინის მოცილება და გათეთრება განვითარდეს მწვანე, ეფექტური და დაბალი ნახშირბადის მიმართულებით.
გამოქვეყნების დრო: მარ-02-2023