Kaolina propietate fisiko eta kimiko bereziak dituenez, ezinbesteko baliabide mineral ez-metalikoa da zeramikan, papergintzan, kautxuan, plastikoetan, errefraktarioetan, petrolioaren fintzean eta beste industria, nekazaritza eta defentsa nazionaleko punta-puntako teknologia arloetan. Kaolinaren zuritasuna bere aplikazio-balioaren adierazle garrantzitsua da.
Kaolinaren zuritasunean eragina duten faktoreak
Kaolina buztin fin mota bat da, batez ere kaolinita mineralez osatua. Bere kristal-formula kimikoa 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O da. Buztinezkoak ez diren mineral kopuru txiki bat kuartzoa, feldespatoa, burdin mineralak, titanioa, aluminio hidroxidoa eta oxidoak, materia organikoa, etab. dira.
Kaolinaren egitura kristalinoa
Kaolinaren ezpurutasunen egoeraren eta izaeraren arabera, kaolinaren zuritasuna gutxitzea eragiten duten ezpurutasunak hiru kategoriatan bana daitezke: karbono organikoa; Pigmentu elementuak, hala nola Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, etab.; Mineral ilunak, hala nola biotita, klorita, etab. Oro har, kaolinaren V, Cr, Cu, Mn eta beste elementu batzuen edukia txikia da, eta horrek eragin txikia du zuritasunean. Burdinaren eta titanioaren mineralen osaera eta edukia dira kaolinaren zuritasunean eragina duten faktore nagusiak. Haien presentziak ez du kaolinaren zuritasun naturalean bakarrik eragingo, baita bere zuritasun kaltzinatuan ere. Bereziki, burdin oxidoaren presentziak eragin negatiboa du buztinaren kolorean eta bere distira eta suarekiko erresistentzia murrizten ditu. Eta burdin oxidoaren oxido, hidroxido eta oxido hidratatuaren kantitatea % 0,4 bada ere, nahikoa da buztin sedimentuari kolore gorritik horira emateko. Burdin oxido eta hidroxido hauek hematita (gorria), maghemita (gorri-marroia), goethita (hori-marroia), limonita (laranja), burdin oxido hidratatua (gorri-marroia), etab. izan daitezke. Esan daiteke kaolinaren burdin ezpurutasunak kentzeak oso zeregin garrantzitsua duela kaolina hobeto erabiltzeko.
Burdin elementuaren agerpen egoera
Kaolinaren burdinaren presentzia-egoera da burdina kentzeko metodoa zehazten duen faktore nagusia. Ikerketa askok uste dute partikula finen moduan dagoen burdina kristalinoa kaolinaren barruan nahasten dela, eta burdina amorfoa, berriz, kaolinaren partikula finen gainazalean estalita dagoela. Gaur egun, kaolinaren burdinaren presentzia-egoera bi motatan banatzen da, bai etxean bai atzerrian: bata kaolinitan eta mineral osagarrietan dago (mika, titanio dioxidoa eta illita, adibidez), eta horri burdina estrukturala deritzo; bestea, burdin mineral independenteetan dago, eta horri burdina askea deritzo (gainazaleko burdina, burdina kristalino fina eta burdina amorfoa barne).
Burdina kenduz eta kaolina zurituz kentzen den burdina burdina librea da, batez ere magnetita, hematita, limonita, siderita, pirita, ilmenita, jarosita eta beste mineral batzuk barne; burdin gehiena limonita koloidal oso sakabanatu moduan dago, eta kantitate txiki bat goethita eta hematita esferiko, azikular eta irregular moduan.
Burdina kentzeko eta kaolina zuritzeko metodoa
Uraren bereizketa
Metodo hau batez ere kuartzoa, feldespatoa eta mika bezalako mineral detritikoak kentzeko erabiltzen da, baita arroka-hondakinak bezalako ezpurutasun lodiagoak eta burdin eta titaniozko mineral batzuk ere. Kaolinaren antzeko dentsitatea eta disolbagarritasuna duten ezpurutasun mineralak ezin dira kendu, eta zuritasunaren hobekuntza ez da nahiko nabaria, eta hori egokia da kalitate handiko kaolin-mea ongarritzeko eta zuritzeko.
Bereizketa magnetikoa
Kaolinaren burdin mineralen ezpurutasunak normalean magnetiko ahulak dira. Gaur egun, gradiente handiko bereizketa magnetiko sendoaren metodoa erabiltzen da batez ere, edo mineral magnetiko ahulak erre ondoren burdin oxido magnetiko sendo bihurtzen dira, eta gero bereizketa magnetiko arruntaren metodoaren bidez kentzen dira.
Eraztun bertikaleko gradiente handiko bereizgailu magnetikoa
Gradiente handiko bereizgailu magnetikoa lohi elektromagnetikoetarako
Tenperatura baxuko supereroale magnetiko bereizgailua
Flotazio metodoa
Flotazio metodoa erabili izan da lehen eta bigarren mailako gordailuetatik kaolina tratatzeko. Flotazio prozesuan, kaolinita eta mika partikulak bereizten dira, eta araztutako produktuak hainbat lehengai industrial egoki dira. Kaolinitaren eta feldespatoaren flotazio bidezko bereizketa selektiboa normalean pH kontrolatuko lokatzetan egiten da.
Murrizketa metodoa
Erredukzio-metodoa kaolinaren egoera tribalentean dauden burdin ezpurutasunak (hematita eta limonita bezalakoak) erreduzitzaile-agente bat erabiltzean datza, burdin ioi bibalente disolbagarrietara murrizteko, eta hauek iragazketa eta garbiketa bidez kentzen dira. Kaolin industrialetik Fe3+ ezpurutasunak kentzea normalean teknologia fisikoa (bereizketa magnetikoa, flokulazio selektiboa) eta tratamendu kimikoa konbinatuz lortzen da baldintza azido edo erreduzitzaileetan.
Sodio hidrosulfitoa (Na2S2O4), sodio hidrosulfito izenez ere ezaguna, eraginkorra da kaolinatik burdina murrizteko eta lixibiatzeko, eta gaur egun kaolinaren industrian erabiltzen da. Hala ere, metodo hau baldintza azido sendoetan (pH<3) egin behar da, eta horrek funtzionamendu-kostu handiak eta ingurumen-inpaktua eragiten ditu. Gainera, sodio hidrosulfitoaren propietate kimikoak ezegonkorrak dira, eta biltegiratze eta garraio-antolamendu bereziak eta garestiak behar dituzte.
Tiourea dioxidoa: (NH2)2CSO2, TD) erreduzitzaile sendoa da, eta abantaila hauek ditu: erreduzitzaile gaitasun handia, ingurumenarekiko errespetua, deskonposizio-tasa baxua, segurtasuna eta serieko ekoizpenaren kostu baxua. Kaolinan disolbaezina den Fe3+ TD bidez Fe2+ disolbagarrira erreduzitu daiteke.
Ondoren, kaolinaren zuritasuna handitu daiteke iragazketa eta garbiketa egin ondoren. TD oso egonkorra da giro-tenperaturan eta baldintza neutroetan. TD-ren murrizketa-ahalmen handia alkalinitate handiko baldintzetan (pH>10) edo berotze-baldintzetan (T>70 °C) bakarrik lor daiteke, eta horrek funtzionamendu-kostu handia eta zailtasuna dakar.
Oxidazio metodoa
Oxidazio-tratamenduak ozonoa, hidrogeno peroxidoa, potasio permanganatoa eta sodio hipokloritoa erabiltzea barne hartzen du adsorbatutako karbono-geruza kentzeko eta zuritasuna hobetzeko. Geruza lodiaren azpian dagoen leku sakonenean dagoen kaolina grisa da, eta kaolinako burdina erredukzio-egoeran dago. Erabili oxidatzaile sendoak, hala nola ozonoa edo sodio hipokloritoa, pirita dagoen FeS2 disolbaezina Fe2+ disolbagarri bihurtzeko oxidatzeko, eta ondoren garbitu Fe2+ sistematik kentzeko.
Azido lixibiazio metodoa
Azido bidezko lixibiazio metodoa kaolinako burdin ezpurutasun disolbaezinak substantzia disolbagarri bihurtzea da, disoluzio azidoetan (azido klorhidrikoa, azido sulfurikoa, azido oxalikoa, etab.), horrela kaolinatik bereiztea lortuz. Beste azido organiko batzuekin alderatuta, azido oxalikoa da etorkizun handikoa, azido-indarra, konplexu-propietate ona eta erredukzio-ahalmen handia dituelako. Azido oxalikoaren bidez, disolbatutako burdina lixibiazio-disoluziotik prezipitatu daiteke burdin oxalato moduan, eta gehiago prozesatu daiteke hematita purua osatzeko kalsinazioaren bidez. Azido oxalikoa merkeago lor daiteke beste industria-prozesu batzuetatik, eta zeramika fabrikatzeko erreketa-fasean, tratatutako materialean geratzen den edozein oxalato karbono dioxidoan deskonposatuko da. Ikerlari askok aztertu dituzte burdin oxidoa azido oxalikoarekin disolbatzearen emaitzak.
Tenperatura altuko kalsinazio metodoa
Kalsinazioa kaolin produktu bereziak ekoizteko prozesua da. Tratamendu-tenperaturaren arabera, bi kaolin kalsinatu mota desberdin ekoizten dira. 650-700 ℃-ko tenperatura-tartean kalsinatzeak egitura-hidroxilo taldea kentzen du, eta ihes egiten duen ur-lurrunak kaolinaren elastikotasuna eta opakutasuna hobetzen ditu, eta hori papera estaltzeko aplikazioaren ezaugarri aproposa da. Gainera, kaolina 1000-1050 ℃-tan berotuz, ez da soilik urradura handitzen, baita % 92-95eko zuritasuna ere lortzen da.
Klorazio bidezko kalsinazioa
Burdina eta titanioa buztinezko mineraletatik kendu ziren, batez ere kaolinetatik, klorazio bidez, eta emaitza onak lortu ziren. Klorazio eta kalsinazio prozesuan, tenperatura altuan (700 ℃ - 1000 ℃), kaolinitak deshidroxilazioa jasan du metakaolinita sortzeko, eta tenperatura altuagoetan, espinela eta mullita faseak sortzen dira. Eraldaketa hauek partikulen hidrofobikotasuna, gogortasuna eta tamaina handitzen dituzte sinterizazioaren bidez. Modu honetan tratatutako mineralak industria askotan erabil daitezke, hala nola paperean, PVCan, kautxuan, plastikoetan, itsasgarrietan, leuntzean eta hortzetako pastan. Hidrofobikotasun handiagoak mineral hauek sistema organikoekin bateragarriagoak egiten ditu.
Metodo mikrobiologikoa
Mineralen mikrobio-arazketa teknologiak mineralak prozesatzeko gai nahiko berria da, lixibiazio mikrobianoaren teknologia eta flotazio mikrobianoaren teknologia barne. Mineralen mikrobio-arazketa teknologiak erauzketa teknologia bat da, mikroorganismoen eta mineralen arteko elkarrekintza sakona erabiltzen duena mineralen kristal-sarea suntsitzeko eta osagai erabilgarriak disolbatzeko. Kaolinean dauden pirita oxidatua eta beste sulfuro-meak erauzketa mikrobianoaren teknologiaren bidez araz daitezke. Ohiko mikroorganismoen artean Thiobacillus ferrooxidans eta Fe erreduzitzaile bakterioak daude. Metodo mikrobiologikoak kostu txikia eta ingurumen-kutsadura txikia ditu, eta horrek ez du eraginik izango kaolinaren propietate fisiko eta kimikoetan. Kaolin mineralen garapenerako aukerak dituen arazketa eta zuritze metodo berria da.
Laburpena
Kaolinaren burdina kentzeko eta zuritzeko tratamenduak metodo onena aukeratu behar du kolore-kausa desberdinen eta aplikazio-helburu desberdinen arabera, kaolin mineralen zuritasun-errendimendu osoa hobetu eta erabilera-balio eta balio ekonomiko handia izan dezan. Etorkizuneko garapen-joera metodo kimikoaren, metodo fisikoaren eta metodo mikrobiologikoaren ezaugarriak organikoki konbinatzea izan beharko litzateke, haien abantailak guztiz aprobetxatzeko eta desabantailak eta gabeziak mugatzeko, zuritzeko efektu hobea lortzeko. Aldi berean, beharrezkoa da ezpurutasunak kentzeko hainbat metodoren mekanismo berria gehiago aztertzea eta prozesua hobetzea kaolinaren burdina kentzeko eta zuritzeko prozesua berde, eraginkor eta karbono gutxiko norabidean garatzeko.
Argitaratze data: 2023ko martxoaren 2a