특별한 물리적, 화학적 특성을 지닌 고령토는 도자기, 제지, 고무, 플라스틱, 내화물, 석유 정제 및 기타 산업, 농업 및 국방 첨단 기술 분야에서 없어서는 안될 비금속 광물 자원입니다. 카올린의 백색도는 그 적용 가치를 나타내는 중요한 지표입니다.
카올린의 백색도에 영향을 미치는 요인
고령토는 주로 고령토 광물로 구성된 세립질 점토 또는 점토암의 일종입니다. 그 결정 화학식은 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O입니다. 점토가 아닌 광물로는 석영, 장석, 철 광물, 티타늄, 수산화알루미늄 및 산화물, 유기물 등이 소량 포함됩니다.
카올린의 결정 구조
카올린의 불순물 상태와 성질에 따라 카올린의 백색도를 저하시키는 불순물은 유기탄소, Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn 등과 같은 안료 원소; 흑운모, 녹니석 등과 같은 어두운 광물. 일반적으로 카올린의 V, Cr, Cu, Mn 및 기타 원소의 함량은 적으므로 백색도에 거의 영향을 미치지 않습니다. 철과 티타늄의 미네랄 구성과 함량은 카올린의 백색도에 영향을 미치는 주요 요인입니다. 이들의 존재는 카올린의 자연 백색도에 영향을 미칠 뿐만 아니라 소성 백색도에도 영향을 미칩니다. 특히, 산화철의 존재는 점토의 색상에 부정적인 영향을 미치고 점토의 밝기와 내화성을 감소시킵니다. 그리고 산화철의 산화물, 수산화물, 수화산화물의 양이 0.4%라도 점토 퇴적물이 붉은색 내지 노란색을 띠게 하는 데 충분하다. 이러한 산화철 및 수산화철로는 적철석(적색), 마그헤마이트(적갈색), 침철석(갈황색), 갈철석(주황색), 수화산화철(갈적색) 등이 있을 수 있으며, 철 불순물을 제거한다고 할 수 있다. 카올린에서는 카올린을 더 잘 사용하는 데 매우 중요한 역할을 합니다.
철원소의 발생상태
카올린 내 철의 발생 상태는 철 제거 방법을 결정하는 주요 요인이다. 많은 연구에서는 카올린에 미세한 입자 형태의 결정성 철이 혼합되어 있는 반면, 카올린의 미세한 입자 표면에는 비정질 철이 코팅되어 있다고 믿고 있습니다. 현재 고령토 중 철의 발생상태는 국내외에서 두 가지 유형으로 나누어진다. 하나는 고령토와 부광물(운모, 이산화티타늄, 일라이트 등)에 존재하며 이를 구조철이라고 한다. 다른 하나는 유리 철(표면 철, 세립 결정 철, 비정질 철 포함)이라고 불리는 독립적인 철 광물 형태입니다.
카올린의 철 제거 및 미백에 의해 제거된 철은 주로 자철석, 적철광, 갈철석, 능철석, 황철석, 백철석, 자로사이트 및 기타 광물을 포함하는 유리 철이며; 대부분의 철은 고도로 분산된 콜로이드 갈철석 형태로 존재하며, 소량은 구형, 침상, 불규칙 침철광 및 적철석 형태로 존재합니다.
카올린의 철분제거 및 미백방법
물 분리
이 방법은 주로 석영, 장석, 운모와 같은 유해 광물과 암석 파편과 같은 거친 불순물, 일부 철 및 티타늄 광물을 제거하는 데 사용됩니다. 카올린과 밀도 및 용해도가 유사한 불순물 광물은 제거할 수 없으며 백색도 개선이 상대적으로 뚜렷하지 않아 상대적으로 고품질 카올린 광석의 선광 및 백화에 적합합니다.
자기 분리
카올린의 철광물 불순물은 일반적으로 약한 자성을 띠고 있습니다. 현재 고구배 강자성 분리 방법이 주로 사용되거나, 약한 자성 광물은 배소 후 강자성 산화철로 전환된 후 일반적인 자기 분리 방법으로 제거된다.
수직 링 고구배 자기 분리기
전자기 슬러리용 고구배 자성 분리기
저온 초전도 자기 분리기
부양방식
부유 방법은 1차 및 2차 광상에서 나온 카올린을 처리하는 데 적용되었습니다. 부유선광 공정에서 카올리나이트와 운모 입자가 분리되고 정제된 제품은 여러 가지 적합한 산업 등급 원료입니다. 카올리나이트와 장석의 선택적 부유 분리는 일반적으로 pH가 조절된 슬러리에서 수행됩니다.
감소 방법
환원법은 환원제를 사용하여 카올린의 3가 상태에 있는 철 불순물(적철석, 갈철석 등)을 가용성 2가 철 이온으로 환원시킨 후 여과 및 세척을 통해 제거하는 것입니다. 산업용 카올린에서 Fe3+ 불순물을 제거하는 것은 일반적으로 산성 또는 환원 조건에서 물리적 기술(자기 분리, 선택적 응집)과 화학적 처리를 결합하여 달성됩니다.
나트륨 하이드로설파이트라고도 알려진 나트륨 하이드로설파이트(Na2S2O4)는 카올린에서 철을 환원 및 침출하는 데 효과적이며 현재 카올린 산업에서 사용됩니다. 그러나 이 방법은 강산성 조건(pH<3)에서 수행해야 하므로 운영 비용이 높고 환경에 영향을 미칩니다. 또한, 나트륨 하이드로설파이트의 화학적 특성은 불안정하여 특별하고 값비싼 보관 및 운송 방법이 필요합니다.
이산화티오우레아: (NH2)2CSO2, TD)는 강력한 환원제로서 강력한 환원력, 환경 친화성, 낮은 분해율, 안전성 및 저렴한 배치 생산 비용 등의 장점을 가지고 있습니다. 카올린의 불용성 Fe3+는 TD를 통해 가용성 Fe2+로 환원될 수 있습니다.
이어서, 여과 및 세척 후에 카올린의 백색도를 높일 수 있습니다. TD는 실온 및 중성 조건에서 매우 안정적입니다. TD의 강력한 환원 능력은 강알칼리성(pH>10) 또는 가열(T>70°C) 조건에서만 얻을 수 있으므로 운영 비용이 높고 어려움이 있습니다.
산화 방법
산화처리에는 오존, 과산화수소, 과망간산칼륨, 차아염소산나트륨을 사용하여 흡착된 탄소층을 제거하여 백색도를 향상시키는 공정이 포함됩니다. 더 두꺼운 표토 아래 더 깊은 곳에 있는 카올린은 회색이고 카올린의 철은 환원 상태입니다. 오존이나 차아염소산나트륨과 같은 강력한 산화제를 사용하여 황철석의 불용성 FeS2를 용해성 Fe2+로 산화시킨 다음 세척하여 시스템에서 Fe2+를 제거합니다.
산성 침출 방식
산 침출 방법은 카올린의 불용성 철 불순물을 산성 용액(염산, 황산, 옥살산 등)에서 가용성 물질로 변환하여 카올린과의 분리를 실현하는 것입니다. 다른 유기산과 비교하여 옥살산은 산 강도, 우수한 착화성 및 높은 환원 능력으로 인해 가장 유망한 것으로 간주됩니다. 옥살산을 사용하면 용해된 철이 침출 용액에서 옥살산철 형태로 침전될 수 있으며, 하소를 통해 추가 처리되어 순수한 적철석을 형성할 수 있습니다. 옥살산은 다른 산업 공정에서 저렴하게 얻을 수 있으며, 세라믹 제조의 소성 단계에서 처리된 재료에 남아 있는 옥살산염은 이산화탄소로 분해됩니다. 많은 연구자들이 옥살산으로 산화철을 용해시킨 결과를 연구해 왔습니다.
고온 소성 방법
하소는 특수 등급 카올린 제품을 생산하는 과정입니다. 처리 온도에 따라 두 가지 등급의 소성 카올린이 생성됩니다. 650~700℃의 온도 범위에서 하소하면 구조적 수산기가 제거되고, 빠져나가는 수증기는 카올린의 탄력성과 불투명도를 향상시키며, 이는 종이 코팅 적용에 이상적인 특성입니다. 또한 카올린을 1000~1050℃로 가열하면 마모성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 92~95%의 백색도를 얻을 수 있다.
염소소성
철과 티타늄은 점토광물, 특히 카올린에서 염소처리를 통해 제거되어 좋은 결과를 얻었습니다. 염소화 및 하소 과정에서 고온(700℃~1000℃)에서 카올리나이트는 탈수산화 반응을 거쳐 메타카올리나이트를 형성하고, 더 높은 온도에서는 스피넬 및 멀라이트 상이 형성됩니다. 이러한 변형은 소결을 통해 입자의 소수성, 경도 및 크기를 증가시킵니다. 이렇게 처리된 광물은 종이, PVC, 고무, 플라스틱, 접착제, 광택제, 치약 등 다양한 산업 분야에서 사용될 수 있습니다. 소수성이 높을수록 이러한 미네랄은 유기 시스템과 더 잘 호환됩니다.
미생물학적 방법
광물의 미생물 정화 기술은 미생물 침출 기술, 미생물 부유 기술 등 비교적 새로운 광물 처리 분야이다. 광물의 미생물 침출기술은 미생물과 광물의 깊은 상호작용을 이용하여 광물의 결정격자를 파괴하고 유용성분을 용해시키는 추출기술이다. 카올린에 함유된 산화된 황철석 및 기타 황화물 광석은 미생물 추출 기술로 정제할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 미생물에는 Thiobacillus ferrooxidans와 Fe 환원 박테리아가 포함됩니다. 미생물학적 방법은 비용이 저렴하고 환경 오염이 적어 카올린의 물리적, 화학적 특성에 영향을 미치지 않습니다. 고령토 광물에 대한 개발 전망이 있는 새로운 정화 및 미백 방법입니다.
요약
카올린의 철 제거 및 미백 처리는 다양한 색상 원인 및 다양한 적용 목적에 따라 최상의 방법을 선택하고 카올린 광물의 종합적인 백색도 성능을 향상시키며 높은 사용 가치와 경제적 가치를 갖도록 해야 합니다. 향후 개발 추세는 화학적 방법, 물리적 방법 및 미생물학적 방법의 특성을 유기적으로 결합하여 장점을 최대한 활용하고 단점과 단점을 억제하여 더 나은 미백 효과를 달성하는 것입니다. 동시에, 다양한 불순물 제거 방법의 새로운 메커니즘을 추가로 연구하고, 철분 제거와 카올린의 미백이 녹색, 효율적, 저탄소 방향으로 발전할 수 있도록 공정을 개선하는 것도 필요합니다.
게시 시간: 2023년 3월 2일