ด้วยคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีพิเศษ ดินขาวจึงเป็นทรัพยากรแร่อโลหะที่ขาดไม่ได้ในเซรามิก การทำกระดาษ ยาง พลาสติก วัสดุทนไฟ การกลั่นปิโตรเลียม และสาขาเทคโนโลยีล้ำสมัยทางอุตสาหกรรม เกษตรกรรม และการป้องกันประเทศอื่นๆ ความขาวของดินขาวเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของมูลค่าการใช้งาน
ปัจจัยที่ส่งผลต่อความขาวของดินขาว
ดินขาวเป็นดินเหนียวหรือหินดินเหนียวที่มีเนื้อละเอียดซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยแร่ธาตุคาโอลิไนต์ สูตรทางเคมีของผลึกคือ 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O แร่ธาตุที่ไม่ใช่ดินเหนียวจำนวนเล็กน้อย ได้แก่ ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ แร่เหล็ก ไทเทเนียม อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และออกไซด์ สารอินทรีย์ ฯลฯ
โครงสร้างผลึกของดินขาว
ตามสถานะและธรรมชาติของสิ่งเจือปนในดินขาว สิ่งเจือปนที่ทำให้ความขาวของดินขาวลดลงแบ่งได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ คาร์บอนอินทรีย์ องค์ประกอบเม็ดสี เช่น Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn ฯลฯ แร่ธาตุสีเข้ม เช่น ไบโอไทต์ คลอไรต์ เป็นต้น โดยทั่วไปปริมาณ V, Cr, Cu, Mn และองค์ประกอบอื่นๆ ในดินขาวจะมีน้อย ซึ่งส่งผลต่อความขาวเพียงเล็กน้อย องค์ประกอบแร่ธาตุและปริมาณธาตุเหล็กและไทเทเนียมเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความขาวของดินขาว การมีอยู่ของพวกมันจะไม่เพียงส่งผลต่อความขาวตามธรรมชาติของดินขาวเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อความขาวที่ถูกเผาด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการมีเหล็กออกไซด์ส่งผลเสียต่อสีของดินเหนียว และลดความสว่างและการทนไฟ และแม้ว่าปริมาณออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ และไฮเดรตออกไซด์ของเหล็กออกไซด์จะอยู่ที่ 0.4% แต่ก็เพียงพอที่จะทำให้ตะกอนดินเหนียวมีสีแดงถึงเหลือง เหล็กออกไซด์และไฮดรอกไซด์เหล่านี้อาจเป็นออกไซด์ (สีแดง), มาเกไมต์ (สีน้ำตาลแดง), เกอเอไทต์ (สีน้ำตาลเหลือง), ลิโมไนต์ (สีส้ม), เหล็กออกไซด์ไฮเดรต (สีน้ำตาลแดง) เป็นต้น อาจกล่าวได้ว่าการกำจัดสิ่งเจือปนของเหล็ก ในดินขาวมีบทบาทสำคัญในการใช้ดินขาวได้ดีขึ้น
สถานะการเกิดธาตุเหล็ก
สถานะการเกิดธาตุเหล็กในดินขาวเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดวิธีการกำจัดธาตุเหล็ก การศึกษาจำนวนมากเชื่อว่าเหล็กที่เป็นผลึกในรูปของอนุภาคละเอียดผสมกับดินขาว ในขณะที่เหล็กอสัณฐานถูกเคลือบบนพื้นผิวของอนุภาคละเอียดของดินขาว ปัจจุบันสถานะการเกิดเหล็กในดินขาวแบ่งออกเป็น 2 ประเภททั้งในและต่างประเทศ ประเภทแรกอยู่ในแร่เคโอลิไนต์และแร่ธาตุเสริม (เช่น ไมกา ไทเทเนียมไดออกไซด์ และอิลไลต์) ซึ่งเรียกว่าเหล็กโครงสร้าง อีกชนิดหนึ่งอยู่ในรูปของแร่ธาตุเหล็กอิสระ เรียกว่าเหล็กอิสระ (รวมถึงเหล็กพื้นผิว เหล็กผลึกเนื้อละเอียด และเหล็กอสัณฐาน)
เหล็กที่ถูกเอาออกโดยการกำจัดเหล็กและการฟอกขาวของดินขาวนั้นเป็นเหล็กอิสระ ส่วนใหญ่รวมถึงแมกนีไทต์ ออกไซด์ ลิโมไนต์ ซิเดอไรต์ ไพไรต์ อิลเมไนต์ จาโรไซต์ และแร่ธาตุอื่น ๆ เหล็กส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปของลิโมไนต์คอลลอยด์ที่กระจายตัวสูง และมีปริมาณเล็กน้อยในรูปของโกเอไทต์และออกไซด์ของออกไซด์ที่เป็นทรงกลม มีรูปแหลมและไม่สม่ำเสมอ
การกำจัดธาตุเหล็กและการฟอกขาวของดินขาว
การแยกน้ำ
วิธีนี้ใช้เป็นหลักในการกำจัดแร่ธาตุที่เป็นอันตราย เช่น ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ และไมกา และสิ่งสกปรกที่หยาบกว่า เช่น เศษหิน รวมถึงแร่เหล็กและไทเทเนียมบางชนิด แร่ธาตุเจือปนที่มีความหนาแน่นและความสามารถในการละลายใกล้เคียงกับดินขาวไม่สามารถกำจัดออกได้ และการปรับปรุงความขาวนั้นค่อนข้างไม่ชัดเจน ซึ่งเหมาะสำหรับการเสริมประโยชน์และการฟอกสีฟันของแร่ดินขาวที่มีคุณภาพค่อนข้างสูง
การแยกแม่เหล็ก
แร่ธาตุเหล็กที่เจือปนในดินขาวมักมีแม่เหล็กอ่อน ปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้วิธีการแยกแม่เหล็กแรงไล่ระดับสูงหรือแร่แม่เหล็กอ่อนจะถูกแปลงเป็นเหล็กออกไซด์แม่เหล็กแรงสูงหลังจากการคั่ว จากนั้นจึงลบออกโดยวิธีแยกแม่เหล็กธรรมดา
ตัวคั่นแม่เหล็กไล่ระดับสูงวงแหวนแนวตั้ง
เครื่องแยกแม่เหล็กแบบไล่ระดับสูงสำหรับสารละลายแม่เหล็กไฟฟ้า
ตัวคั่นแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิต่ำ
วิธีการลอยตัว
มีการใช้วิธีการลอยตัวเพื่อบำบัดดินขาวจากตะกอนปฐมภูมิและทุติยภูมิ ในกระบวนการลอยอยู่ในน้ำ อนุภาคเคโอลิไนต์และไมก้าจะถูกแยกออก และผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์เป็นวัตถุดิบเกรดอุตสาหกรรมที่เหมาะสมหลายชนิด การแยกเคโอลิไนต์และเฟลด์สปาร์แบบเลือกลอยมักจะดำเนินการในสารละลายที่มีค่า pH ที่ควบคุม
วิธีการลด
วิธีการรีดิวซ์คือการใช้ตัวรีดิวซ์เพื่อลดสิ่งเจือปนของเหล็ก (เช่นออกไซด์และลิโมไนต์) ในสถานะไตรวาเลนต์ของดินขาวเป็นไอออนของเหล็กไบวาเลนต์ที่ละลายได้ ซึ่งถูกกำจัดออกโดยการกรองและการล้าง การกำจัดสิ่งเจือปน Fe3+ ออกจากดินขาวทางอุตสาหกรรมมักทำได้โดยการรวมเทคโนโลยีทางกายภาพ (การแยกด้วยแม่เหล็ก การตกตะกอนแบบเลือกสรร) และการบำบัดทางเคมีภายใต้สภาวะที่เป็นกรดหรือรีดิวซ์
โซเดียมไฮโดรซัลไฟต์ (Na2S2O4) หรือที่เรียกว่าโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์ มีประสิทธิภาพในการลดและชะล้างเหล็กจากดินขาว และปัจจุบันใช้ในอุตสาหกรรมดินขาว อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้จะต้องดำเนินการภายใต้สภาวะที่เป็นกรดสูง (pH<3) ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานสูงและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ คุณสมบัติทางเคมีของโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์ยังไม่เสถียร โดยต้องมีการเตรียมการจัดเก็บและขนส่งแบบพิเศษและมีราคาแพง
ไธโอยูเรียไดออกไซด์: (NH2) 2CSO2, TD) เป็นตัวรีดิวซ์ที่แข็งแกร่งซึ่งมีข้อดีคือความสามารถในการลดที่แข็งแกร่ง เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อัตราการสลายตัวต่ำ ความปลอดภัย และต้นทุนการผลิตชุดต่ำ Fe3+ ที่ไม่ละลายในดินขาวสามารถถูกรีดิวซ์เป็น Fe2+ ที่ละลายได้จนถึง TD
ต่อมาความขาวของดินขาวจะเพิ่มขึ้นหลังจากการกรองและการซัก TD มีความเสถียรมากที่อุณหภูมิห้องและสภาวะที่เป็นกลาง ความสามารถในการลด TD ที่แข็งแกร่งสามารถทำได้ภายใต้สภาวะความเป็นด่างสูงเท่านั้น (pH>10) หรือการให้ความร้อน (T>70 ° C) ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานสูงและความยากลำบาก
วิธีการออกซิเดชั่น
การบำบัดออกซิเดชันประกอบด้วยการใช้โอโซน ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต และโซเดียมไฮโปคลอไรต์ เพื่อกำจัดชั้นคาร์บอนที่ถูกดูดซับออกเพื่อปรับปรุงความขาว ดินขาวที่อยู่ลึกลงไปใต้ดินดินที่หนากว่าจะเป็นสีเทา และเหล็กในดินขาวอยู่ในสถานะรีดิวซ์ ใช้สารออกซิไดซ์ที่แรง เช่น โอโซนหรือโซเดียมไฮโปคลอไรต์เพื่อออกซิไดซ์ FeS2 ที่ไม่ละลายน้ำในไพไรต์เป็น Fe2+ ที่ละลายน้ำได้ จากนั้นล้างเพื่อกำจัด Fe2+ ออกจากระบบ
วิธีการชะล้างด้วยกรด
วิธีการชะล้างกรดคือการเปลี่ยนสิ่งเจือปนของเหล็กที่ไม่ละลายน้ำในดินขาวให้เป็นสารที่ละลายได้ในสารละลายที่เป็นกรด (กรดไฮโดรคลอริก กรดซัลฟิวริก กรดออกซาลิก ฯลฯ) ดังนั้นจึงทำให้เกิดการแยกตัวออกจากดินขาว เมื่อเปรียบเทียบกับกรดอินทรีย์อื่นๆ กรดออกซาลิกถือเป็นกรดที่มีศักยภาพมากที่สุด เนื่องจากมีความแข็งแรงของกรด มีคุณสมบัติในการก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนที่ดี และมีความสามารถในการรีดิวซ์สูง ด้วยกรดออกซาลิก เหล็กที่ละลายสามารถตกตะกอนจากสารละลายชะล้างในรูปของเฟอร์รัสออกซาเลต และสามารถนำไปแปรรูปเพิ่มเติมเพื่อสร้างแร่ออกไซด์บริสุทธิ์ผ่านการเผา กรดออกซาลิกสามารถหาได้ในราคาถูกจากกระบวนการทางอุตสาหกรรมอื่นๆ และในขั้นตอนการเผาของการผลิตเซรามิก ออกซาเลตที่ตกค้างในวัสดุที่ผ่านการบำบัดจะถูกสลายตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ นักวิจัยหลายคนได้ศึกษาผลลัพธ์ของการละลายเหล็กออกไซด์ด้วยกรดออกซาลิก
วิธีการเผาที่อุณหภูมิสูง
การเผาเป็นกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ดินขาวเกรดพิเศษ ตามอุณหภูมิในการบำบัด จะมีการผลิตดินขาวที่ผ่านการเผาแล้วสองเกรดที่แตกต่างกัน การเผาในช่วงอุณหภูมิ 650-700 ℃ จะกำจัดกลุ่มไฮดรอกซิลที่มีโครงสร้างออก และไอน้ำที่ระเหยออกมาจะช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความทึบของดินขาว ซึ่งเป็นคุณลักษณะในอุดมคติของการเคลือบกระดาษ นอกจากนี้ ด้วยการให้ความร้อนดินขาวที่อุณหภูมิ 1,000-1,050 ℃ ไม่เพียงเพิ่มความสามารถในการขัดสีเท่านั้น แต่ยังได้รับความขาว 92-95% อีกด้วย
การเผาด้วยคลอรีน
เหล็กและไทเทเนียมถูกกำจัดออกจากแร่ดินเหนียว โดยเฉพาะดินขาวด้วยคลอรีน และได้ผลลัพธ์ที่ดี ในกระบวนการคลอรีนและการเผาที่อุณหภูมิสูง (700 ℃ - 1,000 ℃) เคโอลิไนต์จะผ่านกระบวนการดีไฮดรอกซีเลชันเพื่อสร้างเมตาไคโอลิไนต์ และที่อุณหภูมิสูงขึ้น จะเกิดเฟสสปิเนลและมัลไลต์ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะเพิ่มความสามารถในการไม่ชอบน้ำ ความแข็ง และขนาดของอนุภาคผ่านการเผาผนึก แร่ธาตุที่ได้รับการบำบัดด้วยวิธีนี้สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น กระดาษ พีวีซี ยาง พลาสติก กาว การขัดเงา และยาสีฟัน ความไม่ชอบน้ำที่สูงขึ้นทำให้แร่ธาตุเหล่านี้เข้ากันได้กับระบบอินทรีย์มากขึ้น
วิธีทางจุลชีววิทยา
เทคโนโลยีการทำให้แร่ธาตุบริสุทธิ์ด้วยจุลินทรีย์เป็นหัวข้อการประมวลผลแร่ที่ค่อนข้างใหม่ ซึ่งรวมถึงเทคโนโลยีการชะล้างจุลินทรีย์และเทคโนโลยีการลอยตัวของจุลินทรีย์ เทคโนโลยีการชะล้างจุลินทรีย์ของแร่ธาตุเป็นเทคโนโลยีการสกัดที่ใช้ปฏิสัมพันธ์เชิงลึกระหว่างจุลินทรีย์และแร่ธาตุเพื่อทำลายตาข่ายผลึกของแร่ธาตุและละลายส่วนประกอบที่มีประโยชน์ แร่ไพไรต์ที่ถูกออกซิไดซ์และแร่ซัลไฟด์อื่นๆ ที่มีอยู่ในดินขาวสามารถทำให้บริสุทธิ์ได้ด้วยเทคโนโลยีการสกัดจุลินทรีย์ จุลินทรีย์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ Thiobacillus ferrooxidans และแบคทีเรียรีดิวซ์ Fe วิธีการทางจุลชีววิทยามีต้นทุนต่ำและมีมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ ซึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของดินขาว เป็นวิธีการทำให้บริสุทธิ์และฟอกสีฟันแบบใหม่โดยมีแนวโน้มการพัฒนาแร่ธาตุดินขาว
สรุป
การกำจัดเหล็กและการฟอกขาวของดินขาวจำเป็นต้องเลือกวิธีที่ดีที่สุดตามสาเหตุของสีที่แตกต่างกันและวัตถุประสงค์การใช้งานที่แตกต่างกัน ปรับปรุงประสิทธิภาพความขาวที่ครอบคลุมของแร่ธาตุดินขาว และทำให้มีมูลค่าการใช้งานและมูลค่าทางเศรษฐกิจสูง แนวโน้มการพัฒนาในอนาคตควรจะรวมลักษณะของวิธีทางเคมี วิธีทางกายภาพ และวิธีการทางจุลชีววิทยาเข้าด้วยกัน เพื่อให้เกิดประโยชน์อย่างเต็มที่ และยับยั้งข้อเสียและข้อบกพร่องเพื่อให้ได้ผลการฟอกสีฟันที่ดีขึ้น ขณะเดียวกันยังจำเป็นต้องศึกษากลไกใหม่ของวิธีการกำจัดสิ่งเจือปนต่างๆ เพิ่มเติม และปรับปรุงกระบวนการทำให้การขจัดเหล็กและการฟอกขาวของดินขาวพัฒนาขึ้นไปในทิศทางสีเขียว มีประสิทธิภาพ และคาร์บอนต่ำ
เวลาโพสต์: Mar-02-2023