विशेष भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांमुळे, केओलिन हे सिरॅमिक्स, कागदनिर्मिती, रबर, प्लॅस्टिक्स, रिफ्रॅक्टरीज, पेट्रोलियम शुद्धीकरण तसेच इतर औद्योगिक, कृषी आणि राष्ट्रीय संरक्षण यांसारख्या अत्याधुनिक तंत्रज्ञान क्षेत्रांमध्ये एक अपरिहार्य अधातू खनिज संसाधन आहे. केओलिनचा पांढरेपणा हा त्याच्या उपयोजन मूल्याचा एक महत्त्वाचा निर्देशक आहे.
केओलिनच्या पांढरेपणावर परिणाम करणारे घटक
केओलिन हा एक प्रकारचा बारीक कणांचा चिकणमाती किंवा चिकणमातीचा खडक आहे, जो प्रामुख्याने केओलिनाइट खनिजांपासून बनलेला असतो. त्याचे स्फटिक रासायनिक सूत्र 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O आहे. त्यात अल्प प्रमाणात चिकणमातीव्यतिरिक्त इतर खनिजे असतात, जसे की क्वार्ट्ज, फेल्डस्पार, लोह खनिजे, टायटॅनियम, ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साइड आणि ऑक्साईड्स, सेंद्रिय पदार्थ इत्यादी.
केओलिनची स्फटिक रचना
केओलिनमधील अशुद्धींच्या स्थिती आणि स्वरूपानुसार, केओलिनचा पांढरेपणा कमी करणाऱ्या अशुद्धींचे तीन श्रेणींमध्ये वर्गीकरण करता येते: सेंद्रिय कार्बन; लोह (Fe), टायटॅनियम (Ti), व्हॅनेडियम (V), क्रोमियम (Cr), तांबे (Cu), मँगनीज (Mn) इत्यादी रंगद्रव्ये; आणि बायोटाइट, क्लोराइट इत्यादी गडद खनिजे. सामान्यतः, केओलिनमध्ये व्हॅनेडियम (V), क्रोमियम (Cr), तांबे (Cu), मँगनीज (Mn) आणि इतर घटकांचे प्रमाण कमी असते, ज्यामुळे पांढरेपणावर फारसा परिणाम होत नाही. लोह आणि टायटॅनियमची खनिज रचना आणि प्रमाण हे केओलिनच्या पांढरेपणावर परिणाम करणारे मुख्य घटक आहेत. त्यांच्या अस्तित्वामुळे केवळ केओलिनच्या नैसर्गिक पांढरेपणावरच परिणाम होत नाही, तर त्याच्या भाजलेल्या पांढरेपणावरही परिणाम होतो. विशेषतः, लोह ऑक्साईडच्या उपस्थितीमुळे मातीच्या रंगावर नकारात्मक परिणाम होतो आणि त्याची चमक व अग्निरोधकता कमी होते. आणि लोह ऑक्साईडच्या ऑक्साईड, हायड्रॉक्साईड आणि हायड्रेटेड ऑक्साईडचे प्रमाण ०.४% असले तरी, ते मातीच्या गाळाला लाल ते पिवळा रंग देण्यासाठी पुरेसे असते. हे लोह ऑक्साईड आणि हायड्रॉक्साईड हेमॅटाईट (लाल), मॅगहेमाईट (लाल-तपकिरी), गोएथाईट (तपकिरी पिवळा), लिमोनाईट (नारंगी), हायड्रेटेड आयर्न ऑक्साईड (तपकिरी लाल) इत्यादी असू शकतात. असे म्हणता येईल की, केओलिनच्या चांगल्या वापरासाठी त्यातील लोहाच्या अशुद्धी दूर करणे अत्यंत महत्त्वाची भूमिका बजावते.
लोह मूलद्रव्याची आढळ अवस्था
केओलिनमधील लोहाची अवस्था ही लोह काढण्याची पद्धत ठरवणारा मुख्य घटक आहे. अनेक अभ्यासांनुसार, सूक्ष्म कणांच्या स्वरूपातील स्फटिकमय लोह केओलिनमध्ये मिसळलेले असते, तर अस्फटिकमय लोह केओलिनच्या सूक्ष्म कणांच्या पृष्ठभागावर लेपित असते. सध्या, केओलिनमधील लोहाच्या अवस्थेचे देश-विदेशात दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाते: एक म्हणजे केओलिनाइट आणि सहायक खनिजांच्या (जसे की अभ्रक, टायटॅनियम डायऑक्साइड आणि इलाईट) स्वरूपात, ज्याला संरचनात्मक लोह म्हटले जाते; आणि दुसरे म्हणजे स्वतंत्र लोह खनिजांच्या स्वरूपात, ज्याला मुक्त लोह म्हटले जाते (ज्यात पृष्ठभागावरील लोह, सूक्ष्म-कणमय स्फटिकमय लोह आणि अस्फटिकमय लोह यांचा समावेश होतो).
केओलिनच्या लोह निष्कासन आणि शुभ्रीकरण प्रक्रियेद्वारे काढले जाणारे लोह हे मुक्त लोह असते, ज्यामध्ये प्रामुख्याने मॅग्नेटाइट, हेमॅटाइट, लिमोनाइट, सिडेराइट, पायराइट, इल्मेनाइट, जारोसाइट आणि इतर खनिजांचा समावेश असतो; बहुतेक लोह अत्यंत विखुरलेल्या कलिल लिमोनाइटच्या स्वरूपात अस्तित्वात असते, आणि अल्प प्रमाणात गोलाकार, सुईच्या आकाराच्या आणि अनियमित गोएथाइट आणि हेमॅटाइटच्या स्वरूपात आढळते.
केओलिनद्वारे लोह काढण्याची आणि त्वचा उजळ करण्याची पद्धत
पाणी वेगळे करणे
ही पद्धत प्रामुख्याने क्वार्ट्झ, फेल्डस्पार आणि अभ्रक यांसारखी अपघटित खनिजे, तसेच खडकांचे अवशेष, काही लोह आणि टायटॅनियम खनिजे यांसारख्या मोठ्या अशुद्धी काढून टाकण्यासाठी वापरली जाते. केओलिनसारखीच घनता आणि विद्राव्यता असलेली अशुद्ध खनिजे काढता येत नाहीत आणि पांढरेपणामधील सुधारणा तुलनेने स्पष्ट नसते, त्यामुळे ही पद्धत तुलनेने उच्च-गुणवत्तेच्या केओलिन धातुकच्या शुद्धीकरण आणि पांढरेपणासाठी योग्य आहे.
चुंबकीय पृथक्करण
केओलिनमधील लोह खनिजांच्या अशुद्धी सामान्यतः दुर्बल चुंबकीय असतात. सध्या, प्रामुख्याने उच्च प्रवणता प्रबल चुंबकीय विलगीकरण पद्धत वापरली जाते, किंवा दुर्बल चुंबकीय खनिजांना भाजल्यानंतर प्रबल चुंबकीय लोह ऑक्साईडमध्ये रूपांतरित केले जाते आणि नंतर सामान्य चुंबकीय विलगीकरण पद्धतीने काढून टाकले जाते.
उभ्या रिंग उच्च प्रवणता चुंबकीय विभाजक
विद्युत चुंबकीय स्लरीसाठी उच्च प्रवणता चुंबकीय विभाजक
कमी तापमान सुपरकंडक्टिंग चुंबकीय विभाजक
फ्लोटेशन पद्धत
प्राथमिक आणि दुय्यम साठ्यांमधील केओलिनवर प्रक्रिया करण्यासाठी प्लवन पद्धतीचा वापर केला जातो. प्लवन प्रक्रियेमध्ये, केओलिनाइट आणि अभ्रकाचे कण वेगळे केले जातात आणि शुद्ध केलेली उत्पादने ही अनेक योग्य औद्योगिक दर्जाची कच्ची सामग्री असतात. केओलिनाइट आणि फेल्डस्पारचे निवडक प्लवन विलगीकरण सामान्यतः नियंत्रित pH असलेल्या स्लरीमध्ये केले जाते.
घट पद्धत
क्षपण पद्धतीमध्ये, केओलिनच्या त्रिसंयोजक अवस्थेतील लोहाच्या अशुद्धींना (जसे की हेमॅटाइट आणि लिमोनाइट) विद्राव्य द्विसंयोजक लोह आयनांमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी क्षपणकारकाचा वापर केला जातो, जे गाळण आणि धुलाईद्वारे काढून टाकले जातात. औद्योगिक केओलिनमधून Fe3+ अशुद्धी काढून टाकण्याचे काम सामान्यतः भौतिक तंत्रज्ञान (चुंबकीय विलगीकरण, निवडक स्कंदन) आणि आम्लधर्मी किंवा क्षपणकारक परिस्थितीत रासायनिक प्रक्रिया यांचा संयोग करून साध्य केले जाते.
सोडियम हायड्रोसल्फाइट (Na2S2O4), ज्याला सोडियम हायड्रोसल्फाइट असेही म्हणतात, केओलिनमधून लोहाचे क्षपण आणि लीचिंग करण्यासाठी प्रभावी आहे आणि सध्या केओलिन उद्योगात वापरले जाते. तथापि, ही पद्धत तीव्र आम्लधर्मी परिस्थितीत (pH<3) पार पाडावी लागते, ज्यामुळे कार्यान्वयन खर्च वाढतो आणि पर्यावरणावर परिणाम होतो. याव्यतिरिक्त, सोडियम हायड्रोसल्फाइटचे रासायनिक गुणधर्म अस्थिर असल्यामुळे, विशेष आणि महागड्या साठवणूक व वाहतूक व्यवस्थेची आवश्यकता असते.
थायोयुरिया डायऑक्साइड ((NH2)2CSO2, TD) हा एक शक्तिशाली क्षपणकारक आहे, ज्यामध्ये तीव्र क्षपण क्षमता, पर्यावरणपूरकता, कमी विघटन दर, सुरक्षितता आणि मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनाचा कमी खर्च हे फायदे आहेत. केओलिनमधील अविद्राव्य Fe3+ चे TD द्वारे विद्राव्य Fe2+ मध्ये क्षपण केले जाऊ शकते.
त्यानंतर, गाळण आणि धुलाई करून केओलिनचा पांढरेपणा वाढवता येतो. टीडी सामान्य तापमानात आणि तटस्थ परिस्थितीत खूप स्थिर असते. टीडीची तीव्र क्षपण क्षमता केवळ तीव्र अल्कधर्मी (पीएच>१०) किंवा उष्णतेच्या (टी>७०°से) परिस्थितीतच मिळवता येते, ज्यामुळे कार्यान्वयन खर्च जास्त येतो आणि ते अवघड होते.
ऑक्सिडेशन पद्धत
पांढरेपणा सुधारण्यासाठी शोषलेला कार्बनचा थर काढून टाकण्याकरिता ऑक्सिडेशन उपचारात ओझोन, हायड्रोजन पेरॉक्साइड, पोटॅशियम परमँगनेट आणि सोडियम हायपोक्लोराइट यांचा वापर केला जातो. जाड वरच्या थराखाली खोलवर असलेले केओलिन राखाडी रंगाचे असते आणि त्यातील लोह क्षपण अवस्थेत असते. पायराइटमधील अविद्राव्य FeS2 चे विद्राव्य Fe2+ मध्ये ऑक्सिडेशन करण्यासाठी ओझोन किंवा सोडियम हायपोक्लोराइटसारख्या तीव्र ऑक्सिडीकारकांचा वापर केला जातो आणि नंतर प्रणालीमधून Fe2+ काढून टाकण्यासाठी धुलाई केली जाते.
आम्ल लीचिंग पद्धत
आम्ल विद्रावण पद्धतीमध्ये केओलिनमधील अविद्राव्य लोहाच्या अशुद्धींना आम्लयुक्त द्रावणांमध्ये (हायड्रोक्लोरिक आम्ल, सल्फ्यूरिक आम्ल, ऑक्झॅलिक आम्ल, इत्यादी) विद्राव्य पदार्थांमध्ये रूपांतरित केले जाते, ज्यामुळे केओलिनपासून त्यांचे विलगीकरण साध्य होते. इतर सेंद्रिय आम्लांच्या तुलनेत, ऑक्झॅलिक आम्ल त्याच्या आम्ल शक्ती, चांगल्या संकुलन गुणधर्म आणि उच्च क्षपण क्षमतेमुळे सर्वात आश्वासक मानले जाते. ऑक्झॅलिक आम्लाच्या साहाय्याने, विरघळलेले लोह विद्रावण द्रावणातून फेरस ऑक्झॅलेटच्या स्वरूपात अवक्षेपित केले जाऊ शकते आणि पुढे त्यावर कॅल्सिनेशनद्वारे प्रक्रिया करून शुद्ध हेमेटाइट तयार करता येते. ऑक्झॅलिक आम्ल इतर औद्योगिक प्रक्रियांमधून स्वस्तात मिळवता येते आणि सिरॅमिक निर्मितीच्या भाजण्याच्या टप्प्यात, प्रक्रिया केलेल्या पदार्थातील कोणतेही अवशिष्ट ऑक्झॅलेट कार्बन डायऑक्साइडमध्ये विघटित होते. अनेक संशोधकांनी ऑक्झॅलिक आम्लाने लोह ऑक्साईड विरघळवण्याच्या परिणामांचा अभ्यास केला आहे.
उच्च तापमान कॅल्सिनेशन पद्धत
कॅल्सिनेशन ही विशेष दर्जाची केओलिन उत्पादने तयार करण्याची प्रक्रिया आहे. प्रक्रियेच्या तापमानानुसार, कॅल्सिनेटेड केओलिनचे दोन वेगवेगळे ग्रेड तयार केले जातात. ६५०-७०० ℃ तापमानाच्या श्रेणीत कॅल्सिनेशन केल्याने संरचनात्मक हायड्रॉक्सिल गट काढून टाकला जातो आणि बाहेर पडणारी पाण्याची वाफ केओलिनची लवचिकता आणि अपारदर्शकता वाढवते, जो कागदाच्या कोटिंगसाठी एक आदर्श गुणधर्म आहे. याव्यतिरिक्त, केओलिनला १०००-१०५० ℃ तापमानावर गरम केल्याने, त्याची घर्षणक्षमता तर वाढतेच, पण ९२-९५% पांढरेपणा देखील मिळतो.
क्लोरीनीकरण कॅल्सिनेशन
क्लोरीनीकरण करून चिकणमातीच्या खनिजांमधून, विशेषतः केओलिनमधून, लोह आणि टायटॅनियम काढून टाकण्यात आले आणि चांगले परिणाम मिळाले. क्लोरीनीकरण आणि कॅल्सीनेशनच्या प्रक्रियेत, उच्च तापमानावर (७०० ℃ - १००० ℃), केओलिनाइटचे डीहायड्रॉक्सिलेशन होऊन मेटाकेओलिनाइट तयार होते, आणि त्याहून अधिक तापमानावर स्पिनेल व मुलाइट टप्पे तयार होतात. या बदलांमुळे सिंटरिंगद्वारे जलविरोधीपणा, कठीणपणा आणि कणांचा आकार वाढतो. अशा प्रकारे प्रक्रिया केलेल्या खनिजांचा उपयोग कागद, पीव्हीसी, रबर, प्लॅस्टिक, चिकट पदार्थ, पॉलिशिंग आणि टूथपेस्ट यांसारख्या अनेक उद्योगांमध्ये केला जाऊ शकतो. उच्च जलविरोधीपणामुळे ही खनिजे सेंद्रिय प्रणालींशी अधिक सुसंगत बनतात.
सूक्ष्मजैविक पद्धत
खनिजांचे सूक्ष्मजैविक शुद्धीकरण तंत्रज्ञान हा एक तुलनेने नवीन खनिज प्रक्रिया विषय आहे, ज्यामध्ये सूक्ष्मजैविक लीचिंग तंत्रज्ञान आणि सूक्ष्मजैविक फ्लोटेशन तंत्रज्ञानाचा समावेश होतो. खनिजांचे सूक्ष्मजैविक लीचिंग तंत्रज्ञान हे एक निष्कर्षण तंत्रज्ञान आहे, जे खनिजांच्या स्फटिक जाळ्याला नष्ट करण्यासाठी आणि उपयुक्त घटक विरघळवण्यासाठी सूक्ष्मजीव आणि खनिजे यांच्यातील सखोल आंतरक्रियेचा वापर करते. केओलिनमध्ये असलेले ऑक्सिडाइज्ड पायराइट आणि इतर सल्फाइड खनिजे सूक्ष्मजैविक निष्कर्षण तंत्रज्ञानाद्वारे शुद्ध केली जाऊ शकतात. सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या सूक्ष्मजीवांमध्ये थायोबॅसिलस फेरोऑक्सिडन्स आणि लोह-क्षपण करणारे जीवाणू यांचा समावेश होतो. ही सूक्ष्मजैविक पद्धत कमी खर्चाची आणि कमी पर्यावरणीय प्रदूषण करणारी आहे, ज्यामुळे केओलिनच्या भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांवर परिणाम होत नाही. केओलिन खनिजांसाठी ही एक नवीन शुद्धीकरण आणि शुष्कीकरण पद्धत असून तिला विकासाची मोठी संधी आहे.
सारांश
केओलिनमधील लोह काढून टाकण्याच्या आणि पांढरे करण्याच्या प्रक्रियेसाठी, रंगाची विविध कारणे आणि विविध उपयोगांच्या उद्दिष्टांनुसार सर्वोत्तम पद्धत निवडणे, केओलिन खनिजांची सर्वसमावेशक पांढरेपणाची कामगिरी सुधारणे, आणि त्याला उच्च उपयोगमूल्य व आर्थिक मूल्य प्राप्त करून देणे आवश्यक आहे. भविष्यातील विकासाचा कल रासायनिक पद्धत, भौतिक पद्धत आणि सूक्ष्मजैविक पद्धत यांची वैशिष्ट्ये सेंद्रियपणे एकत्रित करण्याचा असावा, जेणेकरून त्यांच्या फायद्यांचा पुरेपूर उपयोग करता येईल आणि त्यांचे तोटे व उणिवांवर नियंत्रण ठेवता येईल, आणि अधिक चांगला पांढरेपणाचा परिणाम साधता येईल. त्याच वेळी, विविध अशुद्धता दूर करण्याच्या पद्धतींच्या नवीन कार्यप्रणालीचा अधिक अभ्यास करणे आणि प्रक्रियेत सुधारणा करणे देखील आवश्यक आहे, जेणेकरून केओलिनमधील लोह काढून टाकण्याची आणि पांढरे करण्याची प्रक्रिया हरित, कार्यक्षम आणि कमी कार्बनच्या दिशेने विकसित होईल.
पोस्ट करण्याची वेळ: ०२-मार्च-२०२३