Каолин и неговите промишлени приложения

Патриша Н. Олвера Венегас [а], Летисия Е. Ернандес Крус [б]

Обобщение

Това есе описва значението на каолина, неговите свойства и значение в Мексико, характеристиките, на които той трябва да отговаря според основните му промишлени приложения, както и ограниченията относно употребата му поради наличието на някои примеси, главно желязо, обикновено съдържащи се като оксиди и хидроксиди, които му придават кафяво-бежов цвят, в зависимост от съдържанието на този елемент. Акцентира се върху необходимостта от отстраняване на желязото чрез различни методи (физични и химични), включително редукционно излугване, метод, внедрен в Академичната област на науките за Земята и материалите на Института за фундаментални науки и инженерство на Автономния държавен университет на Идалго, за пране.

Ключови думи: Каолин, промишлени приложения, желязо.

Резюме

В настоящото есе описахме значението на каолина, техните свойства и значение в Мексико, неговите характеристики според индустриалното им приложение, както и ограниченията относно употребата му поради някои примеси, главно желязо, обикновено съдържащи се като оксиди и хидроксиди, които придават кафяво-бежово оцветяване, в зависимост от съдържанието на този елемент. Подчертаваме необходимостта от отстраняване на желязото за неговото избелване, като се използват няколко метода (физически и химически), включително редукционно излугване, метод, приложен в Академичната област на науките за Земята и материалите за фундаментални науки и инженерния институт на университета Хидалго.


Ключови думи: Каолин, промишлени приложения, желязо.

Въведение

каолин

Фигура 1. Основни държави, произвеждащи каолин в Мексико.
Източник: http://201.131.19.30/Estudios/Mineria/

Фигура 2. Използването на каолин в производството на хартия, каучук и бои зависи от неговите свойства.
Източник: http://www.arcichamotas.com/ESPAOL/arcicha2.gif

Каолин промишлени приложения

Хартия. Едно от най-важните приложения на тази глина е в хартиената промишленост, подобрява печата и прави повърхността на листа по-бяла и гладка. Каолинът се използва като пълнител в прорезите на листа и добавя възприемчивост към мастилото и непрозрачност на листа хартия.

Използва се и като покритие върху повърхността на листа, което позволява остра фотографска илюстрация и ярки цветни отпечатъци. Най-важните свойства на тази глина за хартиената промишленост са; неговият блясък, нисък вискозитет, неабразив, контрол на размера на частиците и плоската му повърхност под формата на шестоъгълни плочи. Течливостта или реологичните свойства са много важни за каолина, използван главно за хартиено покритие, тъй като те влияят върху теглото на покритието, гладкостта, текстурата и други свойства на листа (Murray, 1961).

Живопис. Боята е много важен пазар за каолин, макар и по-малък от пазара за хартия. Около 600 000 тона годишно се използват по целия свят за удължаване на пигмента в боите. Под него се разбира удължител, един от компонентите на боите, който модифицира блясъка, неговите характеристики на потока, обработка и свойствата на филма.

Основната употреба е като удължител на пигмент за вътрешни латексови бои на водна основа. Използва се и при външни промишлени грундове на основата на маслени основи (основни бои). Насърчава се миенето с използването на тази глина, което е лекотата, с която петно ​​може да се отстрани чрез измиване и задържане на емайла (способността на веществото да предотврати навлизането на емайла във вътрешността на неговата структура) (Мъри, 2007).

Керамика. Керамиката включва широка гама от продукти, в които се използва каолин. Те включват съдове за маса, санитарен фаянс, плочки, електрически порцелан, керамика и огнеупорни материали.

Каолините като основна съставка в основните керамични продукти. Терминът керамика се отнася до производството на изделия от глинен материал чрез прилагане на високи температури. Свойствата на глинестите материали са променливи в зависимост от състава на минералната глина и нейните свойства като разпределение на частиците по размер, наличие на органични вещества и състава на неглинестия минерал. Съставът на минералната глина е най-важният фактор, той определя свойствата на керамиката. Каолинитът е най-широко използваната минерална глина в керамични приложения поради своите физични и химични свойства, които се придават на обработката на керамика и крайни продукти. Най-важните свойства, които каолинът придава на керамиката, са пластичност, устойчивост на зелено, устойчивост на изсъхване, устойчивост на изпичане, цвят, рефрактерност, лесно изливане или изливане в тоалетни, ниско или нулево абсорбиране на вода и контрол при свиване или свиване (Murray, 2007).

Каучук. Каолинът се използва в каучука като пигмент поради относително ниската му цена и белота в сравнение с други. В допълнение, той се използва като пълнител, придаващ на продуктите устойчивост, абразия и твърдост, както синтетични, така и продукти от естествен каучук, като продуктите се екструдират по-добре след добавяне на пълнителя на тази глина. Годишните тонове каолин, използвани за пълнене на каучук, се оценяват на около 600 000 T (Murray, 1961).

Пластмаси. Каолинът се използва като пълнител за пластмаси, тъй като спомага за получаване на гладка повърхностна повърхност, намалява напукването и свиването по време на втвърдяването, потъмнява модела от фибростъкло, когато се използва като армировка, подобрява термичната стабилност, допринася за висока ударна сила, подобрява устойчивостта на химически атаки и износване и помага да се контролират свойствата на потока. Най-важното използване на каолина е в поливинилхлоридни (PVC) покрития върху проводници и кабели. Като цяло, колкото по-фин е размерът на частиците на каолина, толкова по-добре се подобряват физическите свойства на всички полимери (Murray, 2007).

мастило. Основният неорганичен пигмент, използван в мастилата, е каолинът. Най-важното използване на каолин в мастилата е за подобряване на задържането на мастило и за удължаване както на цвета, така и на белия пигмент. За да се запази блясъкът в мастиленото фолио, удължителят на каолина не трябва да бъде с толкова дебел размер на частиците, размерът му варира между 0,2 и 0,5 µm. Каолинът е добър разпръсквач, тъй като има ниска абразия, лесна диспергируемост и ниска абсорбция на масло, което минимизира износването на печатащата плоча. В допълнение, шестоъгълната форма на тромбоцитите на каолинита намалява пропускливостта на филма, което помага за задържането на носителя на повърхността (Носителят с мастило е течната част на мастилото, която, както подсказва името му, носи пигмента върху субстрат) (Мъри, 2007).

Ограничения на промишленото приложение на каолин

Тези приложения изискват избелен каолин. Каолиновите отлагания обаче са замърсени (Ambikadevi & Lalithambika, 2000). Наличието на примеси, особено желязо, придава цвят на каолина, което влияе върху неговата полезност за различните му приложения (Saikia et al., 2003). Като цяло качеството на каолина се измерва по отношение на съдържанието на желязо и каолинът редовно се придружава от някои железни минерали като хематит, магнетит, гетит, магемит, пирит и др. (González & Ruiz, 2006). Тези оксиди и хидроксиди намаляват индекса на белота на каолина, което води до глини с кафяво-жълт цвят (бежово), в зависимост от съдържанието на желязо (вж. Фигура 3) (Cameselle et al., 1995).

Следователно е необходимо желязото да се отстрани от каолина. Полагат се значителни усилия за отстраняване на желязото от каолина чрез физични и химични средства. Докато физическите процеси използват флотация, магнитно разделяне с висока интензивност (HGMS), селективна флокулация или комбинация от тези процедури, химическите обработки използват разтваряне на желязо в киселинни разтвори (излугване). При отстраняването на желязо техниките за физическо разделяне обикновено са по-малко ефективни от химическите (Veglio et al., 1996).

Заключение

Има голяма нужда от консумацията на този минерал в Мексико за различните му индустриални приложения, но е необходимо да се внася каолин с висока чистота поради липсата на научни изследвания и разработки в това отношение (вж. Фигура 4). Компанията Freedonia Group, посветена на проучването на бизнес изследвания, базирани на суровини, извърши статистически проучвания на потреблението на каолин и изчисли, че до 2013 г. ще са необходими приблизително 24,8 милиона тона, за да се задоволят нуждите от потребление на този минерал в световен мащаб (Freedonia, 2012 ). Важно е да се задълбочите в това изследване с иновативни процеси, които са началото на нов път за изследване на пречистването на каолина (отстраняване на желязото). В този смисъл понастоящем в Академичната област на науките за Земята и материалите на Института за фундаментални науки и инженерство към Автономния университет на щата Идалго се изучава избелването на каолинитови глини от Huayacocotla Veracruz, Мексико. на редуктивно излугване. (Olvera et al., 2012; Olvera et al., 2013).

Фигура 4. Мексикански внос на каолин през 2002 г. по държави на произход.
Източник: http://201.131.19.30/Estudios/Mineria/

Препратки

Ambikadevi, V., & Lalithambika, M. (2000). Ефект на органичните киселини върху отстраняването на желязо от железен оцветен каолинит. Приложна глинеста наука, 16 (3-4), 133-145.

Cameselle, C., Núñez, M. J., Lema, J. M., & Pais, J. (1995). Излугване на желязо от каолини чрез отработена ферментационна течност: влияние на температурата, рН, разбъркване и концентрация на лимонена киселина. Списание за индустриална микробиология, 14, 288-292.

Фредония. (Февруари 2012 г.). Изтеглена 2013 г. от World Kaolin до 2015 г. - Проучване на индустриалния пазар, пазарен дял, размер на пазара, продажби, прогноза на търсенето, пазарни лидери, фирмени профили, индустриални тенденции: http://www.freedoniagroup.com/World-Kaolin.html

González, J., & Ruiz, M. d. (2006). Избелване на каолини и глини чрез хлориране на желязо и титан. Приложна глинеста наука, 33, 219-229.

Мъри, Х. (2007). Приложна глинеста минералогия: поява, обработка и приложения на каолини, бентонити, палигорскисепиолит и обикновени глини. Холандия: Elsevier.

Мъри, Х. (1961). Промишлени приложения на каолин. Глини и глинени минерали, 10 (1), 291-298.

Olvera, P., Hernández, L., & Lapidus, G. (2013). Изследване на кинетиката на разтваряне на желязо в каолинитна глина чрез използване на натриев тиосулфат и лимонена киселина. XXII Международен конгрес на добивната металургия. Ермосило Сонора, Мексико.

Olvera, P., Hernández, L., & Lapidus, G. (2012). Изследване на отстраняването на желязо от каолинитова глина чрез редуктивно излугване. XXI Международен конгрес на добивната металургия. Мексико DF.

Saikia, N., Bharali, D., Sengupta, P., Bordolo, D., Goswamee, R., Saikia, P. и др. (2003). Характеризиране, обогатяване и използване на каолинитова глина от Асам, Индия. Приложна глинеста наука, 24, 93-103.

Секретариат на икономиката. (2004). Възстановени през 2013 г. от находищата на каолин в североизточната част на Веракрус са най-богатите в страната поради тяхното количество и качество: http://portal.veracruz.gob.mx/pls/portal/docs/PAGE/CEJM/

Секретариат на икономиката. (Октомври 2007 г.). Възстановено през 2013 г. от профила на пазара на Каолин: http://www.economia.gob.mx/files/comunidad_negocios/industria_comercio/

Veglio, F., Passariello, B., Toro, L., & Marabini, A. M. (1996). Разработване на процес на избелване за каолин от индустриален интерес от оксалова, аскорбинова и сярна киселини: Предварително проучване, използващо статистически методи за експериментално проектиране. Ind. Eng. Chem. Res., 35, 1680-1687.

[a] Докторант по материалознание

[b] Професор-изследовател в академичната област на науките за Земята и материалите