વિશિષ્ટ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો સાથે, કાઓલિન એ સિરામિક્સ, કાગળ બનાવવા, રબર, પ્લાસ્ટિક, પ્રત્યાવર્તન, પેટ્રોલિયમ શુદ્ધિકરણ અને અન્ય ઔદ્યોગિક અને કૃષિ અને રાષ્ટ્રીય સંરક્ષણ અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી ક્ષેત્રોમાં અનિવાર્ય બિનધાતુયુક્ત ખનિજ સંસાધન છે. કાઓલિનની સફેદતા તેના ઉપયોગ મૂલ્યનું એક મહત્વપૂર્ણ સૂચક છે.
કાઓલિનની સફેદતાને અસર કરતા પરિબળો
કાઓલિન એ એક પ્રકારની ઝીણી માટી અથવા માટીનો ખડક છે જે મુખ્યત્વે કાઓલિનાઈટ ખનિજોથી બનેલો છે. તેનું સ્ફટિક રાસાયણિક સૂત્ર 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O છે. માટી સિવાયના ખનિજોની થોડી માત્રામાં ક્વાર્ટઝ, ફેલ્ડસ્પાર, આયર્ન મિનરલ્સ, ટાઇટેનિયમ, એલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને ઓક્સાઇડ્સ, કાર્બનિક પદાર્થો વગેરે છે.
કાઓલિનની સ્ફટિકીય રચના
કાઓલિનમાં અશુદ્ધિઓની સ્થિતિ અને પ્રકૃતિ અનુસાર, કાઓલિનની સફેદતામાં ઘટાડો થવાનું કારણ બનેલી અશુદ્ધિઓને ત્રણ વર્ગોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: કાર્બનિક કાર્બન; રંગદ્રવ્ય તત્વો, જેમ કે Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, વગેરે; ડાર્ક મિનરલ્સ, જેમ કે બાયોટાઇટ, ક્લોરાઇટ, વગેરે. સામાન્ય રીતે, કાઓલિનમાં V, Cr, Cu, Mn અને અન્ય તત્વોનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે, જે સફેદતા પર ઓછી અસર કરે છે. આયર્ન અને ટાઇટેનિયમની ખનિજ રચના અને સામગ્રી કાઓલિનની સફેદતાને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળો છે. તેમનું અસ્તિત્વ માત્ર કાઓલિનની કુદરતી સફેદતાને અસર કરશે નહીં, પરંતુ તેની કેલસીઇન્ડ સફેદતાને પણ અસર કરશે. ખાસ કરીને, આયર્ન ઓક્સાઇડની હાજરી માટીના રંગ પર નકારાત્મક અસર કરે છે અને તેની તેજસ્વીતા અને આગ પ્રતિકાર ઘટાડે છે. અને જો આયર્ન ઓક્સાઇડના ઓક્સાઇડ, હાઇડ્રોક્સાઇડ અને હાઇડ્રેટેડ ઓક્સાઇડનું પ્રમાણ 0.4% હોય, તો પણ તે માટીના કાંપને લાલથી પીળો રંગ આપવા માટે પૂરતું છે. આ આયર્ન ઓક્સાઇડ્સ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ હેમેટાઇટ (લાલ), મેઘેમાઇટ (લાલ-ભુરો), ગોએટાઇટ (ભૂરા રંગનો પીળો), લિમોનાઇટ (નારંગી), હાઇડ્રેટેડ આયર્ન ઓક્સાઇડ (ભુરો લાલ), વગેરે હોઈ શકે છે. એવું કહી શકાય કે આયર્નની અશુદ્ધિઓ દૂર કરે છે. કાઓલિનમાં કાઓલિનના વધુ સારા ઉપયોગમાં અત્યંત મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
આયર્ન તત્વની ઘટનાની સ્થિતિ
કાઓલિનમાં આયર્નની ઘટનાની સ્થિતિ એ આયર્ન દૂર કરવાની પદ્ધતિ નક્કી કરતું મુખ્ય પરિબળ છે. મોટી સંખ્યામાં અભ્યાસો માને છે કે સ્ફટિકીય આયર્ન સૂક્ષ્મ કણોના સ્વરૂપમાં કાઓલિનમાં મિશ્રિત થાય છે, જ્યારે આકારહીન આયર્ન કાઓલિનના સૂક્ષ્મ કણોની સપાટી પર કોટેડ હોય છે. હાલમાં, કાઓલિનમાં આયર્નની ઘટનાની સ્થિતિને દેશ-વિદેશમાં બે પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવી છે: એક કાઓલિનાઈટ અને સહાયક ખનિજોમાં છે (જેમ કે અભ્રક, ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ અને ઇલલાઇટ), જેને માળખાકીય આયર્ન કહેવામાં આવે છે; અન્ય સ્વતંત્ર લોહ ખનિજોના સ્વરૂપમાં છે, જેને મુક્ત આયર્ન કહેવાય છે (સપાટીના લોખંડ, ઝીણા દાણાવાળા સ્ફટિકીય આયર્ન અને આકારહીન આયર્ન સહિત).
આયર્ન દૂર કરીને અને કાઓલિનને સફેદ કરવા દ્વારા દૂર કરવામાં આવતું આયર્ન મુક્ત આયર્ન છે, જેમાં મુખ્યત્વે મેગ્નેટાઇટ, હેમેટાઇટ, લિમોનાઇટ, સાઇડરાઇટ, પાયરાઇટ, ઇલ્મેનાઇટ, જરોસાઇટ અને અન્ય ખનિજોનો સમાવેશ થાય છે; મોટા ભાગનું આયર્ન અત્યંત વિખરાયેલા કોલોઇડલ લિમોનાઇટના રૂપમાં અને ગોળાકાર, એકિક્યુલર અને અનિયમિત ગોઇથાઇટ અને હેમેટાઇટના રૂપમાં થોડી માત્રામાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
કાઓલિનની આયર્ન દૂર કરવાની અને સફેદ કરવાની પદ્ધતિ
પાણી અલગ
આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ક્વાર્ટઝ, ફેલ્ડસ્પાર અને મીકા જેવા હાનિકારક ખનિજો અને ખડકોના ભંગાર જેવા બરછટ અશુદ્ધિઓ તેમજ કેટલાક આયર્ન અને ટાઇટેનિયમ ખનિજોને દૂર કરવા માટે થાય છે. કાઓલિનની સમાન ઘનતા અને દ્રાવ્યતા ધરાવતા અશુદ્ધ ખનિજોને દૂર કરી શકાતા નથી, અને સફેદતામાં સુધારો પ્રમાણમાં સ્પષ્ટ નથી, જે પ્રમાણમાં ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા કાઓલિન અયસ્કના ફાયદા અને સફેદ કરવા માટે યોગ્ય છે.
ચુંબકીય વિભાજન
કાઓલિનમાં આયર્ન ખનિજ અશુદ્ધિઓ સામાન્ય રીતે નબળા ચુંબકીય હોય છે. હાલમાં, ઉચ્ચ ગ્રેડિયન્ટ મજબૂત ચુંબકીય વિભાજન પદ્ધતિનો મુખ્યત્વે ઉપયોગ થાય છે, અથવા નબળા ચુંબકીય ખનિજોને શેક્યા પછી મજબૂત ચુંબકીય આયર્ન ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, અને પછી સામાન્ય ચુંબકીય વિભાજન પદ્ધતિ દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.
વર્ટિકલ રિંગ ઉચ્ચ ઢાળવાળા ચુંબકીય વિભાજક
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્લરી માટે ઉચ્ચ ઢાળવાળા ચુંબકીય વિભાજક
નીચા તાપમાને સુપરકન્ડક્ટીંગ ચુંબકીય વિભાજક
ફ્લોટેશન પદ્ધતિ
પ્રાથમિક અને ગૌણ થાપણોમાંથી કાઓલિનની સારવાર માટે ફ્લોટેશન પદ્ધતિ લાગુ કરવામાં આવી છે. ફ્લોટેશન પ્રક્રિયામાં, કાઓલિનાઈટ અને મીકા કણોને અલગ કરવામાં આવે છે, અને શુદ્ધ ઉત્પાદનો ઘણા યોગ્ય ઔદ્યોગિક ગ્રેડનો કાચો માલ છે. કાઓલિનાઈટ અને ફેલ્ડસ્પારનું પસંદગીયુક્ત ફ્લોટેશન વિભાજન સામાન્ય રીતે નિયંત્રિત pH સાથે સ્લરીમાં કરવામાં આવે છે.
ઘટાડો પદ્ધતિ
ઘટાડવાની પદ્ધતિ એ છે કે કાઓલિનની ત્રિવિધ અવસ્થામાં આયર્નની અશુદ્ધિઓ (જેમ કે હેમેટાઇટ અને લિમોનાઇટ) ને દ્રાવ્ય બાયવેલેન્ટ આયર્ન આયનોમાં ઘટાડવા માટે રિડ્યુસિંગ એજન્ટનો ઉપયોગ કરવો, જે ગાળણ અને ધોવા દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે. ઔદ્યોગિક કાઓલિનમાંથી Fe3+ અશુદ્ધિઓને દૂર કરવી સામાન્ય રીતે ભૌતિક તકનીક (ચુંબકીય વિભાજન, પસંદગીયુક્ત ફ્લોક્યુલેશન) અને એસિડિક અથવા ઘટાડવાની સ્થિતિમાં રાસાયણિક સારવારના સંયોજન દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે.
સોડિયમ હાઇડ્રોસલ્ફાઇટ (Na2S2O4), જેને સોડિયમ હાઇડ્રોસલ્ફાઇટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે કાઓલીનમાંથી લોખંડને ઘટાડવા અને લીચ કરવામાં અસરકારક છે, અને હાલમાં તેનો ઉપયોગ કાઓલિન ઉદ્યોગમાં થાય છે. જો કે, આ પદ્ધતિ મજબૂત એસિડિક પરિસ્થિતિઓ (pH<3) હેઠળ હાથ ધરવામાં આવવી જોઈએ, જેના પરિણામે ઉચ્ચ સંચાલન ખર્ચ અને પર્યાવરણીય અસર થાય છે. વધુમાં, સોડિયમ હાઇડ્રોસલ્ફાઇટના રાસાયણિક ગુણધર્મો અસ્થિર છે, જેને ખાસ અને ખર્ચાળ સંગ્રહ અને પરિવહન વ્યવસ્થાની જરૂર છે.
થિયોરિયા ડાયોક્સાઇડ: (NH2) 2CSO2, TD) એક મજબૂત ઘટાડનાર એજન્ટ છે, જે મજબૂત ઘટાડવાની ક્ષમતા, પર્યાવરણીય મિત્રતા, નીચા વિઘટન દર, સલામતી અને બેચ ઉત્પાદનની ઓછી કિંમતના ફાયદા ધરાવે છે. કાઓલિનમાં અદ્રાવ્ય Fe3+ને TD દ્વારા દ્રાવ્ય Fe2+માં ઘટાડી શકાય છે.
ત્યારબાદ, ગાળણ અને ધોવા પછી કાઓલિનની સફેદતા વધારી શકાય છે. TD ઓરડાના તાપમાને અને તટસ્થ સ્થિતિમાં ખૂબ જ સ્થિર છે. TD ની મજબૂત ઘટાડવાની ક્ષમતા માત્ર મજબૂત આલ્કલિનિટી (pH>10) અથવા હીટિંગ (T>70 ° C) ની સ્થિતિમાં જ મેળવી શકાય છે, પરિણામે ઊંચી કામગીરી ખર્ચ અને મુશ્કેલી થાય છે.
ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ
ઓક્સિડેશન ટ્રીટમેન્ટમાં ઓઝોન, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ, પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ અને સોડિયમ હાઇપોક્લોરાઇટનો ઉપયોગ સફેદતામાં સુધારો કરવા માટે શોષિત કાર્બન સ્તરને દૂર કરવા માટે થાય છે. ગાઢ ઓવરબર્ડન હેઠળ ઊંડા સ્થાને કાઓલિન ગ્રે છે, અને કાઓલિનમાં આયર્ન ઘટતી સ્થિતિમાં છે. ઓઝોન અથવા સોડિયમ હાઇપોક્લોરાઇટ જેવા મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટોનો ઉપયોગ કરો જેથી પાયરાઇટમાં અદ્રાવ્ય FeS2 ને દ્રાવ્ય Fe2+ માં ઓક્સિડાઇઝ કરો, અને પછી સિસ્ટમમાંથી Fe2+ દૂર કરવા માટે ધોવા.
એસિડ લીચિંગ પદ્ધતિ
એસિડ લીચિંગ પદ્ધતિ એ કાઓલિનમાં અદ્રાવ્ય આયર્નની અશુદ્ધિઓને એસિડિક દ્રાવણમાં દ્રાવ્ય પદાર્થોમાં રૂપાંતરિત કરવાની છે (હાઈડ્રોક્લોરિક એસિડ, સલ્ફ્યુરિક એસિડ, ઓક્સાલિક એસિડ, વગેરે), આમ કાઓલિનથી અલગ થવાની અનુભૂતિ થાય છે. અન્ય કાર્બનિક એસિડની તુલનામાં, ઓક્સાલિક એસિડ તેની એસિડ શક્તિ, સારી જટિલ ગુણધર્મો અને ઉચ્ચ ઘટાડવાની ક્ષમતાને કારણે સૌથી વધુ આશાસ્પદ માનવામાં આવે છે. ઓક્સાલિક એસિડ સાથે, ઓગળેલા આયર્નને ફેરસ ઓક્સાલેટના સ્વરૂપમાં લીચિંગ દ્રાવણમાંથી અવક્ષેપિત કરી શકાય છે, અને કેલ્સિનેશન દ્વારા શુદ્ધ હેમેટાઇટ બનાવવા માટે આગળ પ્રક્રિયા કરી શકાય છે. ઓક્સાલિક એસિડ અન્ય ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાંથી સસ્તામાં મેળવી શકાય છે, અને સિરામિક ઉત્પાદનના ફાયરિંગ તબક્કામાં, સારવાર કરેલ સામગ્રીમાં કોઈપણ અવશેષ ઓક્સાલેટ કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં વિઘટિત થશે. ઘણા સંશોધકોએ ઓક્સાલિક એસિડ સાથે આયર્ન ઓક્સાઇડ ઓગળવાના પરિણામોનો અભ્યાસ કર્યો છે.
ઉચ્ચ તાપમાન કેલ્સિનેશન પદ્ધતિ
કેલ્સિનેશન એ ખાસ ગ્રેડના કાઓલિન ઉત્પાદનો બનાવવાની પ્રક્રિયા છે. સારવારના તાપમાન અનુસાર, કેલ્સાઈન્ડ કાઓલિનના બે અલગ-અલગ ગ્રેડ ઉત્પન્ન થાય છે. 650-700 ℃ તાપમાનની રેન્જમાં કેલ્સિનેશન માળખાકીય હાઇડ્રોક્સિલ જૂથને દૂર કરે છે, અને બહાર નીકળતી પાણીની વરાળ કાઓલિનની સ્થિતિસ્થાપકતા અને અસ્પષ્ટતામાં વધારો કરે છે, જે કાગળના કોટિંગના ઉપયોગનું એક આદર્શ લક્ષણ છે. વધુમાં, કાઓલિનને 1000-1050 ℃ તાપમાને ગરમ કરીને, તે માત્ર અબ્રેડેબિલિટી વધારી શકતું નથી, પણ 92-95% સફેદપણું પણ મેળવી શકે છે.
ક્લોરીનેશન કેલ્સિનેશન
ક્લોરિનેશન દ્વારા માટીના ખનિજો, ખાસ કરીને કાઓલિનમાંથી આયર્ન અને ટાઇટેનિયમ દૂર કરવામાં આવ્યા અને સારા પરિણામો પ્રાપ્ત થયા. ક્લોરિનેશન અને કેલ્સિનેશનની પ્રક્રિયામાં, ઊંચા તાપમાને (700 ℃ - 1000 ℃), કાઓલિનાઈટ ડિહાઈડ્રોક્સિલેશનમાંથી પસાર થઈને મેટાકોલાઈનાઈટ બનાવે છે, અને ઊંચા તાપમાને, સ્પિનેલ અને મુલાઈટ તબક્કાઓ રચાય છે. આ પરિવર્તનો સિન્ટરિંગ દ્વારા કણોની હાઇડ્રોફોબિસિટી, કઠિનતા અને કદમાં વધારો કરે છે. આ રીતે સારવાર કરાયેલા ખનિજોનો ઉપયોગ કાગળ, પીવીસી, રબર, પ્લાસ્ટિક, એડહેસિવ, પોલિશિંગ અને ટૂથપેસ્ટ જેવા ઘણા ઉદ્યોગોમાં થઈ શકે છે. ઉચ્ચ હાઇડ્રોફોબિસિટી આ ખનિજોને કાર્બનિક પ્રણાલીઓ સાથે વધુ સુસંગત બનાવે છે.
માઇક્રોબાયોલોજીકલ પદ્ધતિ
ખનિજોની માઇક્રોબાયલ શુદ્ધિકરણ તકનીક એ પ્રમાણમાં નવો ખનિજ પ્રક્રિયા વિષય છે, જેમાં માઇક્રોબાયલ લીચિંગ ટેકનોલોજી અને માઇક્રોબાયલ ફ્લોટેશન ટેકનોલોજીનો સમાવેશ થાય છે. ખનિજોની માઇક્રોબાયલ લીચિંગ ટેક્નોલોજી એ એક નિષ્કર્ષણ તકનીક છે જે ખનિજોની સ્ફટિક જાળીનો નાશ કરવા અને ઉપયોગી ઘટકોને વિસર્જન કરવા માટે સુક્ષ્મસજીવો અને ખનિજો વચ્ચેની ઊંડી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ કરે છે. કાઓલિનમાં સમાયેલ ઓક્સિડાઇઝ્ડ પાયરાઇટ અને અન્ય સલ્ફાઇડ અયસ્કને માઇક્રોબાયલ એક્સટ્રેક્શન ટેકનોલોજી દ્વારા શુદ્ધ કરી શકાય છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા સુક્ષ્મસજીવોમાં થિયોબેસિલસ ફેરોક્સિડાન્સ અને ફે-રિડ્યુસિંગ બેક્ટેરિયાનો સમાવેશ થાય છે. માઇક્રોબાયોલોજીકલ પદ્ધતિમાં ઓછી કિંમત અને ઓછું પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ છે, જે કાઓલિનના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને અસર કરશે નહીં. તે કાઓલિન ખનિજોના વિકાસની સંભાવનાઓ સાથે શુદ્ધિકરણ અને સફેદ કરવાની નવી પદ્ધતિ છે.
સારાંશ
કાઓલિનના આયર્નને દૂર કરવા અને સફેદ કરવાની સારવાર માટે વિવિધ રંગના કારણો અને વિવિધ ઉપયોગના હેતુઓ અનુસાર શ્રેષ્ઠ પદ્ધતિ પસંદ કરવાની જરૂર છે, કાઓલિન ખનિજોની વ્યાપક સફેદતાની કામગીરીમાં સુધારો કરવો અને તેને ઉચ્ચ ઉપયોગ મૂલ્ય અને આર્થિક મૂલ્ય બનાવવાની જરૂર છે. ભવિષ્યના વિકાસનું વલણ રાસાયણિક પદ્ધતિ, ભૌતિક પદ્ધતિ અને માઇક્રોબાયોલોજીકલ પદ્ધતિની લાક્ષણિકતાઓને સજીવ રીતે જોડવાનું હોવું જોઈએ, જેથી તેમના ફાયદાઓને સંપૂર્ણ રીતે ભજવવામાં આવે અને તેમના ગેરફાયદા અને ખામીઓને નિયંત્રિત કરી શકાય, જેથી વધુ સારી રીતે સફેદ રંગની અસર પ્રાપ્ત કરી શકાય. તે જ સમયે, વિવિધ અશુદ્ધિ દૂર કરવાની પદ્ધતિઓની નવી પદ્ધતિનો વધુ અભ્યાસ કરવો અને કાઓલિનને આયર્ન દૂર કરવા અને સફેદ કરવા માટે પ્રક્રિયામાં સુધારો કરવો પણ જરૂરી છે જેથી તે લીલા, કાર્યક્ષમ અને ઓછા કાર્બનની દિશામાં વિકસિત થાય.
પોસ્ટ સમય: માર્ચ-02-2023