ખાસ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો સાથે, કાઓલિન એ સિરામિક્સ, કાગળ બનાવવા, રબર, પ્લાસ્ટિક, રિફ્રેક્ટરીઝ, પેટ્રોલિયમ રિફાઇનિંગ અને અન્ય ઔદ્યોગિક અને કૃષિ અને રાષ્ટ્રીય સંરક્ષણ અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી ક્ષેત્રોમાં એક અનિવાર્ય બિન-ધાતુ ખનિજ સંસાધન છે. કાઓલિનની સફેદતા તેના ઉપયોગ મૂલ્યનું એક મહત્વપૂર્ણ સૂચક છે.
કાઓલિનની સફેદતાને અસર કરતા પરિબળો
કાઓલિન એ એક પ્રકારની સૂક્ષ્મ દાણાવાળી માટી અથવા માટીનો ખડક છે જે મુખ્યત્વે કાઓલિનાઇટ ખનિજોથી બનેલો છે. તેનું સ્ફટિક રાસાયણિક સૂત્ર 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O છે. માટી સિવાયના ખનિજોમાં ક્વાર્ટઝ, ફેલ્ડસ્પાર, આયર્ન ખનિજો, ટાઇટેનિયમ, એલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને ઓક્સાઇડ, કાર્બનિક પદાર્થો વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
કાઓલિનની સ્ફટિકીય રચના
કાઓલિનમાં રહેલી અશુદ્ધિઓની સ્થિતિ અને પ્રકૃતિ અનુસાર, કાઓલિનની સફેદતામાં ઘટાડો કરતી અશુદ્ધિઓને ત્રણ શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: કાર્બનિક કાર્બન; રંગદ્રવ્ય તત્વો, જેમ કે Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, વગેરે; ઘાટા ખનિજો, જેમ કે બાયોટાઇટ, ક્લોરાઇટ, વગેરે. સામાન્ય રીતે, કાઓલિનમાં V, Cr, Cu, Mn અને અન્ય તત્વોનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે, જેનો સફેદતા પર બહુ ઓછો પ્રભાવ પડે છે. આયર્ન અને ટાઇટેનિયમની ખનિજ રચના અને સામગ્રી કાઓલિનની સફેદતાને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળો છે. તેમનું અસ્તિત્વ માત્ર કાઓલિનની કુદરતી સફેદતાને જ નહીં, પણ તેની કેલ્સાઈન્ડ સફેદતાને પણ અસર કરશે. ખાસ કરીને, આયર્ન ઓક્સાઇડની હાજરી માટીના રંગ પર નકારાત્મક અસર કરે છે અને તેની તેજસ્વીતા અને અગ્નિ 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 ઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ હેમેટાઇટ (લાલ), મેગ્હેમાઇટ (લાલ-ભુરો), ગોઇથાઇટ (ભુરો પીળો), લિમોનાઇટ (નારંગી), હાઇડ્રેટેડ આયર્ન ઓક્સાઇડ (ભુરો લાલ), વગેરે હોઈ શકે છે. એવું કહી શકાય કે કાઓલિનમાં આયર્નની અશુદ્ધિઓ દૂર કરવાથી કાઓલિનના વધુ સારા ઉપયોગમાં ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.
લોખંડ તત્વની ઘટના સ્થિતિ
કાઓલિનમાં આયર્નની ઘટના સ્થિતિ એ આયર્ન દૂર કરવાની પદ્ધતિ નક્કી કરતું મુખ્ય પરિબળ છે. મોટી સંખ્યામાં અભ્યાસો માને છે કે કાઓલિનમાં સૂક્ષ્મ કણોના રૂપમાં સ્ફટિકીય આયર્ન મિશ્રિત થાય છે, જ્યારે આકારહીન આયર્ન કાઓલિનના સૂક્ષ્મ કણોની સપાટી પર કોટેડ હોય છે. હાલમાં, કાઓલિનમાં આયર્નની ઘટના સ્થિતિને દેશ અને વિદેશમાં બે પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવે છે: એક કાઓલિનાઇટ અને સહાયક ખનિજો (જેમ કે અભ્રક, ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ અને ઇલાઇટ) માં છે, જેને માળખાકીય આયર્ન કહેવામાં આવે છે; બીજું સ્વતંત્ર આયર્ન ખનિજોના રૂપમાં છે, જેને મુક્ત આયર્ન (સપાટી આયર્ન, સૂક્ષ્મ દાણાદાર સ્ફટિકીય આયર્ન અને આકારહીન આયર્ન સહિત) કહેવાય છે.
કાઓલિનને લોખંડ દૂર કરીને અને સફેદ કરીને દૂર કરવામાં આવતું લોખંડ મુક્ત આયર્ન છે, જેમાં મુખ્યત્વે મેગ્નેટાઇટ, હેમેટાઇટ, લિમોનાઇટ, સાઇડરાઇટ, પાયરાઇટ, ઇલ્મેનાઇટ, જારોસાઇટ અને અન્ય ખનિજોનો સમાવેશ થાય છે; મોટાભાગના લોખંડ અત્યંત વિખરાયેલા કોલોઇડલ લિમોનાઇટના સ્વરૂપમાં અને થોડી માત્રામાં ગોળાકાર, એકિક્યુલર અને અનિયમિત ગોઇથાઇટ અને હેમેટાઇટના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
કાઓલિનમાંથી આયર્ન દૂર કરવાની અને સફેદ કરવાની પદ્ધતિ
પાણીનું વિભાજન
આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ક્વાર્ટઝ, ફેલ્ડસ્પાર અને અભ્રક જેવા નુકસાનકારક ખનિજો, અને ખડકોના ભંગાર જેવી બરછટ અશુદ્ધિઓ, તેમજ કેટલાક આયર્ન અને ટાઇટેનિયમ ખનિજોને દૂર કરવા માટે થાય છે. કાઓલિન જેવી જ ઘનતા અને દ્રાવ્યતા ધરાવતા અશુદ્ધ ખનિજોને દૂર કરી શકાતા નથી, અને સફેદતામાં સુધારો પ્રમાણમાં સ્પષ્ટ નથી, જે પ્રમાણમાં ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા કાઓલિન ઓરના લાભ અને સફેદીકરણ માટે યોગ્ય છે.
ચુંબકીય વિભાજન
કાઓલિનમાં આયર્ન ખનિજ અશુદ્ધિઓ સામાન્ય રીતે નબળી 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 હાઇ ગ્રેડિયન્ટ મેગ્નેટિક સેપરેટર
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્લરી માટે ઉચ્ચ ગ્રેડિયન્ટ ચુંબકીય વિભાજક
નીચા તાપમાને સુપરકન્ડક્ટિંગ મેગ્નેટિક સેપરેટર
ફ્લોટેશન પદ્ધતિ
પ્રાથમિક અને ગૌણ થાપણોમાંથી કાઓલિનની સારવાર માટે ફ્લોટેશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. ફ્લોટેશન પ્રક્રિયામાં, કાઓલિનાઇટ અને અભ્રક કણોને અલગ કરવામાં આવે છે, અને શુદ્ધ ઉત્પાદનો ઘણા યોગ્ય ઔદ્યોગિક ગ્રેડ કાચા માલ છે. કાઓલિનાઇટ અને ફેલ્ડસ્પારનું પસંદગીયુક્ત ફ્લોટેશન અલગીકરણ સામાન્ય રીતે નિયંત્રિત pH સાથે સ્લરીમાં કરવામાં આવે છે.
ઘટાડો પદ્ધતિ
રિડક્શન પદ્ધતિ એ છે કે કાઓલિનની ત્રિસંયોજક સ્થિતિમાં આયર્ન અશુદ્ધિઓ (જેમ કે હેમેટાઇટ અને લિમોનાઇટ) ને દ્રાવ્ય દ્વિસંયોજક આયર્ન આયનોમાં ઘટાડવા માટે રિડ્યુસિંગ એજન્ટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે ગાળણ અને ધોવા દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે. ઔદ્યોગિક કાઓલિનમાંથી Fe3+ અશુદ્ધિઓ દૂર કરવાનું સામાન્ય રીતે ભૌતિક તકનીક (ચુંબકીય વિભાજન, પસંદગીયુક્ત ફ્લોક્યુલેશન) અને એસિડિક અથવા ઘટાડતી પરિસ્થિતિઓ હેઠળ રાસાયણિક સારવારને જોડીને પ્રાપ્ત થાય છે.
સોડિયમ હાઇડ્રોસલ્ફાઇટ (Na2S2O4), જેને સોડિયમ હાઇડ્રોસલ્ફાઇટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે કાઓલિનમાંથી આયર્ન 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 પડે છે.
થિયોરિયા ડાયોક્સાઇડ: (NH2) 2CSO2, TD) એક મજબૂત રિડ્યુસિંગ એજન્ટ છે, જેમાં મજબૂત રિડ્યુસિંગ ક્ષમતા, પર્યાવરણીય મિત્રતા, ઓછો વિઘટન દર, સલામતી અને બેચ ઉત્પાદનનો ઓછો ખર્ચ જેવા ફાયદા છે. કાઓલિનમાં અદ્રાવ્ય Fe3+ ને TD દ્વારા દ્રાવ્ય Fe2+ માં ઘટાડી શકાય છે.
ત્યારબાદ, ગાળણ અને ધોવા પછી કાઓલિનની સફેદતા વધારી શકાય છે. ઓરડાના તાપમાને અને તટસ્થ પરિસ્થિતિઓમાં TD ખૂબ જ સ્થિર છે. TD ની મજબૂત ઘટાડો ક્ષમતા ફક્ત મજબૂત ક્ષારત્વ (pH>10) અથવા ગરમી (T>70 ° C) ની પરિસ્થિતિઓમાં જ મેળવી શકાય છે, જેના પરિણામે ઉચ્ચ કામગીરી ખર્ચ અને મુશ્કેલી થાય છે.
ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ
ઓક્સિડેશન ટ્રીટમેન્ટમાં ઓઝોન, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ, પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ અને સોડિયમ હાઇપોક્લોરાઇટનો ઉપયોગ કરીને શોષિત કાર્બન સ્તરને દૂર કરીને સફેદતામાં સુધારો કરવાનો સમાવેશ થાય છે. જાડા ઓવરબર્ડન હેઠળ ઊંડા સ્થાને કાઓલિન ગ્રે રંગનું હોય છે, અને કાઓલિનમાં રહેલું આયર્ન રિડ્યુસિંગ અવસ્થામાં હોય છે. ઓઝોન અથવા સોડિયમ હાઇપોક્લોરાઇટ જેવા મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટોનો ઉપયોગ કરીને પાયરાઇટમાં અદ્રાવ્ય FeS2 ને દ્રાવ્ય Fe2+ માં ઓક્સિડાઇઝ કરો, અને પછી સિસ્ટમમાંથી Fe2+ દૂર કરવા માટે ધોઈ લો.
એસિડ લીચિંગ પદ્ધતિ
એસિડ લીચિંગ પદ્ધતિ એ કાઓલિનમાં રહેલા અદ્રાવ્ય આયર્ન અશુદ્ધિઓને એસિડિક દ્રાવણો (હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, સલ્ફ્યુરિક એસિડ, ઓક્સાલિક એસિડ, વગેરે) માં દ્રાવ્ય પદાર્થોમાં રૂપાંતરિત કરવાની છે, આમ કાઓલિનથી અલગ થવાની અનુભૂતિ થાય છે. અન્ય કાર્બનિક એસિડની તુલનામાં, ઓક્સાલિક એસિડને તેની એસિડ શક્તિ, સારી જટિલતા ગુણધર્મો અને ઉચ્ચ ઘટાડાની ક્ષમતાને કારણે સૌથી 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 વધુ પ્રક્રિયા કરી શકાય છે. ઓક્સાલિક એસિડ અન્ય ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાંથી સસ્તા ભાવે મેળવી શકાય છે, અને સિરામિક ઉત્પાદનના ફાયરિંગ તબક્કામાં, પ્રક્રિયા કરેલ સામગ્રીમાં રહેલ 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 ગ્રેડ કાઓલિન ઉત્પાદનો ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયા છે. સારવાર તાપમાન અનુસાર, બે અલગ અલગ ગ્રેડના કેલ્સિનેટેડ કાઓલિન ઉત્પન્ન થાય છે. 650-700 ℃ તાપમાન શ્રેણીમાં કેલ્સિનેશન માળખાકીય હાઇડ્રોક્સિલ જૂથને દૂર કરે છે, અને બહાર નીકળતી પાણીની વરાળ કાઓલિનની સ્થિતિસ્થાપકતા અને અસ્પષ્ટતાને વધારે છે, જે કાગળના કોટિંગ એપ્લિકેશનનો આદર્શ લક્ષણ છે. વધુમાં, કાઓલિનને 1000-1050 ℃ પર ગરમ કરીને, તે માત્ર ઘર્ષણક્ષમતા વધારી શકતું નથી, પરંતુ 92-95% સફેદપણું પણ મેળવી શકે છે.
ક્લોરિનેશન કેલ્સિનેશન
માટીના ખનિજોમાંથી, ખાસ કરીને કાઓલિનને ક્લોરિનેશન દ્વારા દૂર કરવામાં આવ્યા હતા, અને સારા પરિણામો પ્રાપ્ત થયા હતા. ક્લોરિનેશન અને કેલ્સિનેશનની પ્રક્રિયામાં, ઉચ્ચ તાપમાન (700 ℃ - 1000 ℃) પર, કાઓલિનાઇટ ડિહાઇડ્રોક્સિલેશનમાંથી પસાર થાય છે જેથી મેટાકાઓલિનાઇટ બને છે, અને ઉચ્ચ તાપમાને, સ્પિનલ અને મુલાઇટ તબક્કાઓ રચાય છે. આ પરિવર્તનો સિન્ટરિંગ દ્વારા હાઇડ્રોફોબિસિટી, કઠિનતા અને કણોના કદમાં વધારો કરે છે. આ રીતે સારવાર કરાયેલા ખનિજોનો ઉપયોગ કાગળ, પીવીસી, રબર, પ્લાસ્ટિક, એડહેસિવ્સ, પોલિશિંગ અને ટૂથપેસ્ટ જેવા ઘણા ઉદ્યોગોમાં થઈ શકે છે. ઉચ્ચ હાઇડ્રોફોબિસિટી આ ખનિજોને કાર્બનિક સિસ્ટમો સાથે વધુ સુસંગત બનાવે છે.
માઇક્રોબાયોલોજીકલ પદ્ધતિ
ખનિજોની માઇક્રોબાયલ શુદ્ધિકરણ ટેકનોલોજી પ્રમાણમાં નવી ખનિજ પ્રક્રિયા વિષય છે, જેમાં માઇક્રોબાયલ લીચિંગ ટેકનોલોજી અને માઇક્રોબાયલ ફ્લોટેશન ટેકનોલોજીનો સમાવેશ થાય છે. ખનિજોની માઇક્રોબાયલ લીચિંગ ટેકનોલોજી એ એક નિષ્કર્ષણ ટેકનોલોજી છે જે ખનિજોના સ્ફટિક જાળીનો નાશ કરવા અને ઉપયોગી ઘટકોને ઓગાળવા માટે સુક્ષ્મસજીવો અને ખનિજો વચ્ચેની ઊંડાણપૂર્વકની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ કરે છે. કાઓલિનમાં રહેલા ઓક્સિડાઇઝ્ડ પાયરાઇટ અને અન્ય સલ્ફાઇડ ઓરને માઇક્રોબાયલ નિષ્કર્ષણ ટેકનોલોજી દ્વારા શુદ્ધ કરી શકાય છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા સુક્ષ્મસજીવોમાં થિયોબેસિલસ ફેરોક્સિડન્સ અને ફે-રિડ્યુસિંગ બેક્ટેરિયાનો સમાવેશ થાય છે. સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન પદ્ધતિ ઓછી કિંમત અને ઓછું પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ ધરાવે છે, જે કાઓલિનના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને અસર કરશે નહીં. તે કાઓલિન ખનિજો માટે વિકાસની સંભાવનાઓ સાથે એક નવી શુદ્ધિકરણ અને સફેદ કરવાની પદ્ધતિ છે.
સારાંશ
કાઓલિનના આયર્ન દૂર કરવા અને સફેદ કરવા માટેની સારવાર માટે વિવિધ રંગ કારણો અને વિવિધ ઉપયોગ ઉદ્દેશ્યો અનુસાર શ્રેષ્ઠ પદ્ધતિ પસંદ કરવાની જરૂર છે, કાઓલિન ખનિજોના વ્યાપક સફેદપણું પ્રદર્શનમાં સુધારો કરવો જોઈએ અને તેને ઉચ્ચ ઉપયોગ મૂલ્ય અને આર્થિક મૂલ્ય ધરાવવું જોઈએ. ભવિષ્યના વિકાસનું વલણ રાસાયણિક પદ્ધતિ, ભૌતિક પદ્ધતિ અને સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાન પદ્ધતિની લાક્ષણિકતાઓને કાર્બનિક રીતે જોડવાનું હોવું જોઈએ, જેથી તેમના ફાયદાઓને સંપૂર્ણ રીતે ભજવી શકાય અને તેમના ગેરફાયદા અને ખામીઓને નિયંત્રિત કરી શકાય, જેથી વધુ સારી સફેદ અસર પ્રાપ્ત કરી શકાય. તે જ સમયે, વિવિધ અશુદ્ધિઓ દૂર કરવાની પદ્ધતિઓની નવી પદ્ધતિનો વધુ અભ્યાસ કરવો અને કાઓલિનના આયર્ન દૂર કરવા અને સફેદ કરવાને લીલા, કાર્યક્ષમ અને ઓછા કાર્બનની દિશામાં વિકસાવવા માટે પ્રક્રિયામાં સુધારો કરવો પણ જરૂરી છે.
પોસ્ટ સમય: માર્ચ-02-2023