Kaolin és ipari alkalmazásai
Patricia N. Olvera Venegas [a], Leticia E. Hernández Cruz [b]
Összegzés
Ez az esszé leírja a kaolin jelentését, tulajdonságait és jelentőségét Mexikóban, azokat a jellemzőket, amelyeknek meg kell felelnie a fő ipari alkalmazásainak, valamint a használatával kapcsolatos korlátozásokat, amelyek bizonyos szennyeződések, főként vas jelenléte miatt általában megtalálhatók. oxidok és hidroxidok, amelyek barna-bézs színt kölcsönöznek ennek az elemnek a tartalmától függően. Hangsúlyt fektetnek a vas különféle (fizikai és kémiai) módszerekkel történő eltávolításának szükségességére, ideértve a reduktív kimosást is. Ezt a módszert az Autonóm Állami Egyetem Alap- és Műszaki Intézetének Föld- és Anyagtudományi Akadémiai Területén hajtják végre. Hidalgo pénzmosására.
Kulcsszavak: Kaolin, Ipari alkalmazások, Vas.
Absztrakt
Ebben az esszében leírtuk a kaolin jelentését, tulajdonságait és jelentőségét Mexikóban, jellemzőit ipari felhasználásuknak megfelelően, valamint használatának korlátozásait bizonyos szennyeződések, főleg vas, általában oxidok és hidroxidok tartalma miatt, amelyek adja meg a barna-bézs színt, ennek az elemnek a tartalmától függően. Hangsúlyozzuk, hogy a vasat el kell távolítani fehérítéséhez, számos (fizikai és kémiai) módszer alkalmazásával, ideértve a reduktív kimosást is, amelyet a Földtudományok és Anyagok Alaptudományi Akadémiai Területén és a Hidalgo Egyetem Műszaki Intézetében hajtanak végre.
Kulcsszavak: Kaolin, Ipari alkalmazások, Vas.
Bevezetés
1.ábra. A fő kaolintermelő államok Mexikóban.
Forrás: http://201.131.19.30/Estudios/Mineria/
2. ábra. A kaolin felhasználása a papír-, gumi- és festékiparban annak tulajdonságaitól függ.
Forrás: http://www.arcichamotas.com/ESPAOL/arcicha2.gif
Kaolin ipari alkalmazások
Papír. Ennek az agyagnak az egyik legfontosabb alkalmazási területe a papíripar, javítja a nyomtatást, fehérebbé és simábbá teszi a lap felületét. A kaolint töltőanyagként használják a lap közti szakaszokban, és fokozza a tinta iránti fogékonyságot és az átlátszatlanságot a papírlapon.
Bevonatként is alkalmazzák a lap felületén, lehetővé téve éles fényképes ábrázolást és élénk színű nyomatokat. Ennek az agyagnak a legfontosabb tulajdonságai a papíripar számára; ragyogása, alacsony viszkozitása, nem koptató, részecskeméret-szabályozása és lapos felülete hatszögletű lemezek formájában. A folyási vagy reológiai tulajdonságok nagyon fontosak a főként papírbevonathoz használt kaolinban, mivel befolyásolják a bevonat tömegét, simaságát, textúráját és egyéb tulajdonságait (Murray, 1961).
Festés. A festék a kaolin nagyon fontos piaca, bár kevésbé, mint a papír. Évente körülbelül 600 000 tonnát használnak világszerte a festék pigmenthosszabbítójához. Hosszabbító anyagként értendő, amely a festékek egyik alkotóeleme, amely módosítja a fényességet, áramlási jellemzőit, kezelhetőségét és a film tulajdonságait.
Az elsődleges felhasználási terület a vízalapú belső latex festékek pigmenthosszabbítója. Olaj alapú külső ipari alapozókban (alapfestékek) is használják. Elősegíti ennek az agyagnak a moshatóságát, ami a folt mosással történő egyszerű eltávolítása és a zománc megtartása (az anyag azon képessége, hogy megakadályozza a zománc bejutását a szerkezet belsejébe) (Murray, 2007).
Kerámia. A kerámia a termékek széles választékát tartalmazza, amelyekben kaolint használnak. Ide tartoznak az evőeszközök, szaniterek, cserép, elektromos porcelán, kerámia és tűzálló anyagok.
A kaolinok a fő kerámiatermékek fő összetevőjeként. A kerámia kifejezés az agyagból készült termékek magas hőmérséklet alkalmazásával történő előállítására utal. Az agyaganyagok tulajdonságai az ásványi agyag összetételétől és tulajdonságaitól, például a szemcseméret-eloszlástól, a szerves anyag jelenlététől és a nem agyagásvány-ásvány összetételétől függően változnak. Az ásványi agyag összetétele a legfontosabb tényező, meghatározza a kerámia tulajdonságait. A kaolinit a kerámiában a legszélesebb körben alkalmazott ásványi agyag fizikai és kémiai tulajdonságai miatt, amelyek a kerámia feldolgozásának és a végtermékeknek adódnak. A legfontosabb tulajdonságok, amelyeket a kaolin a kerámiának kölcsönöz, a plaszticitás, a zöld ellenállás, a száraz ellenállás, az égésállóság, a szín, a tűzállóság, a WC-k könnyű öntése vagy öntése, a víz alacsony vagy nulla felszívódása és a zsugorodás vagy összehúzódás ellenőrzése (Murray, 2007).
Radír. A kaolint a gumiban pigmentként használják, mivel viszonylag alacsony költsége és fehérsége a többiekhez képest. Ezenkívül töltőanyagként használják, amely a termékeknek ellenállást, kopást és merevséget biztosít, mind szintetikus, mind természetes gumi termékek esetében, és a termékek jobban extrudálnak, miután hozzáadták az agyag töltőanyagát. A kaucin töltésére felhasznált éves tonna becslések szerint körülbelül 600 000 T (Murray, 1961).
Műanyagok. A kaolint a műanyagok töltőanyagaként használják, mivel elősegíti a sima felület kiképzését, csökkenti a repedéseket és a zsugorodást a kikeményedés során, sötétíti az üvegszálas mintát megerősítéskor, javítja a hőstabilitást, hozzájárul a nagy ütőerőhöz, javítja a vegyi anyagokkal szembeni ellenállást és kopás és segít szabályozni az áramlási tulajdonságokat. A kaolin legfontosabb felhasználása a vezetékek és kábelek polivinil-klorid (PVC) bevonataiban van. Általában minél finomabb a kaolin részecskemérete, annál jobban javul az összes polimer fizikai tulajdonságai (Murray, 2007).
tinta. A festékekben használt fő szervetlen pigment a kaolin. A kaolin legfontosabb használata a tintákban a tinta megőrzésének javítása, valamint a szín és a fehér pigment kiterjesztése. A festékfólia fényességének megőrzése érdekében a kaolinhosszabbító részecskemérete nem lehet olyan vastag, mérete 0,2 és 0,5 um között van. A kaolin jó szóróanyag, mivel alacsony kopásállóságú, könnyű diszpergálhatóságú és alacsony olajfelszívódású, ami minimálisra csökkenti a nyomólemez kopását. Ezenkívül a kaolinit hatszögletű vérlemezke-alakja csökkenti a film áteresztőképességét, ami elősegíti a hordozó felületén való visszatartását (A tintahordozó a tinta folyékony része, amely - nevéből adódóan - a pigmentet hordozza a felületen. szubsztrát) (Murray, 2007).
A kaolin ipari felhasználásának korlátai
Ezekhez az alkalmazásokhoz fehérített kaolinra van szükség. A kaolin lerakódások azonban szennyezettek (Ambikadevi & Lalithambika, 2000). A szennyeződések, különösen a vas jelenléte színt kölcsönöz a kaolinnak, befolyásolva annak hasznosságát a különféle alkalmazásokhoz (Saikia et al., 2003). Általában a kaolin minőségét a vas tartalma alapján mérik, és a kaolint rendszeresen néhány vasásvány kíséri, például hematit, magnetit, goethit, maghemite, pirit stb. (González és Ruiz, 2006). Ezek az oxidok és hidroxidok csökkentik a kaolin fehérségi indexét, így a vaskartalomtól függően barna-sárga színű (bézs) agyagok keletkeznek (lásd 3. ábra) (Cameselle et al., 1995).
Ezért el kell távolítani a vasat a kaolinból. Jelentős erőfeszítéseket tettek annak érdekében, hogy fizikai és kémiai úton eltávolítsák a vasat a kaolinból. Míg a fizikai folyamatok flotációt, nagy intenzitású mágneses szétválasztást (HGMS), szelektív flokkulációt vagy ezen eljárások kombinációját alkalmazzák, a kémiai kezelések során a vas savas oldatokban történő oldását (kimosás) alkalmazzák. A vaseltávolításban a fizikai elválasztási technikák általában kevésbé hatékonyak, mint a kémiai módszerek (Veglio et al., 1996).
Összegzés
Nagy szükség van Mexikóban ennek az ásványnak a különféle ipari alkalmazásokhoz történő fogyasztására, azonban nagy tisztaságú kaolin behozatalára volt szükség az ezzel kapcsolatos kutatás és fejlesztés hiánya miatt (lásd 4. ábra). A Freedonia Group vállalat a nyersanyagokon alapuló üzleti kutatás tanulmányozásával foglalkozott, statisztikai vizsgálatokat végzett a kaolin fogyasztásáról, és kiszámította, hogy 2013-ra körülbelül 24,8 millió tonnára lesz szükség ezen ásványi anyag fogyasztási szükségleteinek kielégítésére világszerte (Freedonia, 2012 ). Fontos elmélyülni e kutatásban olyan innovatív folyamatokkal, amelyek a kaolin-tisztítás (vaseltávolítás) tanulmányozásának új útjának kezdetét jelentik. Ebben az értelemben jelenleg Hidalgo állam Autonóm Egyetem Földtudományok és Anyagtudományi Területén a mexikói Huayacocotla Veracruz kaolinit agyagainak fehérítését tanulmányozzák. reduktív kimosódás. (Olvera et al., 2012; Olvera et al., 2013).
4. ábra. Mexikói kaolin-behozatal 2002-ben származási országonként.
Forrás: http://201.131.19.30/Estudios/Mineria/
Hivatkozások
Ambikadevi, V., & Lalithambika, M. (2000). A szerves savak hatása a vas-foltos kaolinit vas-eltávolítására. Applied Clay Science, 16 (3-4), 133-145.
Cameselle, C., Núñez, M. J., Lema, J. M. és Pais, J. (1995). Vas kaolinokból való kimosása elhasználódott fermentációs folyadékkal: a hőmérséklet, a pH, a keverés és a citromsav koncentrációjának hatása. Journal of Industrial Microbiology, 14, 288-292.
Freedonia. (2012. február). Letöltve 2013-tól a világ kaolinjától 2015-ig - Ipari piackutatás, piaci részesedés, piacméret, értékesítés, kereslet-előrejelzés, piacvezetők, vállalati profilok, iparági trendek: http://www.freedoniagroup.com/World-Kaolin.html
González, J., & Ruiz, M. d. (2006). A kaolinok és agyagok fehérítése vas és titán klórozásával. Applied Clay Science, 33, 219-229.
Murray, H. (2007). Alkalmazott agyagásványtan: Kaolinok, bentonitok, palygorskitesepiolitok és közönséges agyagok előfordulása, feldolgozása és alkalmazásai. Hollandia: Elsevier.
Murray, H. (1961). A kaolin ipari alkalmazásai. Agyagok és agyagásványok, 10 (1), 291-298.
Olvera, P., Hernández, L., & Lapidus, G. (2013). A kaolinit agyag vasoldódásának kinetikájának vizsgálata nátrium-tioszulfát és citromsav alkalmazásával. A kitermelő kohászat XXII. Nemzetközi Kongresszusa. Hermosillo Sonora, Mexikó.
Olvera, P., Hernández, L., & Lapidus, G. (2012). A vas kaolinit agyagból történő eltávolításának vizsgálata reduktív kimosással. XXI Nemzetközi Kínáló Kohászati Kongresszus. Mexikó DF.
Saikia, N., Bharali, D., Sengupta, P., Bordolo, D., Goswamee, R., Saikia, P. és mások. (2003). Az indiai Assamból származó kaolinit agyag jellemzése, hasznosítása és felhasználása. Applied Clay Science, 24, 93-103.
Gazdasági Titkárság. (2004). 2013-ban helyreállt a Veracruz északkeleti régiójában található kaolin lelőhelyek mennyiségük és minőségük miatt a leggazdagabbak az országban: http://portal.veracruz.gob.mx/pls/portal/docs/PAGE/CEJM/
Gazdasági Titkárság. (2007. október). Letöltve 2013-ban a kaolin piacprofilról: http://www.economia.gob.mx/files/comunidad_negocios/industria_comercio/
Veglio, F., Passariello, B., Toro, L., & Marabini, A. M. (1996). Fehérítő eljárás kidolgozása ipari szempontból fontos kaolin számára oxál-, aszkorbinsav- és kénsavakkal: Előzetes tanulmány a kísérleti tervezés statisztikai módszereivel. Ind. Eng. Chem. Res., 35, 1680-1687.
[a] Anyagtudományi doktorandusz
[b] A Föld- és Anyagtudományi Akadémiai Kutatóprofesszor