Kaolin, proprietatibus physicis chemicisque singularibus praeditus, est materia mineralis non metallica indispensabilis in ceramicis, charta confecta, gummi, materiis plasticis, materiis refractariis, petrolei purificatione, aliisque campis technologiae recentissimae industrialis, agriculturae, defensionis nationalis. Albedo kaolini est index magni momenti utilitatis eius in usu.
Factores qui albedinem kaolini afficiunt
Kaolinum est genus argillae subtilis grani vel petrae argillosae, plerumque ex mineralibus kaoliniticis compositum. Formula chemica crystallina eius est 2SiO2 · Al2O3 · 2H2O. Parva quantitas mineralium non argillosorum sunt quartzum, feldspatum, mineralia ferrea, titanium, hydroxidum et oxida aluminii, materia organica, et cetera.
Structura crystallina kaolini
Secundum statum et naturam impuritatum in kaolino, impuritates quae minutionem albedinis kaolini efficiunt in tres partes dividi possunt: carbonium organicum; elementa pigmenti, ut Fe, Ti, V, Cr, Cu, Mn, etc.; mineralia obscura, ut biotites, chlorites, etc. Generaliter, contentum V, Cr, Cu, Mn aliorumque elementorum in kaolino parvum est, quod parum afficit albedinem. Compositio mineralium et contentum ferri et titanii sunt factores principales qui albedinem kaolini afficiunt. Praesentia eorum non solum albedinem naturalem kaolini afficiet, sed etiam albedinem calcinatam eius afficiet. Praesertim, praesentia oxidi ferri negative afficit colorem argillae et eius splendorem et resistentiam igni minuit. Et etiamsi quantitas oxidi, hydroxidi et oxidi hydrati oxidi ferri 0.4% est, sufficit ad sedimentum argillae colorem rubrum vel flavum dandum. Haec oxida et hydroxida ferri possunt esse haematites (rubra), maghemites (rubro-brunnea), goethites (flavo-brunnea), limonites (aurantiaca), oxidum ferri hydratum (rubro-brunnea), et cetera. Dici potest remotionem impuritatum ferri in kaolino munus maximi momenti habere in meliore usu kaolini.
Status praesentiae elementi ferri
Status praesentiae ferri in kaolino est factor principalis modum removendi ferri determinatus. Multi studii credunt ferrum crystallinum in forma particularum minutarum in kaolino mixtum esse, dum ferrum amorphum superficiem particularum minutarum kaolini obduci. Hodie, status praesentiae ferri in kaolino in duas species dividitur, sive domi sive foris: una est in kaolinite et mineralibus accessoriis (ut mica, dioxido titanii et illite), quae ferrum structurale appellatur; altera est in forma mineralium ferri independentium, quae ferrum liberum appellatur (includens ferrum superficiale, ferrum crystallinum subtiliter granatum et ferrum amorphum).
Ferrum per ferri remotionem et dealbationem kaolini sublatum est ferrum liberum, praecipue magnetitem, haematitem, limonitem, sideritem, pyritem, ilmenitem, jarositem, aliaque mineralia comprehendens; ferrum plerumque in forma limonitis colloidali valde dispersae existit, et parva quantitas in forma goethitis et haematitis sphaericae, acicularis, et irregularis.
Methodus ferri removendi et kaolini dealbandi
Separatio aquae
Haec methodus praecipue adhibetur ad removenda mineralia detritica, ut quartzum, feldspatum et micam, et impuritates crassiores, ut fragmenta saxorum, necnon nonnulla mineralia ferri et titanii. Mineralia impuritatum densitate et solubilitate simili kaolino removeri non possunt, et emendatio albedinis relative non manifesta est, quae apta est ad beneficiationem et dealbationem mineralium kaolini qualitatis relative altae.
Separatio magnetica
Impuritates mineralium ferri in kaolino plerumque magneticae debiliores sunt. Hodie, methodus separationis magneticae fortis gradientis alti praecipue adhibetur, vel mineralia magnetica debilia post torrefactionem in oxydum ferri magneticum forte convertuntur, deinde methodo separationis magneticae ordinaria removentur.
Separator magneticus anularis verticalis magni gradientis
Separator magneticus gradientis alti pro pulvere electromagnetico
Separator magneticus supraconductor temperaturae humilis
Methodus flotationis
Methodus flotationis adhibita est ad kaolinum ex depositis primariis et secundariis tractandum. In hoc processu flotationis, particulae kaoliniticae et micae separantur, et producta purificata sunt nonnullae materiae primae gradus industrialis idoneae. Separatio selectiva kaoliniticae et feldspati per flotationem plerumque in pulpa cum pH moderato perficitur.
Methodus reductionis
Methodus reductionis est utens agente reducente ad impuritates ferreas (velut haematitem et limonitem) in statu trivalenti kaolini ad iones ferri bivalentes solubiles reducendas, quae filtratione et lavacro removentur. Remotio impuritatum Fe3+ ex kaolino industriali plerumque perficitur combinando technologiam physicam (separationem magneticam, floculationem selectivam) et tractationem chemicam sub condicionibus acidis vel reducentibus.
Natrii hydrosulfitum (Na2S2O4), etiam natrii hydrosulfitum appellatum, efficax est in reducendo et eliquando ferrum ex kaolino, et nunc in industria kaolini adhibetur. Attamen haec methodus sub condicionibus acidis acribus (pH < 3) perfici debet, quod magnos sumptus operandi et detrimentum in ambitum efficit. Praeterea, proprietates chemicae natrii hydrosulfiti instabiles sunt, quae speciales et sumptuosas rationes repositionis et translationis requirunt.
Thiourea dioxidum: (NH₂)₂2CSO₂, TD) est agens reducens validum, quod commodis praebet facultatis reducentis validae, benignitatis erga ambitum, celeritatis decompositionis humilis, securitatis et sumptus productionis in serie humilis. Fe₂⁺ insolubile in kaolino per TD ad Fe₂⁺ solubile reduci potest.
Deinde, candor kaolini post filtrationem et lavationem augeri potest. TD valde stabilis est temperatura ambiente et condicionibus neutralibus. Magna facultas reductionis TD obtineri potest tantum sub condicionibus alcalinitatis fortis (pH > 10) vel calefactionis (T > 70°C), quod ad sumptus operationis altos et difficultatem ducit.
Methodus oxidationis
Oxidationis curatio ozonum, hydrogenii peroxidum, kalii permanganatum et natrii hypochloritum ad stratum carbonis adsorptum removendum et albedinem augendam comprehendit. Kaolinum in loco altiore sub crassiore strato cinereum est, ferrum autem in kaolino in statu reducente est. Agentibus oxidantibus validis, ut ozono vel natrii hypochlorito, utitur ad FeS2 insolubile in pyrite in Fe2+ solubile oxidandum, deinde abluendo ad Fe2+ ex systemate removendum.
Methodus lixiviationis acidi
Methodus lixiviationis acidae est impuritates ferri insolubiles in kaolino in substantias solubiles in solutionibus acidis (acido hydrochlorico, acido sulfurico, acido oxalico, etc.) transformare, ita separationem a kaolino efficiendo. Comparatus cum aliis acidis organicis, acidum oxalicum propter vim acidam, bonam proprietatem complexandi et magnam facultatem reducendi promittit. Cum acido oxalico, ferrum dissolutum ex solutione lixiviationis in forma oxalatis ferrosi praecipitari potest, et ulterius per calcinationem ad haematitem puram formandam tractari. Acidum oxalicum ex aliis processibus industrialibus vili pretio obtineri potest, et in stadio coctionis fabricationis ceramicae, quodvis oxalatum residuum in materia tractata in dioxidum carbonis decomponetur. Multi investigatores eventus dissolutionis oxidi ferri cum acido oxalico investigaverunt.
Methodus calcinationis altae temperaturae
Calcinatio est processus producendi productos kaolini specialis gradus. Secundum temperaturam tractationis, duo diversa genera kaolini calcinati producuntur. Calcinatio in intervallo temperaturae 650-700°C gregem hydroxylum structuralem tollit, et vapor aquae evanescens elasticitatem et opacitatem kaolini auget, quod est attributum ideale applicationis obductionis chartae. Praeterea, calefaciendo kaolinum ad 1000-1050°C, non solum abradabilitatem augere potest, sed etiam albedinem 92-95% obtinere.
Calcinatio chlorinationis
Ferrum et titanium e mineralibus argillosis, praesertim kaolino, per chlorinationem remota sunt, et bona eventa consecuta sunt. In processu chlorinationis et calcinationis, alta temperatura (700℃ - 1000℃), kaolinite dehydroxylationem subiit ad metakaolinitem formandam, et altiore temperatura, phases spinelli et mullite formantur. Hae transformationes hydrophobicitatem, duritiem et magnitudinem particularum per sinterizationem augent. Mineralia hoc modo tractata in multis industriis adhiberi possunt, ut in charta, PVC, gummi, materiis plasticis, glutinis, politura et dentifricio. Maior hydrophobicitas haec mineralia magis compatibilia cum systematibus organicis reddit.
Methodus microbiologica
Technologia purificationis microbialis mineralium est res tractationis mineralium relative nova, inter quas technologia lixiviationis microbialis et technologia flotationis microbialis. Technologia lixiviationis microbialis mineralium est technologia extractionis quae utitur interactione profunda inter microorganismos et mineralia ad destruendum crystallinum mineralium clathrum et dissolvendum utiles componentes. Pyrita oxidata et alia mineralia sulphida in kaolino contenta purificari possunt per technologiam extractionis microbialis. Inter microorganismos vulgo adhibitos sunt Thiobacillus ferrooxidans et bacteria Fe-reducentia. Methodus microbiologica habet sumptum humilem et pollutionem ambientalem humilem, quae proprietates physicas et chemicas kaolini non afficit. Est nova methodus purificationis et dealbationis cum prospectibus progressionis mineralium kaolini.
Summarium
Ad curationem ferri removendi et dealbandi kaolini, secundum varias causas coloris et varios usus fines, optimam methodum eligere oportet, ut albedinis efficaciam integram mineralium kaolini augeat, et ut magnum usum et valorem oeconomicum habeat. Futurae progressionis inclinatio esse debet ut proprietates methodi chemicae, physicae, et microbiologicae organice coniungantur, ut commodis earum plene utantur et incommodis ac vitiis coerceantur, quo melior effectus dealbandi consequatur. Simul, necesse est etiam novos mechanismos variarum methodorum ad sordes removendas ulterius investigare et processum emendare, ut ferri remotio et dealbatio kaolini in directionem viriditatis, efficacitatis, et carbonis humilis progrediantur.
Tempus publicationis: II Kal. Mart. MMXXIII