カオリン粘土中の酸化鉄は色に悪影響を及ぼし、明るさと耐火性を低下させ、商品価格を大幅に低下させます。 0.4% などの少量の酸化鉄、水酸化鉄、および水和酸化物でも、粘土堆積物を赤みがかった色から黄色がかった色にするには十分です。これらの酸化鉄および水酸化鉄には、ヘマタイト (赤)、磁鉄鉱 (赤褐色)、針鉄鉱 (黄褐色)、褐鉄鉱 (オレンジ)、および水和酸化鉄 (赤褐色) などがあります。したがって、これらの原料に商業的価値を与えるための最初の選鉱ステップは、カオリン粘土から酸化鉄を効果的に除去することです。
水洗い方法
カオリンコーティングとフィラーを製造するための水洗プロセスには、いくつかのステップが含まれます。まず、粗粘土をスラリー状にします。カオリンを石英や雲母などの鉱物不純物から分離し、それを 3 つのグレード (細粒、中粒、粗粒) に分類するには、スラリーは分離され水中に懸濁した個々の鉱物粒子から構成されている必要があります。カオリン粒子は、ミキサー内でその端と表面に反対の電荷を持っているため、互いに引き付け合ってフロックを形成します。フロック内の粒子を分離するために、ポリリン酸ナトリウムなどの分散剤が添加されます。粘土スラリーはミキサーから沈降タンクとスクリーンにポンプで送られ、44 マイクロメートルを超える砂や砂利が除去されます。砂粒子を除去した後、目的のカオリンが得られます。
磁気分離
磁気分離プロセスは、異なる種類の鉱物間の磁化率の違いに基づいてそれらを分離します。ルチル、赤鉄鉱、磁鉄鉱、雲母、黄鉄鉱などのカオリン中の有色不純物は、自然に磁性を持っています。高強度磁気分離は、工業用鉱物の選鉱において大きな成功を収めています。
浮選
浮遊選鉱法は、一次および二次鉱床からカオリンを加工するために適用されています。浮選プロセス中にカオリナイトと雲母粒子が分離され、工業用途に適した精製された材料が得られます。カオリナイトと長石の選択的浮選分離は、通常、酸性またはアルカリ性が制御された水スラリー中で行われます。
削減方法
三価の鉄は、pH 3 以下の酸性条件でのみ溶解します。第一鉄は幅広い酸性度で可溶ですが、中性以上の pH 条件では、Fe2+ は還元条件下でのみ安定します。酸素の存在下では、Fe2+ は急速に三価の形態に酸化され、Fe3+ を含む固体の沈殿物が生成されます。工業用カオリン粘土からの Fe3+ 不純物の除去は、通常、物理的手法 (磁気分離、選択的凝集) および酸性または還元条件下での化学処理によって行われます。
メタ重亜硫酸ナトリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムとしても知られる亜硫酸水素ナトリウムは、カオリン粘土から鉄を効果的に還元および浸出させ、現在カオリン産業で使用されています。ただし、この方法は強酸性条件 (pH < 3) で実行する必要があるため、操業コストが高くつき、環境への影響が生じます。さらに、亜硫酸水素ナトリウムの化学的性質は不安定であるため、特別で高価な保管および輸送の手配が必要です。
二酸化硫黄尿素は、皮革加工、繊維の印刷と染色、製紙、漂白に広く使用される強力な還元剤です。水素化ホウ素や保険粉末などの他の還元剤と比較して、二酸化硫黄尿素は強力な還元能力、環境に優しい、分解速度が低く、安全性があり、大量生産コストが低いです。カオリン中の不溶性 Fe3+ は、二酸化硫黄尿素によって可溶性 Fe2+ に還元されます。その後、濾過、洗浄の工程を経ることで、カオリンの白色度を高めることができます。二酸化硫黄尿素は室温および中性条件では非常に安定であり、その強力な還元能力は強アルカリ条件（pH>10）または加熱（T>70°C）下でのみ得られるため、操業コストの上昇と操業の困難につながります。 。
酸化方法
酸化処理には、オゾン、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、次亜塩素酸ナトリウムを使用して、吸着したカーボン層を除去し、白色度を向上させます。より厚い被覆層の下の領域では、カオリン粘土は灰色に見え、粘土中の鉄が減少します。
オゾンや次亜塩素酸ナトリウムなどの強力な酸化剤を使用すると、黄鉄鉱中の不溶性FeS2が可溶性Fe2+に酸化され、水洗により系外に除去されます。
酸浸出
シドゥら。鉄の酸化物と水酸化物を処理するために塩酸と過塩素酸の浸出を使用しました。しかし、硫酸やその他の無機酸を使用して高純度の粘土鉱山または砂鉱山から酸化鉄を工業的に除去するには、処理後の残留酸がセラミック製造に使用される原材料を汚染する可能性があるため、大きな制限があります。
他の有機酸と比較して、シュウ酸はその酸性度、優れたキレート特性、および高い還元力により最も有望です。シュウ酸を使用すると、溶解した鉄がシュウ酸鉄として浸出溶液から沈殿し、これを焼成によってさらに処理して純粋なヘマタイトを形成できます。シュウ酸は他の工業プロセスから安価に入手でき、処理された材料に残っているシュウ酸塩はセラミック製造の焼成段階で二酸化炭素に分解されます。
高温焼成法
カオリンは高温焼成中に構造と相を変化させます。これは、構造水の除去と相変態の 2 つのプロセスに分けることができます。焼成は、高品質のカオリン製品を製造するために使用されるプロセスです。処理温度に基づいて、2 つの異なるグレードの焼成カオリンが製造されます。 650～700℃の温度で焼成すると、構造ヒドロキシル基が除去され、水蒸気が蒸発し、その結果カオリンの弾性と不透明度が増加します。これは、紙コーティング用途に理想的な特性です。さらに、カオリンを 1000 ～ 1050°C で加熱すると、粉砕性能が向上し、92-95% の白色度を達成できます。
塩素化焼成法
ジャクソンは、鉱物の漂白を達成するために、カオリン鉱物を塩素化して不純物、主に鉄とチタンを除去することを研究しました。塩素化法では、粘土鉱物、特にカオリンから鉄とチタンが除去されます。このプロセスには高温（700℃～1000℃）が必要で、その時点でカオリナイトは脱ヒドロキシル化を受け、メタカオリナイトに変化します。さらに高温では、スピネル相とムライト相が形成されます。これらの変換により、焼結を通じてカオリン粒子の疎水性、硬度、粒径が増加します。処理された鉱物は、紙、PVC、ゴム、プラスチック、接着剤、研磨剤、歯磨き粉などのさまざまな産業で使用できます。これらのミネラルは疎水性が高いため、有機系との適合性が高くなります。