เหล็กออกไซด์ในดินขาวมีผลเสียต่อสี ลดความสว่างและการทนไฟ ซึ่งจะทำให้ราคาในเชิงพาณิชย์ลดลงอย่างมาก แม้แต่เหล็กออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ และไฮเดรตออกไซด์ เช่น 0.4% ในปริมาณเล็กน้อย ก็เพียงพอที่จะทำให้ตะกอนดินเหนียวเปลี่ยนเป็นสีแดงถึงเหลืองได้ เหล็กออกไซด์และไฮดรอกไซด์เหล่านี้อาจเป็นออกไซด์ (สีแดง), แมกนีไทต์ (สีน้ำตาลแดง), โกเอไทต์ (สีน้ำตาลเหลือง), ลิโมไนต์ (สีส้ม) และเหล็กออกไซด์ไฮเดรต (สีน้ำตาลแดง) และอื่นๆ อีกมากมาย ดังนั้นขั้นตอนแรกในการเสริมคุณค่าเพื่อให้วัตถุดิบเหล่านี้มีมูลค่าทางการค้าคือการกำจัดเหล็กออกไซด์ออกจากดินขาวอย่างมีประสิทธิภาพ
วิธีการล้างน้ำ
กระบวนการล้างน้ำเพื่อผลิตสารเคลือบและสารตัวเติมดินขาวมีหลายขั้นตอน ประการแรก ดินเหนียวดิบจะถูกทำให้เป็นสารละลาย หากต้องการแยกดินขาวออกจากแร่ธาตุเจือปน เช่น ควอตซ์และไมกา และจำแนกออกเป็นสามระดับ (ละเอียด ปานกลาง และหยาบ) สารละลายจะต้องประกอบด้วยอนุภาคแร่แต่ละอนุภาคแยกและแขวนลอยอยู่ในน้ำ อนุภาคดินขาวมีประจุตรงข้ามกันที่ขอบและพื้นผิวในเครื่องผสม ทำให้พวกมันดึงดูดกันและก่อตัวเป็นก้อน สารช่วยกระจายตัว เช่น โซเดียม โพลีฟอสเฟต จะถูกเติมเพื่อแยกอนุภาคในฟอสฟอรัส ดินเหนียวจะถูกสูบจากเครื่องผสมไปยังถังตกตะกอนและตะแกรงเพื่อกำจัดทรายและกรวดที่มีขนาดใหญ่กว่า 44 ไมโครเมตร หลังจากเอาอนุภาคทรายออกแล้ว จะได้ดินขาวที่ต้องการ
การแยกแม่เหล็ก
กระบวนการแยกแม่เหล็กขึ้นอยู่กับความแตกต่างในความไวต่อแม่เหล็กระหว่างแร่ธาตุประเภทต่างๆ เพื่อแยกออกจากกัน สีเจือปนในดินขาว เช่น รูไทล์ ออกไซด์ แมกนีไทต์ ไมกา และไพไรต์ ล้วนเป็นแม่เหล็กตามธรรมชาติ การแยกด้วยแม่เหล็กความเข้มสูงประสบความสำเร็จอย่างมากในการใช้ประโยชน์จากแร่ธาตุทางอุตสาหกรรม
การลอยอยู่ในน้ำ
มีการใช้วิธีการลอยอยู่ในน้ำเพื่อแปรรูปดินขาวจากตะกอนปฐมภูมิและทุติยภูมิ ในระหว่างกระบวนการลอยตัว อนุภาคเคโอลิไนต์และไมกาจะถูกแยกออก ส่งผลให้ได้วัสดุบริสุทธิ์ที่เหมาะสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม การแยกเคโอลิไนต์และเฟลด์สปาร์แบบเลือกลอยมักจะดำเนินการในสารละลายน้ำที่มีการควบคุมความเป็นกรดหรือด่าง
วิธีการลด
เหล็กไตรวาเลนต์สามารถละลายได้ในสภาวะที่เป็นกรดโดยมีค่า pH 3 หรือต่ำกว่าเท่านั้น เหล็กที่เป็นเหล็กสามารถละลายได้ในช่วงความเป็นกรดที่กว้างกว่า แต่ภายใต้สภาวะ pH ที่เป็นกลางหรือสูงกว่า Fe2+ จะเสถียรภายใต้สภาวะรีดิวซ์เท่านั้น ในกรณีที่มีออกซิเจน Fe2+ จะถูกออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วให้อยู่ในรูปแบบไตรวาเลนต์ ทำให้เกิดตะกอนของแข็งที่มี Fe3+ โดยทั่วไปแล้ว การกำจัดสิ่งเจือปน Fe3+ ออกจากดินขาวอุตสาหกรรมสามารถทำได้โดยใช้เทคนิคทางกายภาพ (การแยกด้วยแม่เหล็ก การตกตะกอนแบบเลือกสรร) และการบำบัดทางเคมีภายใต้สภาวะที่เป็นกรดหรือรีดิวซ์
โซเดียมไบซัลไฟต์หรือที่รู้จักกันในชื่อโซเดียมเมตาไบซัลไฟต์หรือโซเดียมไพโรซัลไฟต์ ช่วยลดและชะล้างเหล็กจากดินขาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปัจจุบันมีการใช้ในอุตสาหกรรมดินขาว อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้จะต้องดำเนินการภายใต้สภาวะที่เป็นกรดสูง (pH < 3) ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานสูงและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ คุณสมบัติทางเคมีของโซเดียมไบซัลไฟต์ยังไม่เสถียร โดยต้องมีการเตรียมการจัดเก็บและขนส่งแบบพิเศษและมีราคาแพง
ยูเรียซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นสารรีดิวซ์เข้มข้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการแปรรูปเครื่องหนัง การพิมพ์และการย้อมสีสิ่งทอ การทำกระดาษ และการฟอกสี เมื่อเปรียบเทียบกับสารรีดิวซ์อื่นๆ เช่น โบโรไฮไดรด์และผงประกัน ยูเรียซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีความสามารถในการลดที่แข็งแกร่ง เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อัตราการสลายตัวต่ำ ความปลอดภัย และต้นทุนการผลิตจำนวนมากต่ำ Fe3+ ที่ไม่ละลายในดินขาวสามารถลดลงเป็น Fe2+ ที่ละลายได้โดยใช้ยูเรียซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ต่อมาสามารถเพิ่มความขาวของดินขาวผ่านกระบวนการกรองและล้างได้ ยูเรียซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีความเสถียรมากที่อุณหภูมิห้องและสภาวะที่เป็นกลาง และความสามารถในการรีดิวซ์ที่แข็งแกร่งสามารถทำได้ภายใต้สภาวะที่เป็นด่างเข้มข้นเท่านั้น (pH>10) หรือการให้ความร้อน (T>70°C) ซึ่งนำไปสู่ต้นทุนการดำเนินงานที่สูงขึ้นและความยุ่งยากในการปฏิบัติงาน .
วิธีการออกซิเดชั่น
การบำบัดออกซิเดชันเกี่ยวข้องกับการใช้โอโซน ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต และโซเดียมไฮโปคลอไรต์ เพื่อกำจัดชั้นคาร์บอนที่ถูกดูดซับและปรับปรุงความขาว ในพื้นที่ใต้ชั้นปกคลุมที่หนาขึ้น ดินขาวดินขาวจะปรากฏเป็นสีเทา และเหล็กในดินเหนียวจะลดลง
การใช้สารออกซิไดซ์ที่แรง เช่น โอโซนหรือโซเดียมไฮโปคลอไรต์ FeS2 ที่ไม่ละลายในไพไรต์จะถูกออกซิไดซ์เป็น Fe2+ ที่ละลายได้ ซึ่งจากนั้นจะถูกกำจัดออกจากระบบผ่านการล้างด้วยน้ำ
การชะล้างด้วยกรด
ซิธู และคณะ ใช้การชะล้างกรดไฮโดรคลอริกและเปอร์คลอริกเพื่อบำบัดเหล็กออกไซด์และไฮดรอกไซด์ อย่างไรก็ตาม การกำจัดเหล็กออกไซด์ทางอุตสาหกรรมออกจากดินเหนียวหรือเหมืองทรายที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยใช้กรดซัลฟิวริกและกรดอนินทรีย์อื่นๆ มีข้อจำกัดที่สำคัญ เนื่องจากกรดที่ตกค้างหลังการบำบัดอาจปนเปื้อนวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตเซรามิก
เมื่อเปรียบเทียบกับกรดอินทรีย์อื่นๆ กรดออกซาลิกมีแนวโน้มมากที่สุดเนื่องจากมีความเป็นกรด คุณสมบัติคีเลตที่ดี และกำลังรีดิวซ์สูง การใช้กรดออกซาลิก เหล็กที่ละลายสามารถตกตะกอนจากสารละลายชะล้างได้เป็นเหล็กออกซาเลต ซึ่งสามารถนำไปผ่านกระบวนการเผาเพิ่มเติมเพื่อสร้างแร่ออกไซด์บริสุทธิ์ กรดออกซาลิกสามารถหาได้ในราคาถูกจากกระบวนการทางอุตสาหกรรมอื่นๆ และเกลือออกซาเลตที่เหลืออยู่ในวัสดุที่ผ่านการบำบัดจะสลายตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ในระหว่างขั้นตอนการเผาของการผลิตเซรามิก
วิธีการเผาที่อุณหภูมิสูง
ดินขาวจะเปลี่ยนโครงสร้างและเฟสในระหว่างการเผาที่อุณหภูมิสูง ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองกระบวนการ: การกำจัดน้ำที่มีโครงสร้างและการเปลี่ยนเฟส การเผาเป็นกระบวนการที่ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ดินขาวคุณภาพสูง ดินขาวเผามีสองเกรดที่แตกต่างกันตามอุณหภูมิในกระบวนการผลิต การเผาที่อุณหภูมิระหว่าง 650-700°C จะกำจัดกลุ่มไฮดรอกซิลที่มีโครงสร้างและระเหยไอน้ำออกไป ส่งผลให้ความยืดหยุ่นและความทึบของดินขาวเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เหมาะสำหรับการเคลือบกระดาษ นอกจากนี้ การทำความร้อนดินขาวที่อุณหภูมิ 1,000-1,050°C สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการบดและทำให้ได้ความขาว 92-95%
วิธีการเผาด้วยคลอรีน
แจ็กสันศึกษาคลอรีนของแร่ธาตุดินขาวเพื่อขจัดสิ่งเจือปน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเหล็กและไทเทเนียม เพื่อให้แร่ฟอกขาว วิธีการคลอรีนจะกำจัดเหล็กและไทเทเนียมออกจากแร่ดินเหนียว โดยเฉพาะดินขาว กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูง (700°C-1000°C) ซึ่ง ณ จุดนี้เคโอลิไนต์จะผ่านกระบวนการดีไฮดรอกซิเลชัน และเปลี่ยนเป็นเมตาไคโอลิไนต์ ที่อุณหภูมิสูงกว่าจะเกิดเฟสสปิเนลและมัลไลท์ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะเพิ่มความสามารถในการไม่ชอบน้ำ ความแข็ง และขนาดอนุภาคของอนุภาคดินขาวผ่านการเผาผนึก แร่ธาตุที่ผ่านการบำบัดแล้วสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น กระดาษ พีวีซี ยาง พลาสติก กาว การขัดเงา และยาสีฟัน ความไม่ชอบน้ำที่สูงขึ้นของแร่ธาตุเหล่านี้ทำให้เข้ากันได้กับระบบอินทรีย์มากขึ้น