Kaolin kilindeki demir oksit, rengi üzerinde zararlı bir etkiye sahiptir, parlaklığını ve yangına dayanıklılığını azaltır, bu da ticari fiyatını önemli ölçüde düşürür. Az miktarda demir oksit, hidroksit ve 0.4% gibi hidratlanmış oksit bile kil çökeltisini kırmızımsı ila sarımsı renklendirmek için yeterlidir. Bu demir oksitler ve hidroksitler, diğerleri arasında hematit (kırmızı), manyetit (kırmızımsı-kahverengi), götit (kahverengimsi-sarı), limonit (turuncu) ve hidratlı demir oksit (kırmızımsı-kahverengi) olabilir. Bu nedenle, bu hammaddelere ticari değer kazandıracak ilk zenginleştirme adımı, demir oksidin kaolin kilinden etkili bir şekilde uzaklaştırılmasıdır.
suyla yıkama yöntemi
Kaolin kaplama ve dolgu maddesi üretmek için suyla yıkama işlemi birkaç adım içerir. İlk olarak ham kil bulamaç haline getirilir. Kaolin'i kuvars ve mika gibi mineral yabancı maddelerden ayırmak ve onu üç dereceye (ince, orta ve kaba) sınıflandırmak için bulamacın ayrı ayrı mineral parçacıklarından oluşması ve suda süspanse edilmesi gerekir. Karıştırıcıdaki kaolin parçacıklarının kenarlarında ve yüzeylerinde zıt yükler bulunur, bu da onların birbirini çekmesine ve topak oluşturmasına neden olur. Floklardaki parçacıkları ayırmak için sodyum polifosfat gibi dağıtıcılar eklenir. Kil bulamacı, 44 mikrometreden büyük kum ve çakılları çıkarmak için karıştırıcıdan çökeltme tanklarına ve eleklere pompalanır. Kum parçacıkları uzaklaştırıldıktan sonra istenilen kaolin elde edilir.
Manyetik ayırma
Manyetik ayırma işlemi, farklı mineral türleri arasındaki manyetik duyarlılık farkına dayanmaktadır. Rutil, hematit, manyetit, mika ve pirit gibi kaolindeki renkli yabancı maddeler doğal olarak manyetiktir. Yüksek yoğunluklu manyetik ayırma, endüstriyel minerallerin zenginleştirilmesinde önemli bir başarı elde etmiştir.
Flotasyon
Birincil ve ikincil yataklardan kaolini işlemek için flotasyon yöntemi uygulanmıştır. Flotasyon işlemi sırasında kaolinit ve mika parçacıkları ayrıştırılarak endüstriyel kullanıma uygun saflaştırılmış malzemeler elde edilir. Kaolinit ve feldispatın seçici flotasyonla ayrılması genellikle asitliği veya alkaliliği kontrollü bir su bulamacı içinde gerçekleştirilir.
Azaltma yöntemi
Üç değerlikli demir yalnızca pH'ı 3 veya daha düşük olan asidik koşullarda çözünür. Demirli demir daha geniş bir asitlik aralığında çözünür, ancak nötr veya daha yüksek pH koşulları altında Fe2+ yalnızca indirgeyici koşullar altında stabildir. Oksijen varlığında Fe2+ hızla üç değerlikli forma oksitlenir ve Fe3+ içeren katı çökeltiler üretilir. Endüstriyel kaolin kilinden Fe3+ safsızlıklarının giderilmesi tipik olarak fiziksel teknikler (manyetik ayırma, seçici topaklaştırma) ve asidik veya indirgeyici koşullar altında kimyasal işlem yoluyla gerçekleştirilir.
Sodyum metabisülfit veya sodyum pirosülfit olarak da bilinen sodyum bisülfit, kaolin kilindeki demiri etkili bir şekilde indirgemiş ve ayrıştırmıştır ve şu anda kaolin endüstrisinde kullanılmaktadır. Ancak bu yöntemin kuvvetli asidik koşullar altında (pH < 3) gerçekleştirilmesi gerekir, bu da yüksek işletme maliyetlerine ve çevresel etkilere neden olur. Ayrıca, sodyum bisülfitin kimyasal özellikleri kararsızdır ve özel ve pahalı depolama ve taşıma düzenlemeleri gerektirir.
Kükürt dioksit üre, deri işleme, tekstil baskı ve boyama, kağıt yapımı ve ağartma alanlarında yaygın olarak kullanılan güçlü bir indirgeyici maddedir. Borhidrit ve sigorta tozu gibi diğer indirgeyici maddelerle karşılaştırıldığında kükürt dioksit üre, güçlü bir indirgeme kabiliyetine, çevre dostuluğa, düşük ayrışma oranına, güvenliğe ve toplu olarak düşük üretim maliyetine sahiptir. Kaolinde çözünmeyen Fe3+, kükürt dioksit üre ile çözünür Fe2+'ya indirgenebilir. Daha sonra filtrasyon ve yıkama işlemi yapılarak kaolinin beyazlığı arttırılabilir. Kükürt dioksit üre oda sıcaklığında ve nötr koşullarda çok kararlıdır ve güçlü indirgeme yeteneği yalnızca güçlü alkali koşullar (pH>10) veya ısıtma (T>70°C) altında elde edilebilir, bu da daha yüksek işletme maliyetlerine ve işletme zorluklarına yol açar .
Oksidasyon yöntemi
Oksidasyon işlemi, adsorbe edilmiş karbon katmanlarını çıkarmak ve beyazlığı iyileştirmek için ozon, hidrojen peroksit, potasyum permanganat ve sodyum hipokloritin kullanılmasını içerir. Daha kalın örtü katmanlarının altındaki alanlarda kaolin kili gri görünür ve kildeki demir azalır.
Ozon veya sodyum hipoklorit gibi güçlü oksitleyici maddeler kullanılarak piritteki çözünmeyen FeS2, çözünür Fe2+'ya oksitlenir ve bu daha sonra suyla yıkama yoluyla sistemden uzaklaştırılır.
Asit liçi
Sidhu ve ark. Demir oksitleri ve hidroksitleri arıtmak için hidroklorik ve perklorik asit liçi kullanıldı. Bununla birlikte, demir oksidin yüksek saflıkta kil veya kum madenlerinden sülfürik asit ve diğer inorganik asitler kullanılarak endüstriyel olarak uzaklaştırılması, işlemden sonra kalan asitin seramik üretiminde kullanılan hammaddeleri kirletebilmesi nedeniyle önemli sınırlamalara sahiptir.
Diğer organik asitlerle karşılaştırıldığında oksalik asit, asitliği, iyi şelatlama özellikleri ve yüksek indirgeme gücü nedeniyle en umut verici olanıdır. Oksalik asit kullanılarak çözünmüş demir, liç çözeltisinden oksalat demir olarak çökeltilebilir ve bu, saf hematit oluşturmak üzere kalsinasyon yoluyla daha da işlenebilir. Oksalik asit diğer endüstriyel işlemlerden ucuza elde edilebilir ve işlenen malzemede kalan oksalat tuzları, seramik üretiminin pişirme aşaması sırasında karbondioksite ayrışacaktır.
Yüksek sıcaklıkta kalsinasyon yöntemi
Kaolin, yüksek sıcaklıkta kalsinasyon sırasında yapıyı ve fazı değiştirir; bu süreç iki prosese ayrılabilir: yapısal suyun uzaklaştırılması ve faz dönüşümü. Kalsinasyon, yüksek dereceli kaolin ürünleri üretmek için kullanılan işlemdir. İşlem sıcaklığına bağlı olarak iki farklı kalitede kalsine kaolin üretilir. 650-700°C arasındaki sıcaklıklarda kalsinasyon, yapısal hidroksil gruplarını uzaklaştırır ve su buharını buharlaştırır, bu da kağıt kaplama uygulamaları için ideal özellikler olan kaolinin elastikiyetinin ve opaklığının artmasına neden olur. Ayrıca kaolin'in 1000-1050°C'ye ısıtılması öğütme performansını artırabilir ve 92-95% beyazlığa ulaşabilir.
Klorlama kalsinasyon yöntemi
Jackson, mineral ağartma elde etmek amacıyla başta demir ve titanyum olmak üzere yabancı maddeleri uzaklaştırmak amacıyla kaolin minerallerinin klorlanması üzerinde çalıştı. Klorlama yöntemi, başta kaolin olmak üzere kil minerallerinden demir ve titanyumu uzaklaştırır. İşlem yüksek sıcaklıkları (700°C-1000°C) içerir; bu noktada kaolinit dehidroksilasyona uğrar ve metakaolinite dönüşür. Daha da yüksek sıcaklıklarda spinel ve müllit fazlar oluşur. Bu dönüşümler, sinterleme yoluyla kaolin parçacıklarının hidrofobikliğini, sertliğini ve parçacık boyutunu artırır. İşlenen mineraller kağıt, PVC, kauçuk, plastik, yapıştırıcılar, cilalama ve diş macunu gibi çeşitli endüstrilerde kullanılabilir. Bu minerallerin yüksek hidrofobikliği onları organik sistemlerle daha uyumlu hale getirir.