カオリンは自然界に広く存在する粘土鉱物です。白色顔料として有用な鉱物であるため、白色度はカオリンの価値を左右する重要な指標となります。カオリンには鉄、有機物、暗色物質などの不純物が含まれています。これらの不純物によってカオリンの色が変化したり、白色度に影響が出たりするため、カオリンは不純物を除去する必要があります。
カオリンの一般的な精製方法には、重力分離、磁気分離、浮選、化学処理などがあります。以下に、カオリンの一般的な精製方法を示します。
1. 重力分離
重力分離法は、主に脈石鉱物とカオリンの密度差を利用して、軽質有機物、石英、長石、鉄、チタン、マンガンを含む元素などの高密度不純物を除去し、不純物が白色度に及ぼす影響を低減します。高密度不純物の除去には通常、遠心分離機が使用されます。また、選別工程においてカオリンの洗浄と選別を完了するためにハイドロサイクロン装置を使用することもできます。これにより、洗浄と選別だけでなく、一部の不純物も除去できるため、高い実用性があります。
しかしながら、再分離法では良質なカオリン製品を得ることは難しく、最終的な良質製品は磁気分離、浮選、焼成などの方法によって得る必要がある。
2. 磁気分離
ほぼすべてのカオリン鉱石には、一般的に0.5～3％程度の少量の鉄鉱石が含まれており、主に磁鉄鉱、チタン鉄鉱、菱鉄鉱、黄鉄鉱などの着色不純物です。磁気分離は、脈石鉱物とカオリンの磁気差を利用して、これらの着色不純物を除去します。
磁鉄鉱、チタン鉄鉱、その他の強磁性鉱物や鉄粉が処理工程で混入した場合、磁気分離法を用いてカオリンを分離する方が効果的です。弱磁性鉱物の場合、主な方法は2つあります。1つは焙焼して強磁性の酸化鉄鉱物にしてから磁気分離を行う方法、もう1つは高勾配磁場磁気分離法を用いて磁気分離を行う方法です。磁気分離は化学薬品を使用しないため、環境汚染を引き起こさず、非金属鉱物処理工程でより広く使用されています。磁気分離法は、鉄鉱石含有量が高いため商業採掘価値のない低品位カオリンの採掘と利用の問題を効果的に解決しました。
しかしながら、磁気分離だけでは高品質のカオリン製品を得ることは難しく、カオリン製品中の鉄分含有量をさらに低減するためには、化学処理などの工程が必要となる。
3. 浮選
浮選法は、脈石鉱物とカオリンの物理的・化学的な違いを主に利用して、不純物が多く白色度の低いカオリン原鉱を処理し、鉄、チタン、炭素などの不純物を除去することで、低品位カオリン資源の総合的な利用を実現する。
カオリンは典型的な粘土鉱物です。鉄やチタンなどの不純物がカオリン粒子中に混入していることが多いため、原鉱石は一定の細かさまで粉砕する必要があります。カオリナイトは、超微粒子浮選法、二重流体層浮選法、選択的凝集浮選法などの浮選法に一般的に用いられます。
浮選法はカオリンの白色度を効果的に高めることができるが、化学試薬が必要でコストが高く、汚染を引き起こしやすいという欠点がある。
4. 化学処理
化学浸出法：カオリン中の不純物は、硫酸、塩酸、硝酸などの浸出剤によって選択的に溶解し、除去することができる。この方法は、低品位カオリンから赤鉄鉱、褐鉄鉱、菱鉄鉱を除去するのに利用できる。
化学漂白：カオリン中の不純物は、漂白によって酸化されて可溶性物質となり、洗浄・除去することでカオリン製品の白色度を向上させることができます。しかし、化学漂白は比較的高価であり、通常はカオリン濃縮物に対して行われ、除染後にさらなる精製が必要となります。
焙焼精製：不純物とカオリンの化学組成および反応性の違いを利用して、磁化焙焼、高温焙焼、または塩素化焙焼を行い、カオリン中の鉄、炭素、硫化物などの不純物を除去することができます。この方法により、焼成製品の化学反応性が向上し、カオリンの白色度が大幅に向上し、高品質のカオリン製品が得られます。しかし、焙焼精製の欠点は、エネルギー消費量が多く、環境汚染を引き起こしやすいことです。
単一の技術だけでは、高品質のカオリン精鉱を得ることは困難です。そのため、実際の生産においては、資格のある鉱物処理設備メーカーを選定し、鉱物処理実験を行い、複数の処理技術を適用することで、カオリンの品質向上を図ることをお勧めします。
投稿日時：2020年4月6日