The Effect of Aluminum on the Surface Properties of Kaolinite

Abstract

Aluminum ions as well as hydroxide precipitates promote improved extraction of iron from kaolinites during leaching. Selective aggregation of ultrafine particles in kaolinites, seemingly induced by precipitation of aluminum hydroxide, gives brightness improvement in excess of that which can be ascribed to iron extraction. Aggregation of anatase, a primary discolorant confined mostly to the fine end of the kaolinite particle size distribution, is the suggested mechanism for complementary brightness improvement.

Precipitation of aluminum hydroxide in kaolinite systems substantially changes flocculation characteristics, surface area (methylene blue), and rheology. Edge-edge and edge-face flocculation are promoted where sulfate retention is high, becoming progressively more face-face with sulfate removal. The character of the flocculation can be interpreted by the combined use of surface area and low shear viscosity data.

The extent to which kaolinites can be dispersed after processing increases with increase in sulfate retention. Stability of suspensions deflocculated with polyphosphates shows an inverse relationship, decreasing with increase in sulfate retention.

Résumé

Les ions aluminium ou les précipités d’hydroxyde d’aluminium favorisent l’extraction du fer à partir des kaolinites pendant le lessivage. L’agrégation sélective des particules ultrafines dans les kolintes, induite apparemment par la précipitation d’hydroxyde d’aluminium, contribue à améliorer la brillance en plus de ce qui pourrait être attendu à la suite d’une extraction du fer. L’agrégation de l’anatase, un décolorant primaire trouvé principalement dans la fraction fine de la distribution granulo-métrique de la kaolinite, est le mécanisme que l’on suggère pour expliquer l’amélioration complémentaire de la brillance.

La précipitation d’hydroxyde d’aluminium dans les systèmes à base de kaolinite en modified substantiellement les caractéristiques de floculation, la surface spécifique (mesurée au bleu de méthylène) et la rhéologie. La floculation bord à bord et bord à face est favorisée quand la rétention des sulfates est élecèe; elle acquiert progressivement un caractère face à face plus marqué lors de l’élimination des sulfates. Les caractéristiques de la floculation peuvent être interprétées par l’utilisation combinée des données sur la surface spécifique et sur la viscosité à faible gradient de cisaillement.

Le domaine dans lequel les kaolinites peuvent être dispersées après traitement augmente avec l’augmentation de la rétention en sulfates. La stabilité des suspensions défloculées avec les polyphosphates montre une relation inverse; la stabilité décroît avec un accroissement de la rétention des sulfates.

Kurzreferat

Aluminiumionen, wie auch Hydroxidniederschläge fördern eine verbesserte Extraktion von Eisen aus Kaoliniten während der Auswaschung. Die selektive Aggregierung ultrafeiner Teilchen in Kaoliniten, die offenbar durch Fällung von Aluminiumhydroxid ausgelöst wird, ergibt eine Verbesserung der Aufhellung über das Maß hinaus, das der Eisenextraktion zugeschrieben werden kann. Die Aggregierung von Anatas—dem wichtigsten aufhellenden Bestandteil, dessen Vorkommen weitgehend auf das feinkörnige Ende des Körnungsspektrums von Kaolinit beschränkt ist,—wird als Mechanismus für die ergänzende Aufhellung vorgeschlagen.

Die Fällung von Aluminiumhydroxid in Kaolinitsystemen verändert wesentlich die Flockungse-igenschaften, die spezifische Oberfläche (Methylenblau) und die Strömungseigenschaften. Kanten-Kanten- und Kanten-Flächen-Flockung werden bei hoher Sulfatbindung gefördert und gehen bei Sulfatentzug zunehmend in Flächen-Flächen-Flockung über. Der Charakter der Flockung kann durch kombinierte Auswertung von Messungen der spezifischen Oberfläche und der Viskosität bei geringen Scherkräften gedeutet werden.

Der nach der Behandlung erreichbare Dispergierungsgrad von Kaoliniten nimmt mit steigender Sulfatrückhaltung zu. Die Stabilität von Suspensionen, die mit Polyphosphaten entflockt wurden, zeigt eine entgegengesetzte Beziehung; sie nimmt mit steigender Sulfatrückhaltung ab.

Резюме

Алюминиевые ионы как и осадки гидроокиси вызывают улучшенную экстракцию ионов из каолинитов во время выщелачивания. Селективная агрегация мельчайших частиц в каолинитах, очевидно вызванная осаждением гидроокиси алюминия на столько улучшают блеск, что это невозможно приписать экстракции железа. Полагают, что анатаз — первичный обесцвечиватель — удерживаемый большей частью мелкозернистым каолинитом, является механизмом добавочного улучшения блеска.

Осаждение гидроокиси алюминия в системах каолинита значительно изменяет харак¬теристики флоккуляции, поверхностный слой (метиловая синь) и реологию. Флоккуляция «ребро-ребро» и «ребро-грань» вызывается когда имеется высокое удерживание сульфата, а при удалении сульфата реакция прогрессивно становится «грань-грань». Характер флоккуляции можно объяснить совместным использованием площади поверхности и низким сдвигом данных вязкости.

Степень до которой можно диспергировать каолиниты после обработки поднимается в соответствии с повышенем удержания сульфата. Стабильность суспензии диспергированной полифосфатами дает обратное соотношение — она понижается с увеличением удержания сульфата.