[Encyklopedia przetwarzania minerałów Huate] Odkrywanie sekretów kaolinu: wspaniała transformacja gleby w materiały zaawansowane technologicznie

[Encyklopedia przetwarzania minerałów Huate] Odkrywanie sekretów kaolinu: wspaniała transformacja gleby w materiały zaawansowane technologicznie

Kaolin jest minerałem niemetalicznym, rodzajem skały ilastej i gliniastej, składającej się głównie zKaolinit to minerał ilasty. Ze względu na swoją biel i delikatność, nazywany jest również glebą dolomitową. Nazwa pochodzi od wioski Gaoling w Jingdezhen w prowincji Jiangxi. Czysty kaolin jest biały, delikatny, miękki i ziemisty, a także charakteryzuje się dobrymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi, takimi jak plastyczność i ognioodporność. Jego skład mineralny składa się głównie z kaolinitu, halloysytu, hydromiki, illitu, montmorylonitu, kwarcu, skalenia i innych minerałów.

Kaolin jest pospolitym i bardzo ważnym minerałem ilastym w przyrodzie. Powstaje w wyniku wietrzenia skalenia lub innych minerałów krzemianowych w skałach magmowych i metamorficznych w środowisku kwaśnym, pozbawionym metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych.

01 Klasyfikacja

Klasyfikacja gleby

Minerały zawarte w naturalnym kaolinie dzielą się głównie na minerały ilaste i nieilaste. Wśród nich minerały ilaste obejmują głównie minerały kaolinitu oraz niewielką ilość montmorylonitu, miki i chlorytu; minerały nieilaste obejmują głównie skalenie, kwarc i minerały uwodnione, a także niektóre minerały żelaza, takie jak hematyt i rozyt, rudę żelaza, limonit itp., minerały tytanu, takie jak rutyl itp., oraz materię organiczną, taką jak włókna roślinne itp. To głównie minerały ilaste decydują o właściwościach kaolinu.

Klasyfikacja przyczyn

Na podstawie pochodzenia złóż kaolinu i biorąc pod uwagę różnice w geologii mineralizacji, warunkach geograficznych, skali złoża, morfologii złoża rudy i charakterystyce występowania, składnikach rudy odzwierciedlonych w różnych procesach mineralizacji, „Kodeks geologicznej eksploracji kopalni kaolinu” podzielił chińskie złoża kaolinu na trzy typy i sześć podtypów.

Typ starzenia:Dzieli się on dalej na podtyp pozostałości wietrzeniowych i podtyp wymywania wietrzeniowego.

Typ zmiany hydrotermalnej:Dzieli się on dalej na podtyp przemiany hydrotermalnej i podtyp przemiany współczesnych gorących źródeł.

Typ osadowy:Dzieli się na podtyp osadowy i osadowo-wietrzący oraz podtyp iłowca kaolinitowego w warstwach węglonośnych.

Typ przemysłowy

W oparciu o genezę złóż kaolinu, „Specyfikacje Eksploracji Geologicznej Kopalni Kaolinu” dzielą chińskie złoża kaolinu na trzy typy i sześć podtypów, uwzględniając różnice w geologii mineralizacji, warunkach geograficznych, skali złoża, morfologii złoża rudy i jego występowaniu oraz w składzie rudy, odzwierciedlane przez różne procesy mineralizacji. Ze względu na teksturę, plastyczność i ułamek masowy piasku, złoża te dzielą się na trzy typy:

TwardyKaolin: twardy i nieplastyczny, staje się plastyczny po rozkruszeniu i zmieleniu.

MiękkiKaolin:miękka, bardzo plastyczna, piaszczysta frakcja masowa <50%.

PiaszczystyKaolin:miękka tekstura, słaba plastyczność, ułamek masy piasku > 50%.

02 Pochodzenie

Chińskie zasoby kaolinu zajmują czołowe miejsca na świecie, z 267 potwierdzonymi złożami mineralnymi i udokumentowanymi rezerwami wynoszącymi 2,91 miliarda ton. Wśród nich: zasoby kaolinu budowlanego innego niż węgiel w moim kraju zajmują piąte miejsce na świecie. Udokumentowane rezerwy wynoszą 1,468 miliarda ton, skoncentrowane głównie w prowincjach Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan i Jiangsu, stanowiąc 84,55% całkowitych rezerw kraju; chińskie zasoby kaolinu budowlanego zawierającego węgiel (kaolinitu) zajmują czołowe miejsca na świecie, z potwierdzonymi rezerwami wynoszącymi 1,442 miliarda ton, zlokalizowanymi głównie w Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, Mongolii Wewnętrznej, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi itd., z których największe zasoby znajdują się w zagłębiu węglowym Jungar w Mongolii Wewnętrznej.

W Chinach znajduje się pięć głównych złóż kaolinu:

(1) Miasto Jiepai w powiecie Hengyang w prowincji Hunan jest bogate w zasoby mineralne. Zasoby kaolinu, nefelinu, skalenia i kwarcu sięgają 200 milionów ton, a na terenie miasta działa blisko 40 firm górniczych i przetwórstwa minerałów. Obszar górniczy Dapailing (głównie kopalnie kaolinu) dysponuje zasobami kopalnianymi wynoszącymi 80 milionów ton, co plasuje go na pierwszym miejscu w Azji. Roczne wydobycie w mieście przekracza 500 000 ton, zaopatrując setki fabryk ceramiki w całym kraju.

(2) Kaolin w rejonie Maoming. Kaolin w Kotlinie Maoming to osadowy, zwietrzały, eluwialny podtyp złoża. Zawartość kwarcu i innych piasków przekracza 50%, dlatego nazywa się go piaszczystym kaolinem. Kaolin z Maoming przeszedł trzy etapy wietrzenia pozostałości – transport i samomielenie – a następnie wietrzenie. Kaolin jest całkowicie zwietrzały, a wafle są głównie monolityczne i mają drobną strukturę. Wykorzystywany jest głównie jako surowiec do produkcji powłok papierniczych.

(3) Kaolin longyanowy to zwietrzałe złoże kaolinu resztkowego. Zawartość żelaza wynosi mniej niż 0,3%, tytanu mniej niż 0,02%, a zawartość niskotemperaturowego rozpuszczalnika (Li2O) sprawia, że ​​jest to idealny surowiec do produkcji porcelany elektrotechnicznej, wysokiej jakości porcelany codziennego użytku oraz porcelany artystycznej.

(4) Kaolin Suzhou Yangshan, to złoże powstałe w wyniku hydrotermalnej przemiany kaolinu.Skład chemiczny płuczki Suzhou Yangshan o czystej teksturze jest bardzo zbliżony do teoretycznego składu kaolinitu. Zawartość Al2O3 może sięgać nawet około 39,0%, a jej barwa jest biała i drobnoziarnista. Stosowana głównie jako nośnik katalizatorów i surowce chemiczne.

(5) Hepu Kaolin. Jest to zwietrzałe złoże kaolinu resztkowego. Wykorzystywane głównie jako surowiec do produkcji ceramiki budowlanej.

(6) Północna seria węglowa Kaolin. Jest to osadowy kaolinit, występujący głównie w rejonach wydobycia węgla w moim kraju. Można go stosować w budownictwie, powłokach, farbach i powłokach papierniczych — glebie na bazie węgla.

Sześć wyżej wymienionych głównych obszarów produkcyjnych odpowiada za ponad 80% chińskiej produkcji i są one również najważniejszymi przedstawicielami pod względem rodzajów zasobów.

03Use

Kaolin ma szeroki zakres zastosowań, głównie ze względu na swoją plastyczność, przyczepność, pewną wytrzymałość na sucho, właściwości spiekania i białość po wypaleniu, co czyni go głównym surowcem do produkcji ceramiki; jest biały, miękki, wysoce dyspergowalny, adsorbowalny Jego doskonałe właściwości procesowe, takie jak właściwości chemiczne i losowość chemiczna, sprawiają, że jest szeroko stosowany w przemyśle papierniczym. Ponadto kaolin jest również szeroko stosowany w sektorach przemysłowych, takich jak guma, tworzywa sztuczne, materiały ogniotrwałe i rafinacja ropy naftowej, a także w najnowocześniejszych technologiach w rolnictwie i obronie narodowej. Głównie stosowany w przemyśle ceramicznym, powłokach, materiałach ogniotrwałych, papiernictwie, farbach, gumie, wysokiej jakości porcelanie, przewodach i kablach, tworzywach sztucznych przemysłowych, wypełniaczach przemysłu chemicznego, tuszach, żywności, kosmetykach, lekach itp., zastępując litopon i część tytanu w farbach i powłokach Biały proszek i inne drogie materiały.

04 Technologia przetwarzania

Aby oddzielić minerały nieilaste i materię organiczną, taką jak kwarc, skaleń, mika, minerały żelaza, minerały tytanu itp. od kaolinu i wytworzyć produkty kaolińskie, które mogą sprostać potrzebom różnych dziedzin przemysłu, oprócz separacji grawitacyjnej, flotacji, separacji magnetycznej itp. w celu oczyszczenia i usunięcia zanieczyszczeń z kaolinu, czasami konieczne jest również zastosowanie metod głębokiego przetwarzania, takich jak wybielanie chemiczne, ultradrobne łuszczenie, kalcynacja i modyfikacja powierzchni w celu obróbki kaolinu.

(1) Klasyfikacja hydrauliczna

Klasyfikacja hydrauliczna obejmuje klasyfikację spiralną (separacja grubego piasku o średnicy do 1 mm), klasyfikację w zbiorniku sedymentacyjnym (separacja drobnego piasku o średnicy do 0,053 mm), klasyfikację hydrocyklonową (separacja drobnego piasku o średnicy do -0,053 mm), klasyfikację w klasyfikatorze odśrodkowym lub klasyfikację w hydrocyklonie o małej średnicy (do klasyfikacji ultradrobnych cząstek o średnicy 0,002–0,010 mm).

(2) Separacja magnetyczna o dużym gradiencie

Pole magnetyczne o natężeniu ponad 1600 kA/m powstaje w wyniku użycia koncentratorów magnetycznych do usuwania Fe2O3 i TiO2 z kaolinu oraz produkcji powłok papierowych i wysokiej jakości surowców ceramicznych.

(3) Selektywna flokulacja

Dodanie flokulantów powoduje selektywne oddzielanie zanieczyszczeń, takich jak drobnoziarnisty kwarc, piryt, ałunit itp., w celu uzyskania kaolinu o powlekanej powierzchni. Do powszechnie stosowanych flokulantów należą heksametafosforan sodu, poliakrylamid amonu, szkło wodne itp.

(4) Wybielanie chemiczne

Do kaolinu dodaje się środki wybielające, takie jak proszek ubezpieczeniowy, w celu redukcji wysokowartościowego żelaza zawartego w limonicie i hematycie do rozpuszczalnego żelaza dwuwartościowego, lub środki utleniające, w celu utlenienia pirytu i zanieczyszczeń barwiących w celu poprawienia białości kaolinu.

(5) Łuszczenie

W maszynie do łuszczenia stosuje się mieszanie za pomocą drobnych, średnioziarnistych kulek, co powoduje rozdrabnianie cząstek kaolinu na cienkie kryształy. W rezultacie powstaje kaolin powlekany ostrzami o wielkości cząstek mniejszej niż 2 μm i zawartości ponad 90%.

(6) Kalcynacja

Podczas kalcynacji w temperaturze 800-1000°C kaolin traci wodę, zachodzi przemiana fazowa, a niektóre zanieczyszczenia ulatniają się, co poprawia jego biel i właściwości izolacyjne. Kaolin jest wykorzystywany do produkcji kabli oraz wypełniaczy gumowych i plastikowych. Kalcynacja jest niezbędną metodą przetwarzania kaolinu na bazie węgla (twardego).

(7) Modyfikacja powierzchni

Glinkę kaolinową powleka się środkiem sprzęgającym itp., aby zwiększyć ilość glinki kaolinowej dodawanej do gumy syntetycznej, i stosuje się ją do obróbki wypełniaczy z glinki kaolinowej stosowanych w tworzywach sztucznych.

Separacja magnetyczna to metoda fizycznej separacji minerałów, szeroko stosowana w dziedzinie przetwórstwa minerałów. Jej podstawową zasadą jest wykorzystanie różnic magnetycznych samych minerałów do uzyskania separacji. Ze względu na właściwości magnetyczne minerałów, separację magnetyczną można podzielić na separację magnetyczną silną, separację magnetyczną słabą, separację magnetyczną odwróconą oraz separację magnetyczną o wysokim gradiencie magnetycznym, aby sprostać potrzebom różnych minerałów. Sprzęt do przetwórstwa minerałów obejmuje głównie płytowe separatory magnetyczne, pionowe pierścieniowe separatory magnetyczne o wysokim gradiencie magnetycznym, elektromagnetyczne separatory magnetyczne o wysokim gradiencie magnetycznym, niskotemperaturowe nadprzewodzące separatory magnetyczne itp.

05 Przypadki zastosowań w przetwórstwie minerałów

Proces 1: Biorąc za przykład obcą glinkę kaolinową, głównymi zanieczyszczeniami w tej próbce są tlenek żelaza, tlenek tytanu i krzemian żelaza. W surowej rudzie zawartość Fe2O3 i TiO2 wynosi odpowiednio 0,89% i 0,17%, a białość sięga 67,29%.

Aby skutecznie usunąć te zanieczyszczenia, opracowaliśmy następujący plan badań: Najpierw rudę surową przepuszczono przez elektromagnetyczny separator magnetyczny szlamowy, w dwóch procesach separacji magnetycznej – wstępnej i dokładnej – aby wstępnie usunąć większość zanieczyszczeń. Następnie uzyskany koncentrat jest dodatkowo oczyszczany w nadprzewodzącym separatorze magnetycznym w celu dalszej redukcji zawartości zanieczyszczeń i poprawy jakości kaolinu.

Schemat blokowy testu

Z wyników testów wynika, że ​​surową rudę można rozdzielić metodą szlamu elektromagnetycznego + szlamu elektromagnetycznego + nadprzewodzącej separacji magnetycznej, uzyskując koncentrat kaolinu o zawartości Fe2O3 0,35% i białości 87,52%.

Proces 2:Ruda surowa poddawana jest nadprzewodzącej separacji magnetycznej 5T. Proces testowy przedstawiono na rysunku 2, a wyniki w tabeli 2.

Rys. 2 Eksperymentalny przepływ wzbogacania

Surową rudę poddano nadprzewodzącej separacji magnetycznej 5T w celu uzyskania koncentratu kaolinu o zawartości Fe2O3 0,40%, Al2O3 22,92%, SiO2 68,78%, TiO2 0,10%, CaO 1,90%, białości 86,97% i wydajności 90,90%.

Jako wielofunkcyjny surowiec przemysłowy, kaolin ma szerokie perspektywy zastosowania. Dzięki ciągłemu rozwojowi nauki i technologii oraz zrównoważonemu rozwojowi przemysłu, kaolin będzie odgrywał ważną rolę w wielu dziedzinach. W przyszłości planujemy dalsze rozszerzanie zakresu zastosowań kaolinu poprzez bardziej dogłębne badania i innowacje technologiczne, co pozwoli na osiągnięcie bardziej efektywnego i zrównoważonego wykorzystania oraz wniesienie większego wkładu w rozwój społeczeństwa. Jednocześnie powinniśmy również zwracać uwagę na problemy środowiskowe, które mogą pojawić się podczas wydobycia i przetwarzania kaolinu, i podejmować aktywne działania, aby zapewnić racjonalne wykorzystanie zasobów kaolinu w powiązaniu z ochroną środowiska naturalnego.