[Encyklopédia spracovania minerálov Huate] Odhaľovanie tajomstiev kaolínu: nádherná premena z pôdy na high-tech materiály

[Encyklopédia spracovania minerálov Huate] Odhaľovanie tajomstiev kaolínu: nádherná premena z pôdy na high-tech materiály

Kaolín je nekovový minerál, druh ílu a ílovitej horniny zložený prevažne zKaolinitové ílovité minerály. Pretože sú biele a krehké, nazývajú sa aj dolomitickou pôdou. Pomenované sú podľa dediny Gaoling v meste Jingdezhen v provincii Jiangxi. Čistý kaolín je biely, krehký, mäkký a zemitý a má dobré fyzikálne a chemické vlastnosti, ako je plasticita a ohňovzdornosť. Jeho minerálne zloženie tvoria prevažne kaolinit, halloysit, hydrosľuda, illit, montmorillonit, kremeň, živec a ďalšie minerály.

Kaolín je bežný a veľmi dôležitý ílovitý minerál v prírode. Vzniká zvetrávaním živca alebo iných silikátových minerálov v vyvretých a metamorfovaných horninách v kyslom prostredí bez alkalických kovov a kovov alkalických zemín.

01 Klasifikácia

Klasifikácia pôdy

Minerály obsiahnuté v kaolíne sa v prírode delia hlavne na ílovité minerály a neílovité minerály. Medzi ne patria najmä kaolinit a malé množstvo montmorillonitu, sľudy a chloritu; medzi neílovité minerály patrí najmä živec, kremeň a hydratované minerály, ako aj niektoré železné minerály, ako je hematit a rhozit, železná ruda, limonit atď., titánové minerály, ako je rutil atď., a organické látky, ako sú rastlinné vlákna atď. Vlastnosti kaolínu určujú najmä ílovité minerály.

Klasifikácia príčin

Na základe pôvodu ložísk kaolínu a na základe rozdielov v geológii mineralizácie, geografických podmienkach, rozsahu ložiska, morfológii rudného telesa a charakteristík výskytu, zložiek rudného materiálu odrážajúcich sa v rôznych procesoch mineralizácie, „Kódex geologického prieskumu kaolínových baní“ rozdeľuje čínske ložiská kaolínu na tri typy a šesť podtypov.

Typ zvetrávania:Ďalej sa delí na podtyp zvetrávacích zvyškov a podtyp vylúhovania zvetrávaním.

Typ hydrotermálnej alterácie:Ďalej sa delí na podtyp hydrotermálnej alterácie a podtyp modernej alterácie horúcich prameňov.

Sedimentárny typ:Delí sa na sedimentárne a sedimentárne zvetrávacie podtypy a kaolinitový ílovcový podtyp v uhoľonosných vrstvách.

Priemyselný typ

Na základe pôvodu ložísk kaolínu rozdeľujú „Špecifikácie geologického prieskumu kaolínových baní“ čínske ložiská kaolínu na tri typy a šesť podtypov podľa rozdielov v geológii mineralizácie, geografických podmienkach, rozsahu ložiska, morfológii a charakteristikách výskytu rudného telesa a zložení rudného materiálu, ktoré sa odrážajú v rôznych procesoch mineralizácie. Podľa ich textúry, plasticity a hmotnostného podielu piesku sa delia na tri typy:

TvrdýKaolín: tvrdý a neplastický, po rozdrvení a zomletí sa stane plastickým.

MäkkýKaolín:mäkký, vysoko plastický, piesčitý hmotnostný podiel <50%.

PiesočnatýKaolín:mäkká textúra, slabá plasticita, hmotnostný podiel piesku > 50 %.

02 Pôvod

Čínske nerastné zdroje kaolínu sa radia medzi svetovú špičku s 267 overenými ložiskami nerastov a overenými zásobami 2,91 miliardy ton. Medzi nimi: stavebné zdroje kaolínu v našej krajine, ktoré nesú uhlie, sú piate na svete. Overené zásoby predstavujú 1,468 miliardy ton, sústredené najmä v provinciách Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan a Jiangsu, čo predstavuje 84,55 % celkových zásob krajiny; zásoby uhoľného stavebného kaolínu (kaolinitu) v Číne sú prvé na svete s overenými zásobami 1,442 miliardy ton, ktoré sa nachádzajú najmä v provinciách Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, Vnútorné Mongolsko, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi atď., z ktorých najväčšie zásoby má uhoľné pole Jungar vo Vnútornom Mongolsku.

V Číne sa nachádza päť hlavných ložísk kaolínu:

(1) Mesto Jiepai v okrese Hengyang v provincii Hunan je bohaté na nerastné zdroje. Zásoby kaolínu, nefelínu, živca a kremeňa dosahujú 200 miliónov ton a nachádza sa tu takmer 40 ťažobných a spracovateľských spoločností. Ťažobná oblasť Dapailing (hlavne kaolínové bane) má jedinú banskú rezervu s objemom 80 miliónov ton, čo je prvé miesto v Ázii. Ročná ťažobná produkcia mesta je viac ako 500 000 ton, čím zásobuje stovky keramických tovární po celej krajine.

(2) Kaolín v oblasti Maoming. Kaolín v Maomingskej panve je sedimentárna hornina zvetraná eluviálna ložisková forma. Obsahuje viac ako 50 % kremeňa a iného piesku, preto sa nazýva piesčitý kaolín. Z hľadiska pôvodu prešiel Maomingský kaolín tromi fázami zvetrania zvyškov – transportom a samovoľným mletím – a následným zvetrávaním. Kaolín je úplne zvetraný a jeho doštičky sú prevažne monolitické s jemnou veľkosťou častíc. Používa sa hlavne ako surovina na výrobu papierenských náterov.

(3) Kaolín Longyan je zvetrané ložisko zvyškového kaolínu. Keďže obsah železa je menší ako 0,3 %, titánu menej ako 0,02 % a obsahuje určité množstvo nízkoteplotného rozpúšťadla (Li2O), je ideálnou surovinou pre elektrický porcelán, luxusný každodenný porcelán a umelecký porcelán.

(4) Kaolín Suzhou Yangshan, toto ložisko je hydrotermálna alterácia kaolínu.Chemické zloženie bahna Suzhou Yangshan s čistou textúrou je veľmi blízke teoretickému zloženiu kaolinitu. Obsah Al2O3 môže dosahovať až 39,0 %, má bielu farbu a jemné častice. Používa sa hlavne ako nosič katalyzátorov a chemické suroviny.

(5) Hepu Kaolín. Ide o zvetrané zvyškové ložisko kaolínu. Používa sa hlavne ako surovina na stavebnú keramiku.

(6) Severský uhoľný rad Kaolín. Je to sedimentárny kaolinit, ktorý sa v mojej krajine vyskytuje najmä v oblastiach ťažby uhlia a možno ho použiť v stavebníctve, v náteroch, farbách a papierenských náteroch – v zemine na báze uhlia.

Vyššie uvedených šesť hlavných výrobných oblastí predstavuje viac ako 80 % produkcie Číny a je tiež významným zástupcom z hľadiska typov zdrojov.

03Use

Kaolín má široké využitie, najmä vďaka svojej plasticite, priľnavosti, určitej pevnosti za sucha, spekacím vlastnostiam a belosti po vypálení, vďaka čomu je hlavnou surovinou na výrobu keramiky; je biely, mäkký, vysoko dispergovateľný a adsorbovateľný. Jeho vynikajúce procesné vlastnosti, ako sú chemické vlastnosti a chemická náhodnosť, ho robia široko používaným v papierenskom priemysle. Okrem toho sa kaolín široko používa aj v priemyselných odvetviach, ako sú gumárenstvo, plasty, žiaruvzdorné materiály a rafinácia ropy, ako aj v najmodernejších technológiách v poľnohospodárstve a národnej obrane. Používa sa hlavne v keramickom priemysle, náteroch, žiaruvzdorných materiáloch, výrobe papiera, farieb, gumy, vysokokvalitného porcelánu, drôtoch a kábloch, priemyselných plastoch, plnivách v chemickom priemysle, atramentoch, potravinách, kozmetike, liekoch atď., pričom nahrádza litopón a časť titánu vo farbách a náteroch, biely prášok a iné drahé materiály.

04 Technológia spracovania

Na oddelenie neílových minerálov a organických látok, ako je kremeň, živec, sľuda, železné minerály, titánové minerály atď. v kaolíne a na výrobu kaolínových produktov, ktoré dokážu splniť potreby rôznych priemyselných oblastí, je okrem použitia gravitačnej separácie, flotácie, magnetickej separácie atď. na čistenie a odstránenie nečistôt z kaolínu niekedy potrebné použiť aj metódy hlbokého spracovania, ako je chemické bielenie, ultrajemné odlupovanie, kalcinácia a povrchová úprava.

(1) Hydraulická klasifikácia

Hydraulická klasifikácia zahŕňa špirálovú klasifikáciu (oddelenie hrubého piesku +1 mm), klasifikáciu sedimentačnou nádržou (oddelenie jemného piesku +0,053 mm), klasifikáciu hydrocyklónom (oddelenie jemného piesku -0,053 mm), klasifikáciu odstredivým klasifikátorom alebo hydrocyklónom s malým priemerom (pre klasifikáciu ultrajemných častíc 0,002 – 0,010 mm).

(2) Vysoký gradient magnetickej separácie

Pomocou magnetického koncentrátora sa na odstránenie Fe2O3 a TiO2 z kaolínu a výrobu papierových povlakov a vysokokvalitných keramických surovín vytvára magnetické pole s intenzitou viac ako 1 600 kA/m.

(3) Selektívna flokulácia

Pridaním flokulantov sa selektívne oddelia nečistoty, ako je jemnozrnný kremeň, pyrit, alunit atď., čím sa vyrobí kaolín s povlakom z čepele. Medzi bežne používané flokulanty patrí hexametafosforečnan sodný, polyakrylamid amónny, vodné sklo atď.

(4) Chemické bielenie

Bieliace činidlá, ako napríklad poistný prášok, sa pridávajú na redukciu vysokovalentného železa v limonite a hematitu v kaolíne na rozpustné železnaté železo alebo sa pridávajú oxidačné činidlá na oxidáciu pyritu a farbiacich nečistôt na zlepšenie belosti kaolínu.

(5) Lúpanie

Vo vločkovacom stroji sa na dosiahnutie mlecieho efektu používajú jemné stredne veľké guľôčky, ktoré miešajú agregát kaolínu, čím sa častice kaolínového agregátu oddelia na tenké kryštály, čím vzniká kaolín s povlakom z čepele s veľkosťou častíc menšou ako 2 μm a obsahom viac ako 90 %.

(6) Kalcinácia

Pri kalcinácii pri teplote 800 – 1 000 ℃ kaolín stráca vodu, dochádza k fázovej premene a niektoré nečistoty sa odparujú, čo zlepšuje belosť a izoláciu kaolínu a používa sa na výrobu káblov a gumových a plastových plnív. Kalcinácia je nevyhnutnou metódou spracovania kaolínu na báze uhlia (tvrdého).

(7) Úprava povrchu

Kaolínová hlina je potiahnutá spojovacím činidlom atď., aby sa zvýšilo množstvo kaolínovej hliny pridanej do plastickej gumy, a používa sa na úpravu kaolínových ílových plnív pre gumové plasty.

Magnetická separácia je fyzikálna metóda separácie minerálov, ktorá sa široko používa v oblasti spracovania nerastov. Jej základným princípom je využitie magnetických rozdielov samotných minerálov na dosiahnutie separácie. Podľa magnetických vlastností minerálov možno magnetickú separáciu rozdeliť na silnú magnetickú separáciu, slabú magnetickú separáciu, reverznú magnetickú separáciu a vysokogradientovú magnetickú separáciu, aby sa splnili potreby rôznych minerálov. Zariadenia na spracovanie nerastov zahŕňajú najmä doskové magnetické separátory, vertikálne prstencové vysokogradientové magnetické separátory, elektromagnetické suspenzné vysokogradientové magnetické separátory, nízkoteplotné supravodivé magnetické separátory atď.

05 Prípady aplikácií spracovania nerastných surovín

Proces 1: Ak vezmeme ako príklad zahraničný kaolínový íl, medzi hlavné nečistoty v tejto vzorke patria oxid železa, oxid titaničitý a kremičitan železa. V surovej rude je obsah nečistôt Fe2O3 a TiO2 0,89 % a 0,17 %, pričom belosť dosahuje 67,29 %.

Aby sme tieto nečistoty efektívne odstránili, stanovili sme nasledujúci testovací plán: Najprv nechajte surovú rudu prejsť elektromagnetickým suspenzným magnetickým separátorom, kde sa uskutoční dva magnetické separačné procesy, hrubá separácia a jemná separácia, aby sa najprv odstránila väčšina nečistôt. Získaný koncentrát sa potom ďalej čistí supravodivým magnetickým separátorom, aby sa ďalej znížil obsah nečistôt a zlepšila sa kvalita kaolínu.

Vývojový diagram testu

Z výsledkov testov je zrejmé, že surovú rudu je možné oddeliť elektromagnetickou suspenziou + elektromagnetickou suspenziou + supravodivou magnetickou separáciou, čím sa získa kaolínový koncentrát s obsahom Fe2O3 0,35 % a belosťou 87,52 %.

Proces 2:Surová ruda sa podrobuje supravodivej magnetickej separácii 5T. Testovací proces je znázornený na obrázku 2 a výsledky testov sú uvedené v tabuľke 2.

OBR. 2 Experimentálny priebeh obohacovania

Surová ruda bola podrobená supravodivej magnetickej separácii 5T, čím sa získal kaolínový koncentrát s obsahom Fe2O3 0,40 %, Al2O3 22,92 %, SiO2 68,78 %, TiO2 0,10 %, CaO 1,90 %, belosťou 86,97 % a výťažkom 90,90 %.

Kaolín ako multifunkčná priemyselná surovina má široké možnosti využitia. Vďaka neustálemu pokroku vedy a techniky a trvalo udržateľnému rozvoju priemyslu bude kaolín hrať dôležitú úlohu vo viacerých oblastiach. V budúcnosti sa tešíme na ďalšie rozširovanie rozsahu použitia kaolínu prostredníctvom hlbšieho výskumu a technologických inovácií, dosiahnutie efektívnejšieho a udržateľnejšieho využívania a väčší príspevok k rozvoju ľudskej spoločnosti. Zároveň by sme mali venovať pozornosť aj environmentálnym problémom, ktoré môžu vzniknúť počas ťažby a spracovania kaolínu, a prijať aktívne opatrenia na zabezpečenie toho, aby racionálny rozvoj zdrojov kaolínu bol koordinovaný s ochranou životného prostredia.