[Enciklopedija predelave mineralov Huate] Razkrivanje skrivnosti kaolina: čudovita preobrazba iz zemlje v visokotehnološke materiale
Kaolin je nekovinski mineral, vrsta gline in glinaste kamnine, sestavljene predvsem izKaolinitni glinasti minerali. Ker je bele barve in občutljive barve, se imenuje tudi dolomitna prst. Ime je dobila po vasi Gaoling v Jingdezhenu v provinci Jiangxi. Njen čisti kaolin je bele barve, občutljive barve, mehak in zemeljske barve ter ima dobre fizikalne in kemijske lastnosti, kot sta plastičnost in ognjevarna odpornost. Njena mineralna sestava je sestavljena predvsem iz kaolinita, halojzita, hidrosljude, ilita, montmorilonita, kremena, feldspata in drugih mineralov.
Kaolin je v naravi pogost in zelo pomemben glineni mineral. Nastane z preperevanjem glinenca ali drugih silikatnih mineralov v magmatskih in metamorfnih kamninah v kislih medijih, ki ne vsebujejo alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin.
01 Klasifikacija
Klasifikacija tal
Minerali, ki jih kaolin v naravi vsebuje, se delijo predvsem na glinene in neglinene. Med njimi so glineni minerali predvsem kaolinit in majhna količina montmorilonita, sljude in klorita; neglineni minerali vključujejo predvsem glinenec, kremen in hidratizirane minerale, pa tudi nekatere železove minerale, kot sta hematit in rosit, železovo rudo, limonit itd., titanove minerale, kot je rutil itd., in organske snovi, kot so rastlinska vlakna itd. Lastnosti kaolina določajo predvsem glineni minerali.
Klasifikacija vzrokov
Glede na izvor nahajališč kaolina in glede na razlike v geologiji mineralizacije, geografskih razmerah, obsegu nahajališč, morfologiji rudnega telesa in značilnostih pojavljanja ter sestavinah rudnega materiala, ki se odražajo v različnih procesih mineralizacije, "Kodeks geoloških raziskovanj rudnikov kaolina" kitajska nahajališča kaolina razdeli na tri tipe in šest podtipov.
Vrsta preperevanja:Nadalje se deli na podtip preperevanja, ki je posledica ostankov, in podtip preperevanja, ki je posledica izpiranja.
Vrsta hidrotermalne spremembe:Nadalje se deli na podtip hidrotermalne alteracije in podtip sodobne alteracije vročih vrelcev.
Sedimentni tip:Deli se na sedimentne in sedimentno-preperevalne podtipe ter kaolinitni glinasti podtip v premogovnih plasteh.
Industrijski tip
Na podlagi nastanka nahajališč kaolina so v "Specifikacijah geoloških raziskav rudnika kaolina" kitajska nahajališča kaolina razdeljena na tri tipe in šest podtipov, glede na razlike v geologiji mineralizacije, geografskih pogojih, obsegu nahajališča, morfologiji in značilnostih pojavljanja rudnega telesa ter sestavinah rudnega materiala, ki jih odražajo različni procesi mineralizacije. Glede na njihovo teksturo, plastičnost in masni delež peska so razdeljena na tri tipe:
TrdoKaolin: trd in neplastičen, postane plastičen po drobljenju in mletju.
MehkoKaolin:mehak, zelo plastičen, peščen masni delež <50%.
PeščenaKaolin:mehka tekstura, šibka plastičnost, masni delež peska > 50 %.
02 Izvor
Kitajski kaolin se po mineralnih virih uvršča med vodilne na svetu, z 267 dokazanimi nahajališči mineralov in dokazanimi rezervami v višini 2,91 milijarde ton. Med njimi so: kitajski nepremogovni gradbeni kaolin na petem mestu na svetu. Dokazane rezerve znašajo 1,468 milijarde ton, večinoma skoncentrirane v provincah Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan in Jiangsu, kar predstavlja 84,55 % celotnih rezerv države; kitajske premogovne gradbene rezerve kaolina (kaolinita) so na prvem mestu na svetu z dokazanimi rezervami 1,442 milijarde ton, večinoma razporejene v provincah Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, Notranja Mongolija, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi itd., med katerimi ima največ virov premogovišče Jungar v Notranji Mongoliji.
Na Kitajskem je pet glavnih nahajališč kaolina:
(1) Mesto Jiepai v okrožju Hengyang v provinci Hunan je bogato z mineralnimi viri. Rezerve kaolina, nefelina, feldspata in kremena dosegajo 200 milijonov ton, obstaja pa skoraj 40 rudarskih in predelovalnih podjetij. Rudniško območje Dapailing (predvsem rudniki kaolina) ima eno samo rudniško rezervo 80 milijonov ton, kar je na prvem mestu v Aziji. Letna rudarska proizvodnja mesta znaša več kot 500.000 ton, kar oskrbuje stotine keramičnih tovarn po vsej državi.
(2) Kaolin na območju Maominga. Kaolin v porečju Maoming je sedimentna kamnina, preperela, eluvialna podvrsta nahajališča. Vsebuje več kot 50 % kremena in drugega peska, zato se imenuje peščeni kaolin. Glede na izvor je kaolin iz Maominga prestal tri faze preperevanja – transport in samomletje – in nato preperevanje. Kaolin je popolnoma preperel, rezine pa so večinoma monolitne z drobnimi delci. Uporablja se predvsem kot surovina za premaze za izdelavo papirja.
(3) Kaolin Longyan je preperelo nahajališče ostankov kaolina. Ker je vsebnost železa manjša od 0,3 %, titana manjša od 0,02 % in vsebuje določeno količino nizkotemperaturnega topila (Li2O), je idealna surovina za električni porcelan, visokokakovostni vsakodnevni porcelan in umetniški porcelan.
(4) Suzhou Yangshan Kaolin, to nahajališče je hidrotermalna predelava kaolina.Kemična sestava blata Suzhou Yangshan s čisto teksturo je zelo blizu teoretični sestavi kaolinita. Vsebnost Al2O3 lahko doseže približno 39,0 %, je bele barve in vsebuje drobne delce. Uporablja se predvsem kot nosilci katalizatorjev in kemične surovine.
(5) Hepu Kaolin. Gre za preperelo nahajališče ostankov kaolina. Uporablja se predvsem kot surovina za gradbeno keramiko.
(6) Severna serija premoga Kaolin. Je sedimentni kaolinit, ki je razširjen predvsem na območjih proizvodnje premoga v moji državi in se lahko uporablja v gradbeništvu, premazih, barvah in premazih za izdelavo papirja – zemlja na osnovi premoga.
Zgoraj omenjenih šest glavnih proizvodnih območij predstavlja več kot 80 % kitajske proizvodnje in so tudi pomembni predstavniki glede na vrste virov.
03Use
Kaolin ima široko paleto uporabe, predvsem zaradi svoje plastičnosti, oprijema, določene suhe trdnosti, lastnosti sintranja in beline po žganju, zaradi česar je glavna surovina za proizvodnjo keramike; je bel, mehak, zelo disperzibilen in adsorbirajoč. Zaradi svojih odličnih procesnih lastnosti, kot so kemijske lastnosti in kemijska naključnost, se pogosto uporablja v papirni industriji. Poleg tega se kaolin pogosto uporablja tudi v industrijskih sektorjih, kot so guma, plastika, ognjevzdržni materiali in rafiniranje nafte, pa tudi v najsodobnejših tehnologijah v kmetijstvu in nacionalni obrambi. Uporablja se predvsem v keramični industriji, premazih, ognjevzdržnih materialih, proizvodnji papirja, barvah, gumi, visokokakovostnem porcelanu, žicah in kablih, industrijski plastiki, polnilih v kemični industriji, črnilih, hrani, kozmetiki, zdravilih itd., kjer nadomešča litopon in del titana v barvah in premazih, belem prahu in drugih dragih materialih.
04 Tehnologija obdelave
Za ločevanje neglinastih mineralov in organskih snovi, kot so kremen, glinenec, sljuda, železovi minerali, titanovi minerali itd. v kaolinu in proizvodnjo kaolinskih izdelkov, ki lahko zadovoljijo potrebe različnih industrijskih področij, je poleg gravitacijskega ločevanja, flotacije, magnetnega ločevanja itd. za čiščenje in odstranjevanje nečistoč iz kaolina včasih potrebno uporabiti tudi metode globoke predelave, kot so kemično beljenje, ultrafino luščenje, kalcinacija in modifikacija površine za obdelavo kaolina.
(1) Hidravlična klasifikacija
Hidravlična klasifikacija vključuje spiralno klasifikacijo (ločevanje grobega peska +1 mm), klasifikacijo s sedimentacijskim rezervoarjem (ločevanje finega peska +0,053 mm), klasifikacijo s hidrocikloni (ločevanje finega peska -0,053 mm), centrifugalni klasifikator ali klasifikacijo s hidrocikloni majhnega premera (za klasifikacijo ultrafinih delcev 0,002–0,010 mm).
(2) Visokogradientna magnetna ločitev
Z uporabo magnetnih koncentratorjev za odstranjevanje Fe2O3 in TiO2 iz kaolina ter proizvodnjo papirnih premazov in visokokakovostnih keramičnih surovin se ustvari magnetna poljska jakost več kot 1600 kA/m.
(3) Selektivna flokulacija
Z dodajanjem flokulantov se nečistoče, kot so drobnozrni kremen, pirit, alunit itd., selektivno ločijo, da se dobi kaolin s prevleko iz lopatic. Pogosto uporabljeni flokulanti vključujejo natrijev heksametafosfat, amonijev poliakrilamid, vodno steklo itd.
(4) Kemično beljenje
Za redukcijo visokovalentnega železa v limonitu in hematita v kaolinu na topno železovo železo se dodajo belilna sredstva, kot je zavarovalni prah, ali pa se dodajo oksidanti za oksidacijo pirita in nečistoč pri barvanju, da se izboljša belina kaolina.
(5) Lupljenje
V stroju za luščenje se za mletje uporabljajo drobne kroglice srednje velikosti, ki ločijo delce kaolinskega agregata v tanke kristale, kar ustvari kaolin s prevleko iz lopatic, z velikostjo delcev manj kot 2 μm in vsebnostjo več kot 90 %.
(6) Kalcinacija
Pri kalcinaciji pri 800–1000 ℃ kaolin izgubi vodo, pride do fazne transformacije in nekatere nečistoče izhlapejo, kar izboljša belino in izolacijo kaolina ter se uporablja za proizvodnjo kablov ter gumijastih in plastičnih polnil. Kalcinacija je nujna metoda predelave kaolina na osnovi premoga (trdega).
(7) Modifikacija površine
Kaolinska glina je prevlečena s vezivnim sredstvom itd., da se poveča količina kaolinske gline, dodane plastični gumi, in se uporablja za obdelavo kaolinskih glinenih polnil za gumo in plastiko.
Med njimi je magnetna ločitev metoda fizikalnega ločevanja mineralov, ki se pogosto uporablja na področju predelave mineralov. Njeno osnovno načelo je uporaba magnetnih razlik med samimi minerali za doseganje ločitve. Glede na magnetizirane lastnosti mineralov lahko magnetno ločitev razdelimo na močno magnetno ločitev, šibko magnetno ločitev, reverzno magnetno ločitev in visokogradientno magnetno ločitev, da zadostimo potrebam različnih mineralov. Oprema za predelavo mineralov vključuje predvsem ploščne magnetne separatorje, vertikalne obročne visokogradientne magnetne separatorje, elektromagnetne visokogradientne magnetne separatorje z gnojevko, nizkotemperaturne superprevodne magnetne separatorje itd.
05 Primeri uporabe predelave mineralov
Postopek 1: Če za primer vzamemo tujo kaolinsko glino, so glavne nečistoče v tem vzorcu železov oksid, titanov oksid in železov silikat. V surovi rudi je vsebnost nečistoč Fe2O3 in TiO2 0,89 % oziroma 0,17 %, belina pa doseže 67,29 %.
Da bi učinkovito odstranili te nečistoče, smo določili naslednji načrt testiranja: Najprej surovo rudo spustimo skozi elektromagnetni magnetni separator z gnojevko, kjer izvedemo dva postopka magnetne ločitve, grobo ločevanje in fino selekcijo, da najprej odstranimo večino nečistoč. Nato dobljeni koncentrat dodatno prečistimo s superprevodnim magnetnim separatorjem, da dodatno zmanjšamo vsebnost nečistoč in izboljšamo kakovost kaolina.
Diagram poteka testiranja
Iz rezultatov preskusov je razvidno, da je mogoče surovo rudo ločiti z elektromagnetno suspenzijo + elektromagnetno suspenzijo + superprevodno magnetno ločitvijo, da dobimo koncentrat kaolina z 0,35 % Fe2O3 in belino 87,52 %.
Postopek 2:Surova ruda se loči s superprevodno magnetno ločitvijo 5T. Postopek testiranja je prikazan na sliki 2, rezultati testiranja pa v tabeli 2.
SLIKA 2 Eksperimentalni potek obogatitve
Surovo rudo smo podvrgli superprevodni magnetni separaciji 5T, da smo dobili kaolinski koncentrat z 0,40 % Fe2O3, 22,92 % Al2O3, 68,78 % SiO2, 0,10 % TiO2, 1,90 % CaO, belino 86,97 % in izkoristkom 90,90 %.
Kaolin kot večnamenska industrijska surovina ima široke možnosti uporabe. Z nenehnim napredkom znanosti in tehnologije ter trajnostnim razvojem industrije bo kaolin igral pomembno vlogo na več področjih. V prihodnosti se veselimo nadaljnje širitve področja uporabe kaolina s poglobljenimi raziskavami in tehnološkimi inovacijami, doseganja učinkovitejše in trajnostne uporabe ter večjega prispevka k razvoju človeške družbe. Hkrati bi morali biti pozorni tudi na okoljske probleme, ki se lahko pojavijo med rudarjenjem in predelavo kaolina, in sprejeti aktivne ukrepe za zagotovitev, da je racionalni razvoj virov kaolina usklajen z varstvom okolja.
Čas objave: 13. maj 2024