[Энциклопедия переработки минералов Huate] Раскрывая секреты каолина: великолепное превращение почвы в высокотехнологичные материалы.
Каолин Это неметаллический минерал, разновидность глины и глинистой породы, состоящая в основном изКаолинит — это глинистый минерал. Благодаря своему белому цвету и нежной текстуре его также называют доломитовой почвой. Название происходит от деревни Гаолин, Цзиндэчжэнь, провинция Цзянси. Чистый каолин в нем белый, нежный, мягкий и землистый, обладает хорошими физико-химическими свойствами, такими как пластичность и огнестойкость. Его минеральный состав в основном включает каолинит, галлуазит, гидрослюду, иллит, монтмориллонит, кварц, полевой шпат и другие минералы.
Каолин — распространённый и очень важный глинистый минерал в природе. Он образуется в результате выветривания полевого шпата или других силикатных минералов в магматических и метаморфических породах в кислой среде, лишённой щелочных и щелочноземельных металлов.
01 Классификация
Классификация почв
В природе каолин в основном состоит из глинистых и неглинистых минералов. К глинистым минералам относятся преимущественно каолинит и небольшое количество монтмориллонита, слюды и хлорита; к неглинистым минералам — полевой шпат, кварц и гидратированные минералы, а также некоторые железосодержащие минералы, такие как гематит и родит, железная руда, лимонит и др., титаносодержащие минералы, такие как рутил и др., и органические вещества, такие как растительные волокна и др. Именно глинистые минералы в основном определяют свойства каолина.
Классификация причин
Исходя из происхождения месторождений каолина и различий в геологии минерализации, географических условиях, масштабе месторождений, морфологии рудного тела и характеристиках его распространения, а также из состава рудного материала, отражающего различные процессы минерализации, «Кодекс геологической разведки каолиновых месторождений» делит месторождения каолина в Китае на три типа и шесть подтипов.
Тип выветривания:Далее он подразделяется на подтип остаточного выветривания и подтип выщелачивания в результате выветривания.
Тип гидротермальной альтерации:Далее он подразделяется на подтип гидротермального изменения и подтип изменения, вызванного современными горячими источниками.
Тип осадочных пород:Он подразделяется на осадочные и осадочно-выветренные подтипы, а также на каолинитовый глинистый подтип в угленосных пластах.
Промышленный тип
Исходя из происхождения месторождений каолина, «Технические условия геологической разведки каолиновых рудников» делят месторождения каолина в Китае на три типа и шесть подтипов в зависимости от различий в геологии минерализации, географических условиях, масштабе месторождения, морфологии рудного тела и характеристиках его распространения, а также состава рудного материала, отражающего различные процессы минерализации. В зависимости от текстуры, пластичности и массовой доли песка они делятся на три типа:
ЖесткийКаолин: Твёрдый и непластичный, становится пластичным после измельчения и раздавливания.
МягкийКаолин:Мягкая, высокопластичная, песчаная массовая доля <50%.
СэндиКаолин:Мягкая текстура, слабая пластичность, массовая доля песка > 50%.
02 Источник
Китайские запасы каолина занимают одно из ведущих мест в мире, насчитывая 267 доказанных месторождений и доказанные запасы в 2,91 миллиарда тонн. Среди них: запасы каолина, не связанного с углем, занимают пятое место в мире. Доказанные запасы составляют 1,468 миллиарда тонн, в основном сосредоточены в провинциях Гуандун, Шэньси, Фуцзянь, Цзянси, Хунань и Цзянсу, составляя 84,55% от общих запасов страны; запасы каолина (каолинита), связанного с углем, занимают первое место в мире, с доказанными запасами в 1,442 миллиарда тонн, в основном распределенными в Датуне, Хуайжэне, Шуочжоу, Шаньси, Джунгаре, Уде, Внутренней Монголии, Хуайбэе, Аньхуэй, Ханьчэне, Шэньси и др., причем наибольшие запасы сосредоточены в Джунгарском угольном месторождении во Внутренней Монголии.
В Китае находятся пять крупных месторождений каолина:
(1) Город Цзепай, уезд Хэнъян, провинция Хунань, богат минеральными ресурсами. Запасы каолина, нефелина, полевого шпата и кварца достигают 200 миллионов тонн, и здесь расположено около 40 горнодобывающих и перерабатывающих предприятий. Горнодобывающий район Дапайлин (в основном каолиновые рудники) имеет запасы одного рудника в 80 миллионов тонн, что является лучшим показателем в Азии. Годовой объем добычи в городе превышает 500 000 тонн, обеспечивая сотни керамических заводов по всей стране.
(2) Каолин в районе Маомин. Каолин, добываемый в бассейне Маомин, представляет собой осадочную породу, образовавшуюся в результате выветривания элювиального типа. Содержание кварца и других песчаных примесей превышает 50%, поэтому его называют песчаным каолином. По происхождению маоминский каолин прошел три стадии выветривания: транспортировку и самоизмельчение, а затем дальнейшее выветривание. Каолин полностью выветрился, и его пластинки в основном монолитные, с мелким размером частиц. В основном используется в качестве сырья для покрытий в бумажной промышленности.
(3) Лаунъяньский каолин представляет собой выветренный остаточный каолиновый осадок. Поскольку содержание железа составляет менее 0,3%, титана — менее 0,02%, а также в нем присутствует определенное количество низкотемпературного растворителя (Li2O), это идеальное сырье для электротехнического фарфора, высококачественного фарфора повседневного использования и художественного фарфора.
(4) Сачжоу Яншаньское каолиновое месторождение, это месторождение гидротермально измененного каолина.Химический состав сучжоуской Яншаньской глины с чистой текстурой очень близок к теоретическому составу каолинита. Содержание Al2O3 может достигать примерно 39,0%, глина имеет белый цвет и мелкодисперсную структуру. В основном используется в качестве носителя катализаторов и химического сырья.
(5) Хэпу Каолин. Это выветренные остатки каолина. В основном используется в качестве сырья для строительной керамики.
(6) Северная угольная серия Каолин. Это осадочный каолинит, в основном распространенный в угледобывающих районах моей страны, и может использоваться в строительстве, лакокрасочных материалах, красках и покрытиях для бумажной промышленности — это почва на угольной основе.
Упомянутые выше шесть основных производственных регионов обеспечивают более 80% объема производства Китая и являются также крупными представителями с точки зрения типов ресурсов.
03Уse
Каолин обладает широким спектром применения, главным образом благодаря своей пластичности, адгезии, определенной прочности в сухом состоянии, свойствам спекания и белизне после обжига, что делает его основным сырьем для производства керамики; он белый, мягкий, обладает высокой диспергируемостью и адсорбционными свойствами. Его превосходные технологические свойства, такие как химические характеристики и химическая хаотичность, обеспечивают его широкое использование в бумажной промышленности. Кроме того, каолин широко используется в таких отраслях промышленности, как производство резины, пластмасс, огнеупоров и нефтепереработка, а также в передовых технологиях сельского хозяйства и национальной обороны. В основном используется в керамической промышленности, покрытиях, огнеупорных материалах, бумажном производстве, красках, резине, высококачественном фарфоре, проводах и кабелях, промышленных пластмассах, наполнителях химической промышленности, чернилах, пищевой промышленности, косметике, медицине и т. д., заменяя литопон и часть титана в красках и покрытиях, а также в качестве белого порошка и других дорогостоящих материалов.
04 Технология обработки
Для отделения неглинистых минералов и органических веществ, таких как кварц, полевой шпат, слюда, железосодержащие минералы, титаносодержащие минералы и т. д., от каолина и производства каолиновой продукции, отвечающей потребностям различных отраслей промышленности, помимо гравитационной сепарации, флотации, магнитной сепарации и т. д. для очистки и удаления примесей из каолина, иногда также необходимо применять методы глубокой обработки, такие как химическое отбеливание, ультратонкое измельчение, прокаливание и модификация поверхности каолина.
(1) Гидравлическая классификация
Гидравлическая классификация включает спиральную классификацию (отделение крупнозернистого песка размером более 1 мм), классификацию в отстойнике (отделение мелкозернистого песка размером более 0,053 мм), гидроциклонную классификацию (отделение мелкозернистого песка размером менее 0,053 мм), центробежную классификацию или классификацию с помощью гидроциклона малого диаметра (для классификации ультрамелких частиц размером 0,002–0,010 мм).
(2) Высокоградиентная магнитная сепарация
С помощью магнитоконцентрирующих элементов из каолина создается напряженность магнитного поля более 1600 кА/м, что позволяет удалять Fe2O3 и TiO2 и получать бумажные покрытия и высококачественное керамическое сырье.
(3) Селективная флокуляция
Добавление флокулянтов позволяет избирательно отделять примеси, такие как мелкозернистый кварц, пирит, алунит и др., для получения каолина с покрытием из лезвия. В качестве флокулянтов обычно используются гексаметафосфат натрия, полиакриламид аммония, жидкое стекло и др.
(4) Химическое отбеливание
Для восстановления высокоокисленного железа в лимоните и гематите, содержащихся в каолине, до растворимого двухвалентного железа добавляют отбеливающие вещества, такие как страховой порошок, или же добавляют окислители для окисления пирита и красящих примесей с целью повышения белизны каолина.
(5) Очистка
В хлопьевидной машине для перемешивания используются мелкодисперсные шарики, создающие эффект измельчения, благодаря чему частицы каолинового агрегата разделяются на тонкие кристаллы, в результате чего получается каолин, покрытый лезвием, с размером частиц менее 2 мкм и содержанием более 90%.
(6) Кальцинирование
При обжиге при температуре 800-1000℃ каолин теряет воду, происходит фазовое превращение, и некоторые примеси испаряются, что улучшает белизну и изоляционные свойства каолина и используется для производства кабелей, а также резиновых и пластиковых наполнителей. Обжиг является необходимым методом обработки твердого каолина на основе угля.
(7) Модификация поверхности
Каолиновую глину покрывают связующим агентом и т. д., чтобы увеличить количество каолиновой глины, добавляемой в пластиковую резину, и используют для обработки каолиновых наполнителей в резинопластиках.
Среди них магнитная сепарация — это физический метод разделения минералов, широко используемый в горнодобывающей промышленности. Ее основной принцип заключается в использовании магнитных различий самих минералов для достижения разделения. В зависимости от намагниченных свойств минералов магнитная сепарация может быть разделена на сильную магнитную сепарацию, слабую магнитную сепарацию, обратную магнитную сепарацию и высокоградиентную магнитную сепарацию в соответствии с потребностями различных минералов. Оборудование для горнодобывающей промышленности в основном включает пластинчатые магнитные сепараторы, вертикальные кольцевые высокоградиентные магнитные сепараторы, электромагнитные пульповые высокоградиентные магнитные сепараторы, низкотемпературные сверхпроводящие магнитные сепараторы и т. д.
05 Примеры применения в переработке минералов
Процесс 1: В качестве примера рассмотрим импортную каолиновую глину. Основные примеси в этом образце включают оксид железа, оксид титана и силикат железа. В исходной руде содержание примесей Fe2O3 и TiO2 составляет 0,89% и 0,17% соответственно, а белизна достигает 67,29%.
Для эффективного удаления этих примесей мы разработали следующий план испытаний: сначала сырую руду пропускали через электромагнитный шламовый магнитосепаратор в течение двух процессов магнитной сепарации — грубой и тонкой — для первоначального удаления большей части примесей. Затем полученный концентрат дополнительно очищали с помощью сверхпроводящего магнитосепаратора для дальнейшего снижения содержания примесей и улучшения качества каолина.
Блок-схема тестирования
Из результатов испытаний видно, что исходную руду можно разделить методом электромагнитной суспензии + электромагнитной суспензии + сверхпроводящей магнитной сепарации для получения каолинового концентрата с содержанием Fe2O3 0,35% и белизной 87,52%.
Процесс 2:Сырая руда подвергается сверхпроводящей магнитной сепарации при 5 Тл. Процесс испытания показан на рисунке 2, а результаты испытаний представлены в таблице 2.
Рис. 2. Экспериментальная схема процесса обогащения.
Сырая руда была подвергнута сверхпроводящей магнитной сепарации при 5 Тл для получения каолинового концентрата с содержанием Fe2O3 0,40%, Al2O3 22,92%, SiO2 68,78%, TiO2 0,10%, CaO 1,90%, белизной 86,97% и выходом 90,90%.
Каолин, как многофункциональное промышленное сырье, обладает широкими перспективами применения. Благодаря непрерывному развитию науки и техники и устойчивому развитию отрасли, каолин будет играть важную роль во многих областях. В будущем мы рассчитываем на дальнейшее расширение сферы применения каолина за счет более глубоких исследований и технологических инноваций, достижения более эффективного и устойчивого использования и внесения большего вклада в развитие человеческого общества. В то же время необходимо уделять внимание экологическим проблемам, которые могут возникнуть в процессе добычи и переработки каолина, и принимать активные меры для обеспечения того, чтобы рациональное использование ресурсов каолина было согласовано с защитой окружающей среды.
Дата публикации: 13 мая 2024 г.