[Huate Mineral Processing Encyclopedia] Afsløring af kaolins hemmeligheder: en smuk transformation fra jord til højteknologiske materialer

[Huate Mineral Processing Encyclopedia] Afsløring af kaolins hemmeligheder: en smuk transformation fra jord til højteknologiske materialer

Kaolin er et ikke-metallisk mineral, en slags ler og lersten, der hovedsageligt består afKaolinit-lermineraler. Fordi det er hvidt og delikat, kaldes det også dolomitjord. Det er opkaldt efter Gaoling Village, Jingdezhen, Jiangxi-provinsen. Dets rene kaolin er hvidt, delikat, blødt og jordagtigt og har gode fysiske og kemiske egenskaber såsom plasticitet og brandmodstand. Dets mineralsammensætning består hovedsageligt af kaolinit, halloysit, hydromica, illit, montmorillonit, kvarts, feldspat og andre mineraler.

Kaolin er et almindeligt og meget vigtigt lermineral i naturen. Det dannes ved forvitring af feldspat eller andre silikatmineraler i magmatiske og metamorfe bjergarter i sure medier, der mangler alkalimetaller og jordalkalimetaller.

01 Klassificering

Jordklassificering

Mineralerne i kaolin i naturen er hovedsageligt opdelt i lermineraler og ikke-lermineraler. Blandt dem omfatter lermineraler hovedsageligt kaolinitmineraler og en lille mængde montmorillonit, glimmer og klorit; ikke-lermineraler omfatter hovedsageligt feldspat, kvarts og hydrerede mineraler, samt nogle jernmineraler såsom hæmatit og rhosit, jernmalm, limonit osv., titanmineraler såsom rutil osv. og organisk materiale såsom plantefibre osv. Det er hovedsageligt lermineraler, der bestemmer kaolins egenskaber.

Årsagsklassificering

Baseret på oprindelsen af ​​kaolinforekomster og forskellene i mineraliseringsgeologi, geografiske forhold, forekomstskala, malmlegemets morfologi og forekomstkarakteristika, samt malmmaterialekomponenter, der afspejles i forskellige mineraliseringsprocesser, vil "Kaolinminens geologiske efterforskningskode" opdele Kinas kaolinforekomster i tre typer og seks undertyper.

Vejrbestandighedstype:Den er yderligere opdelt i undertypen for forvitringsrest og undertypen for forvitringsudvaskning.

Hydrotermisk ændringstype:Den er yderligere opdelt i undertypen hydrotermisk ændring og undertypen moderne varme kildeændring.

Sedimentær type:Den er opdelt i sedimentære og sedimentært-forvitrende undertyper og kaolinit-lersten-subtypen i kulførende lag.

Industriel type

Baseret på oprindelsen af ​​kaolinforekomster opdeler "Kaolin Mine Geological Exploration Specifications" Kinas kaolinforekomster i tre typer og seks undertyper i henhold til forskellene i mineraliseringsgeologi, geografiske forhold, forekomstskala, malmlegemets morfologi og forekomstkarakteristika samt malmmaterialekomponenter, der afspejles i forskellige mineraliseringsprocesser. I henhold til deres tekstur, plasticitet og sandets massefraktion er de opdelt i tre typer:

HårdKaolin: hård og ikke-plastisk, bliver til plastik efter at være blevet knust og formalet.

BlødKaolin:blød, meget plastisk, sandet massefraktion <50%.

SandetKaolin:blød tekstur, svag plasticitet, sandmassefraktion > 50%.

02 Oprindelse

Kinas kaolinmineralressourcer er blandt de største i verden med 267 påviste mineralforekomster og påviste reserver på 2,91 milliarder tons. Blandt dem er landets ikke-kulbaserede kaolinressourcer til byggeri den femtebedste i verden. De påviste reserver er 1,468 milliarder tons, hovedsageligt koncentreret i provinserne Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan og Jiangsu, hvilket tegner sig for 84,55% af landets samlede reserver. Kinas kulholdige kaolinreserver (kaolinit) til byggeri er den første i verden med påviste reserver på 1,442 milliarder tons, hovedsageligt fordelt i Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, Indre Mongoliet, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi osv., hvoraf Jungar-kulfeltet i Indre Mongoliet har de største ressourcer.

Der er fem store kaolinforekomster i Kina:

(1) Jiepai by, Hengyang amt, Hunan-provinsen er rig på mineralressourcer. Reserverne af kaolin, nefelin, feldspat og kvarts når op på 200 millioner tons, og der er næsten 40 minedrifts- og mineralforarbejdningsvirksomheder. Dapailing-mineområdet (primært kaolinminer) har en enkelt minereserve på 80 millioner tons, hvilket er den første i Asien. Byens årlige mineproduktion er på mere end 500.000 tons, hvilket forsyner hundredvis af keramikfabrikker over hele landet.

(2) Kaolin i Maoming-området. Kaolinmineralet i Maoming-bassinet er en sedimentær bjergart, der er forvitret og eluvial. Indholdet af kvarts og andet sand er over 50%, så det kaldes et sandigt kaolinmineral. Med hensyn til oprindelse har Maoming Kaolin gennemgået tre stadier af forvitringsrester - transport og selvslibning - og derefter forvitring. Kaolinen er fuldstændig forvitret, og waferne er hovedsageligt monolitiske med fine partikelstørrelser. Det bruges hovedsageligt som råmateriale til papirfremstillingsbelægninger.

(3) Longyan Kaolin er en forvitret resterende kaolinaflejring. Da jernindholdet er mindre end 0,3%, titanium er mindre end 0,02%, og det indeholder en vis mængde lavtemperaturopløsningsmiddel (Li2O), er det et ideelt råmateriale til elektrisk porcelæn, high-end daglig brug og kunstporcelæn.

(4) Suzhou Yangshan Kaolin, denne aflejring er hydrotermisk omdannet kaolin.Den kemiske sammensætning af Suzhou Yangshan-mudder med ren tekstur er meget tæt på den teoretiske sammensætning af kaolinit. Al2O3-indholdet kan være så højt som omkring 39,0%, med hvid farve og fine partikler. Anvendes hovedsageligt som katalysatorbærere og kemiske råmaterialer.

(5) Hepu Kaolin. Det er en forvitret resterende kaolinaflejring. Bruges hovedsageligt som råmateriale til bygningskeramik.

(6) Kaolin fra den nordlige kulserie. Det er en sedimentær kaolinit, der hovedsageligt findes i mit lands kulproducerende områder, og som kan bruges i byggeri, belægninger, maling og papirfremstillingsbelægninger - kulbaseret jord.

De ovennævnte seks store produktionsområder tegner sig for mere end 80 % af Kinas produktion og er også vigtige repræsentanter med hensyn til ressourcetyper.

03Use

Kaolin har en bred vifte af anvendelser, primært på grund af dets plasticitet, vedhæftning, en vis tørstyrke, sintringsegenskaber og efterbrændte hvidhed, hvilket gør det til det vigtigste råmateriale til keramikproduktion; det er hvidt, blødt, meget dispergerbart og adsorberbart. Dets fremragende procesegenskaber, såsom kemiske egenskaber og kemisk tilfældighed, gør det meget udbredt i papirindustrien. Derudover er kaolin også meget udbredt i industrisektorer som gummi, plast, ildfaste materialer og olieraffinering, samt i banebrydende teknologier inden for landbrug og nationalt forsvar. Det anvendes hovedsageligt i keramikindustrien, belægninger, ildfaste materialer, papirfremstilling, maling, gummi, porcelæn af høj kvalitet, ledninger og kabler, industriel plast, fyldstoffer i den kemiske industri, blæk, fødevarer, kosmetik, medicin osv., og erstatter lithopon og en del af titanium i maling og belægninger, hvidt pulver og andre dyre materialer.

04 Forarbejdningsteknologi

For at adskille ikke-lermineraler og organisk materiale såsom kvarts, feldspat, glimmer, jernmineraler, titanmineraler osv. i kaolin og producere kaolinprodukter, der kan opfylde behovene i forskellige industriområder, er det ud over at bruge tyngdekraftseparation, flotation, magnetisk separation osv. til at rense og fjerne urenheder fra kaolin nogle gange også nødvendigt at anvende dybdegående forarbejdningsmetoder såsom kemisk blegning, ultrafin afskalning, kalcinering og overflademodifikation til behandling af kaolin.

(1) Hydraulisk klassificering

Hydraulisk klassificering omfatter spiralklassificering (separation af +1 mm groft sand), sedimentationstankklassificering (separation af +0,053 mm fint sand), hydrocyklonklassificering (separation af -0,053 mm fint sand), centrifugalklassificering eller hydrocyklonklassificering med lille diameter (til klassificering af ultrafine partikler på 0,002-0,010 mm).

(2) Magnetisk separation med høj gradient

En magnetfeltstyrke på mere end 1.600 kA/m genereres ved at bruge magnetiske koncentratormedier til at fjerne Fe2O3 og TiO2 fra kaolin og producere papirbelægninger og keramiske råmaterialer af høj kvalitet.

(3) Selektiv flokkulering

Ved at tilsætte flokkuleringsmidler separeres urenheder som finkornet kvarts, pyrit, alunit osv. selektivt for at producere bladbelagt kaolin. Almindeligt anvendte flokkuleringsmidler omfatter natriumhexametafosfat, ammoniumpolyacrylamid, vandglas osv.

(4) Kemisk blegning

Blegemidler såsom forsikringspulver tilsættes for at reducere det højvalente jern i limonit og hæmatit i kaolin til opløseligt jern(II), eller oxidanter tilsættes for at oxidere pyrit og farvestoffer for at forbedre kaolins hvidhed.

(5) Afskalning

I afskalningsmaskinen anvendes fine, mellemstore kugler under omrøring for at frembringe en formalingseffekt, så kaolinaggregatpartiklerne adskilles i tynde krystaller, hvilket producerer bladbelagt kaolin med en partikelstørrelse på mindre end 2 μm og et indhold på mere end 90%.

(6) Kalcinering

Når kaolin kalcineres ved 800-1000 ℃, mister det vand, der sker fasetransformation, og nogle urenheder fordamper, hvilket forbedrer kaolins hvidhed og isolering, og det bruges til at producere kabler samt gummi- og plastfyldstoffer. Kalcinering er en nødvendig forarbejdningsmetode til kulbaseret (hård) kaolin.

(7) Overflademodifikation

Kaolinleret er belagt med et koblingsmiddel osv. for at øge mængden af ​​kaolinler, der tilsættes i plastikgummi, og bruges til at behandle kaolinlerfyldstoffer til gummiplast.

Blandt disse er magnetisk separation en fysisk mineralseparationsmetode, der er meget udbredt inden for mineralforarbejdning. Dens grundlæggende princip er at udnytte mineralernes magnetiske forskelle til at opnå separation. I henhold til mineralernes magnetiserede egenskaber kan magnetisk separation opdeles i stærk magnetisk separation, svag magnetisk separation, omvendt magnetisk separation og højgradient magnetisk separation for at imødekomme behovene hos forskellige mineraler. Mineralforarbejdningsudstyr omfatter hovedsageligt plademagnetiske separatorer, vertikale ringmagnetiske separatorer med høj gradient, elektromagnetiske opslæmningsmagnetiske separatorer med høj gradient, lavtemperatur superledende magnetiske separatorer osv.

05 Anvendelsessager til mineralforarbejdning

Proces 1: Hvis vi tager et fremmed kaolinler som eksempel, omfatter de vigtigste urenheder i denne prøve jernoxid, titanoxid og jernsilikat. I den rå malm er urenhedsindholdet af Fe2O3 og TiO2 henholdsvis 0,89% og 0,17%, mens hvidheden når 67,29%.

For effektivt at fjerne disse urenheder, fastlagde vi følgende testplan: Først føres den rå malm gennem en elektromagnetisk opslæmningsmagnetisk separator til to magnetiske separationsprocesser, grov separation og fin selektion, for i første omgang at fjerne de fleste urenhederne. Derefter renses det opnåede koncentrat yderligere gennem en superledende magnetisk separator for yderligere at reducere indholdet af urenheder og forbedre kvaliteten af ​​kaolin.

Testflowdiagram

Det fremgår af testresultaterne, at råmalmen kan separeres ved hjælp af elektromagnetisk opslæmning + elektromagnetisk opslæmning + superledende magnetisk separation for at opnå et kaolinkoncentratprodukt med 0,35 % Fe2O3 og en hvidhed på 87,52 %.

Proces 2:Rå malm gennemgår superledende 5T magnetisk separation. Testprocessen er vist i figur 2, og testresultaterne er vist i tabel 2.

FIG. 2 Eksperimentelt flow af opredning

Råmalmen blev underkastet superledende 5T magnetisk separation for at opnå et kaolinkoncentratprodukt med Fe₂O₃ 0,40%, Al₂O₃ 22,92%, SiO₂ 68,78%, TiO₂ 0,10%, CaO 1,90%, en hvidhed på 86,97% og et udbytte på 90,90%.

Som et multifunktionelt industrielt råmateriale har kaolin brede anvendelsesmuligheder. Med den fortsatte udvikling inden for videnskab og teknologi og den bæredygtige udvikling af industrien vil kaolin spille en vigtig rolle på flere områder. I fremtiden ser vi frem til yderligere at udvide kaolins anvendelsesområde gennem mere dybdegående forskning og teknologisk innovation, opnå en mere effektiv og bæredygtig udnyttelse og yde større bidrag til udviklingen af ​​det menneskelige samfund. Samtidig bør vi også være opmærksomme på de miljøproblemer, der kan opstå under minedrift og forarbejdning af kaolin, og træffe aktive foranstaltninger for at sikre, at den rationelle udvikling af kaolinressourcer koordineres med beskyttelsen af ​​det økologiske miljø.