[Енциклопедія з переробки корисних копалин Huate] Розкриття секретів каоліну: чудове перетворення ґрунту на високотехнологічні матеріали
Каолін це неметалевий мінерал, вид глини та глинистої породи, що складається переважно зГлинисті мінерали каолініту. Через свій білий колір та ніжність його також називають доломітовим ґрунтом. Він названий на честь села Гаолін, Цзіндечжень, провінція Цзянсі. Його чистий каолін білий, ніжний, м'який та землистий, має добрі фізичні та хімічні властивості, такі як пластичність та вогнестійкість. Його мінеральний склад в основному складається з каолініту, галлуазиту, гідрослюди, іліту, монтморилоніту, кварцу, польового шпату та інших мінералів.
Каолін — поширений і дуже важливий глинистий мінерал у природі. Він утворюється внаслідок вивітрювання польового шпату або інших силікатних мінералів у магматичних та метаморфічних породах у кислому середовищі, де відсутні лужні та лужноземельні метали.
01 Класифікація
Класифікація ґрунтів
Мінерали, що містяться в каоліні в природі, в основному поділяються на глинисті та неглинисті. Серед них глинисті мінерали включають переважно каолініт та невелику кількість монтморилоніту, слюди та хлориту; неглинисті мінерали включають переважно польовий шпат, кварц та гідратовані мінерали, а також деякі залізні мінерали, такі як гематит та розит, залізну руду, лімоніт тощо, титанові мінерали, такі як рутил тощо, та органічні речовини, такі як рослинне волокно тощо. Саме глинисті мінерали визначають властивості каоліну.
Класифікація причин
Виходячи з походження родовищ каоліну та відмінностей у геології зруденіння, географічних умовах, масштабах родовищ, морфології рудного тіла та характеристиках залягання, компонентах рудної речовини, що відображаються в різних процесах зруденіння, "Кодекс геологічної розвідки каолінових шахт" поділяє родовища каоліну Китаю на три типи та шість підтипів.
Тип вивітрювання:Він також поділяється на підтип вивітрювання залишків та підтип вивітрювання вилуговування.
Тип гідротермальної зміни:Він також поділяється на підтип гідротермальної зміни та підтип сучасної зміни гарячих джерел.
Осадовий тип:Він поділяється на осадовий та осадово-вивітрювальний підтипи та каолінітовий глинистий підтип у вуглевмісних товщах.
Промисловий тип
Виходячи з генезису родовищ каоліну, у «Геологорозвідувальних специфікаціях каолінових шахт» родовища каоліну Китаю поділяються на три типи та шість підтипів відповідно до відмінностей у геології зруденіння, географічних умовах, масштабах родовищ, морфології та характеристиках залягання рудного тіла, а також компонентів рудної речовини, що відображаються різними процесами зруденіння. Залежно від їхньої текстури, пластичності та масової частки піску вони поділяються на три типи:
ВажкоКаолін: твердий і непластичний, стає пластичним після подрібнення та подрібнення.
М'якийКаолін:м'який, високопластичний, піщаний, масова частка <50%.
СендіКаолін:м'яка текстура, слабка пластичність, масова частка піску > 50%.
02 Походження
Мінеральні ресурси каоліну в Китаї посідають одні з провідних місць у світі, маючи 267 підтверджених родовищ корисних копалин та підтверджені запаси 2,91 мільярда тонн. Серед них: невугільні будівельні ресурси каоліну моєї країни посідають п'яте місце у світі. Підтверджені запаси становлять 1,468 мільярда тонн, в основному зосереджені в провінціях Гуандун, Шеньсі, Фуцзянь, Цзянсі, Хунань та Цзянсу, що становить 84,55% від загальних запасів країни; запаси вугледобувного будівельного каоліну (каолініту) в Китаї посідають перше місце у світі, з підтвердженими запасами 1,442 мільярда тонн, в основному розподілені в Датуні, Хуайрені, Шуочжоу, Шаньсі, Джунгарі, Уді, Внутрішній Монголії, Хуайбеї, Аньхої, Ханьчені, Шеньсі тощо, серед яких найбільші ресурси має Джунгарський вугільний басейн у Внутрішній Монголії.
У Китаї є п'ять основних родовищ каоліну:
(1) Місто Цзепай, повіт Хен'ян, провінція Хунань, багате на мінеральні ресурси. Запаси каоліну, нефеліну, польового шпату та кварцу сягають 200 мільйонів тонн, і тут налічується майже 40 гірничодобувних та переробних компаній. Гірничодобувний район Дапайлін (переважно каолінові шахти) має єдиний запас шахти в 80 мільйонів тонн, що посідає перше місце в Азії. Річний обсяг видобутку в місті становить понад 500 000 тонн, що забезпечує сотні керамічних заводів по всій країні.
(2) Каолін у районі Маомін. Каолін у басейні Маомін — це осадова порода вивітреного елювіального підтипу родовища. Вміст кварцу та іншого піску становить понад 50%, тому його називають піщаним каоліном. За походженням, каолін Маомін пройшов три стадії вивітрювання залишків — транспортування та самоподрібнення — а потім вивітрювання. Каолін повністю вивітрюється, а пластини переважно монолітні з дрібним розміром частинок. В основному використовується як сировина для покриттів для виробництва паперу.
(3) Каолін Лун'янь — це вивітрене залишкове родовище каоліну. Оскільки вміст заліза становить менше 0,3%, титану – менше 0,02%, а також певну кількість низькотемпературного розчинника (Li2O), він є ідеальною сировиною для електропорцеляни, високоякісного повсякденного використання та художнього порцеляни.
(4) Сучжоу Яншань Каолін, це родовище гідротермально переробленого каоліну.Хімічний склад сучжоуського Яншанського мулу з чистою текстурою дуже близький до теоретичного складу каолініту. Вміст Al2O3 може сягати близько 39,0%, має білий колір та дрібні частинки. В основному використовується як носії каталізаторів та хімічна сировина.
(5) Каолін Хепу. Це вивітрене залишкове родовище каоліну. В основному використовується як сировина для будівельної кераміки.
(6) Північна вугільна серія Каолін. Це осадовий каолініт, поширений переважно у вуглевидобувних районах моєї країни, і може використовуватися в будівництві, покриттях, фарбах та папероробстві – ґрунт на основі вугілля.
Вищезгадані шість основних виробничих районів становлять понад 80% виробництва Китаю, а також є основними представниками з точки зору типів ресурсів.
03Уse
Каолін має широкий спектр застосування, головним чином завдяки своїй пластичності, адгезії, певній міцності в сухому стані, властивостям спікання та білизні після випалу, що робить його основною сировиною для виробництва кераміки; він білий, м'який, добре диспергований та адсорбований. Його чудові технологічні властивості, такі як хімічні властивості та хімічна хаотичність, роблять його широко використовуваним у паперовій промисловості. Крім того, каолін також широко використовується в таких промислових секторах, як виробництво гуми, пластмас, вогнетривів та нафтопереробка, а також у передових технологіях у сільському господарстві та національній обороні. В основному використовується в керамічній промисловості, покриттях, вогнетривких матеріалах, виробництві паперу, фарбах, гумі, високоякісному порцеляні, дротах та кабелях, промислових пластмасах, наповнювачах хімічної промисловості, чорнилах, харчових продуктах, косметиці, ліках тощо, замінюючи літопон та частину титану у фарбах та покриттях, білому порошку та інших дорогих матеріалах.
04 Технологія обробки
Для того, щоб розділити неглинисті мінерали та органічні речовини, такі як кварц, польовий шпат, слюда, залізні мінерали, титанові мінерали тощо, у каоліні та виробляти каолінові продукти, які можуть задовольнити потреби різних промислових галузей, окрім використання гравітаційного розділення, флотації, магнітного розділення тощо для очищення та видалення домішок з каоліну, іноді також необхідно використовувати методи глибокої обробки, такі як хімічне відбілювання, надтонке лущення, кальцинація та модифікація поверхні.
(1) Гідравлічна класифікація
Гідравлічна класифікація включає спіральну класифікацію (відділення грубого піску +1 мм), класифікацію відстійником (відділення дрібного піску +0,053 мм), класифікацію гідроциклонами (відділення дрібного піску -0,053 мм), класифікацію відцентровими класифікаторами або гідроциклонами малого діаметра (для класифікації надтонких частинок 0,002-0,010 мм).
(2) Високоградієнтна магнітна сепарація
Напруженість магнітного поля понад 1600 кА/м створюється за допомогою магнітних концентраторів для видалення Fe2O3 та TiO2 з каоліну та виробництва паперових покриттів і високоякісної керамічної сировини.
(3) Селективна флокуляція
Додаючи флокулянти, домішки, такі як дрібнозернистий кварц, пірит, алуніт тощо, вибірково відділяються для отримання каоліну з покриттям з лопатей. Зазвичай використовуються флокулянти, такі як гексаметафосфат натрію, поліакриламід амонію, рідке скло тощо.
(4) Хімічне відбілювання
Відбілювачі, такі як страховий порошок, додаються для відновлення високовалентного заліза в лімоніті та гематиту в каоліні до розчинного двовалентного заліза, або окислювачі додаються для окислення піриту та фарбувальних домішок для покращення білизни каоліну.
(5) Очищення
У лущильній машині для створення ефекту подрібнення використовуються дрібні кульки середнього розміру, завдяки чому частинки каолінового агрегату розділяються на тонкі кристали, утворюючи каолін з лезовим покриттям, розмір частинок якого менше 2 мкм та вмістом понад 90%.
(6) Кальцинація
При прожарюванні при температурі 800-1000℃ каолін втрачає воду, відбувається фазове перетворення, а деякі домішки випаровуються, що покращує білизну та ізоляцію каоліну, який використовується для виробництва кабелів, гумових і пластикових наповнювачів. Прожарювання є необхідним методом обробки вугільного (твердого) каоліну.
(7) Модифікація поверхні
Каолінову глину покривають сполучним агентом тощо, щоб збільшити кількість каолінової глини, що додається до пластичної гуми, і використовується для обробки каолінових глинистих наповнювачів для гумопластику.
Серед них магнітна сепарація – це метод фізичного розділення мінералів, який широко використовується в галузі переробки корисних копалин. Її основний принцип полягає у використанні магнітних відмінностей самих мінералів для досягнення розділення. Залежно від намагнічених властивостей мінералів, магнітну сепарацію можна розділити на сильну магнітну сепарацію, слабку магнітну сепарацію, зворотну магнітну сепарацію та високоградієнтну магнітну сепарацію для задоволення потреб різних мінералів. Обладнання для переробки корисних копалин в основному включає пластинчасті магнітні сепаратори, вертикальні кільцеві високоградієнтні магнітні сепаратори, електромагнітні шламові високоградієнтні магнітні сепаратори, низькотемпературні надпровідні магнітні сепаратори тощо.
05 Випадки застосування збагачення корисних копалин
Процес 1: Якщо взяти за приклад іноземну каолінову глину, то основними домішками в цьому зразку є оксид заліза, оксид титану та силікат заліза. У необробленій руді вміст домішок Fe2O3 та TiO2 становить 0,89% та 0,17% відповідно, а білизна досягає 67,29%.
Для ефективного видалення цих домішок ми визначили наступний план випробувань: спочатку пропускаємо сира руда через електромагнітний шламовий магнітний сепаратор для двох процесів магнітної сепарації: грубої та тонкої, щоб спочатку видалити більшу частину домішок. Потім отриманий концентрат додатково очищується за допомогою надпровідного магнітного сепаратора для подальшого зменшення вмісту домішок та покращення якості каоліну.
Блок-схема тестування
З результатів випробувань видно, що сиру руду можна розділити за допомогою електромагнітної суспензії + електромагнітної суспензії + надпровідної магнітної сепарації для отримання каолінового концентрату з вмістом Fe2O3 0,35% та білістю 87,52%.
Процес 2:Сира руда проходить надпровідну магнітну сепарацію 5T. Процес випробування показано на рисунку 2, а результати випробувань – у таблиці 2.
РИС. 2 Експериментальний процес збагачення
Сиру руду піддали надпровідній магнітній сепарації 5T для отримання каолінового концентрату з вмістом Fe2O3 0,40%, Al2O3 22,92%, SiO2 68,78%, TiO2 0,10%, CaO 1,90%, білістю 86,97% та виходом 90,90%.
Як багатофункціональна промислова сировина, каолін має широкі перспективи застосування. З постійним розвитком науки і техніки та сталим розвитком галузі, каолін відіграватиме важливу роль у багатьох галузях. У майбутньому ми прагнемо подальшого розширення сфери застосування каоліну шляхом більш поглиблених досліджень та технологічних інновацій, досягнення більш ефективного та сталого використання, а також внесення більшого внеску в розвиток людського суспільства. Водночас нам слід також звертати увагу на екологічні проблеми, які можуть виникнути під час видобутку та переробки каоліну, та вживати активних заходів для забезпечення узгодження раціонального розвитку ресурсів каоліну із захистом екологічного середовища.
Час публікації: 13 травня 2024 р.