[Huate Mineral Processing Encyclopedia] Avslører kaolins hemmeligheter: en nydelig transformasjon fra jord til høyteknologiske materialer

[Huate Mineral Processing Encyclopedia] Avslører kaolins hemmeligheter: en nydelig transformasjon fra jord til høyteknologiske materialer

Kaolin er et ikke-metallisk mineral, en type leire og leirstein som hovedsakelig består avKaolinitt-leirmineraler. Fordi den er hvit og delikat, kalles den også dolomittjord. Den er oppkalt etter landsbyen Gaoling i Jingdezhen i Jiangxi-provinsen. Den rene kaolinen er hvit, delikat, myk og jordaktig, og har gode fysiske og kjemiske egenskaper som plastisitet og brannmotstand. Mineralsammensetningen består hovedsakelig av kaolinitt, halloysitt, hydromika, illitt, montmorillonitt, kvarts, feltspat og andre mineraler.

Kaolin er et vanlig og svært viktig leirmineral i naturen. Det dannes ved forvitring av feltspat eller andre silikatmineraler i magmatiske og metamorfe bergarter i sure medier som mangler alkalimetaller og jordalkalimetaller.

01 Klassifisering

Jordklassifisering

Mineralene som finnes i kaolin i naturen er hovedsakelig delt inn i leirmineraler og ikke-leirmineraler. Blant disse inkluderer leirmineraler hovedsakelig kaolinittmineraler og en liten mengde montmorillonitt, glimmer og kloritt; ikke-leirmineraler inkluderer hovedsakelig feltspat, kvarts og hydrerte mineraler, samt noen jernmineraler som hematitt og rhositt, jernmalm, limonitt, etc., titanmineraler som rutil, etc. og organisk materiale som plantefiber, etc. Det er hovedsakelig leirmineraler som bestemmer egenskapene til kaolin.

Årsaksklassifisering

Basert på opprinnelsen til kaolinforekomstene og basert på forskjellene i mineraliseringsgeologi, geografiske forhold, forekomstskala, malmkroppens morfologi og forekomstegenskaper, samt malmmaterialekomponenter som gjenspeiles i ulike mineraliseringsprosesser, vil "Kaolin Mine Geological Exploration Code" vise at Kinas kaolinforekomster er delt inn i tre typer og seks undertyper.

Forvitringstype:Den er videre delt inn i forvitringsrestundertype og forvitringsutvaskingsundertype.

Hydrotermisk endringstype:Den er videre delt inn i undertypen hydrotermisk endring og undertypen moderne endring av varme kilder.

Sedimentær type:Den er delt inn i sedimentære og sedimentært forvitringsundertyper og kaolinitt-leirsteinsundertype i kullførende lag.

Industriell type

Basert på opprinnelsen til kaolinforekomstene, deler «Kaolin Mine Geological Exploration Specifications» Kinas kaolinforekomster inn i tre typer og seks undertyper i henhold til forskjellene i mineraliseringsgeologi, geografiske forhold, forekomstskala, malmkroppens morfologi og forekomstegenskaper, og malmmaterialekomponenter reflektert av ulike mineraliseringsprosesser. I henhold til tekstur, plastisitet og massefraksjon av sand, er de delt inn i tre typer:

HardKaolin: hard og ikke-plastisk, blir plastisk etter å ha blitt knust og malt.

MykKaolin:myk, svært plastisk, sandaktig massefraksjon <50 %.

SandKaolin:myk tekstur, svak plastisitet, sandmassefraksjon > 50 %.

02 Opprinnelse

Kinas kaolinmineralressurser er blant de største i verden, med 267 påviste mineralforekomster og påviste reserver på 2,91 milliarder tonn. Blant disse er landets ikke-kullbaserte kaolinressurser for bygg og anlegg rangert som nummer fem i verden. De påviste reservene er 1,468 milliarder tonn, hovedsakelig konsentrert i provinsene Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan og Jiangsu, som står for 84,55 % av landets totale reserver. Kinas kullholdige kaolinreserver (kaolinitt) for bygg og anlegg er rangert som nummer én i verden, med påviste reserver på 1,442 milliarder tonn, hovedsakelig fordelt i Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, Indre Mongolia, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi, osv., hvorav Jungar-kullfeltet i Indre Mongolia har flest ressurser.

Det er fem store kaolinforekomster i Kina:

(1) Jiepai by i Hengyang fylke i Hunan-provinsen er rik på mineralressurser. Reservene av kaolin, nefelin, feltspat og kvarts når 200 millioner tonn, og det finnes nesten 40 gruve- og mineralforedlingsselskaper. Gruveområdet Dapailing (hovedsakelig kaolingruver) har en enkelt gruvereserve på 80 millioner tonn, som er den første i Asia. Byens årlige gruveproduksjon er på over 500 000 tonn, og forsyner hundrevis av keramikkfabrikker over hele landet.

(2) Kaolin i Maoming-området. Kaolinmineralet i Maoming-bassenget er en sedimentær bergart av forvitret eluvial subtype. Innholdet av kvarts og annen sand er over 50 %, så det kalles et sandholdig kaolinmineral. Når det gjelder opprinnelse, har Maoming kaolin gått gjennom tre stadier av forvitringsrester - transport og selvsliping - og deretter forvitring. Kaolinen er fullstendig forvitret, og waferene er hovedsakelig monolittiske med fin partikkelstørrelse. Brukes hovedsakelig som råmateriale for belegg til papirfremstilling.

(3) Longyan Kaolin er en forvitret restkaolinforekomst. Siden jerninnholdet er mindre enn 0,3 %, titaninnholdet er mindre enn 0,02 %, og det inneholder en viss mengde lavtemperaturløsemiddelelement (Li2O), er det et ideelt råmateriale for elektrisk porselen, avansert daglig bruk og kunstporselen.

(4) Suzhou Yangshan Kaolin, denne forekomsten er hydrotermisk endringskaolin.Den kjemiske sammensetningen av Suzhou Yangshan-mudder med ren tekstur er svært lik den teoretiske sammensetningen av kaolinitt. Al2O3-innholdet kan være så høyt som omtrent 39,0 %, med hvit farge og fine partikler. Brukes hovedsakelig som katalysatorbærere og kjemiske råvarer.

(5) Hepu Kaolin. Det er en forvitret kaolinrester. Brukes hovedsakelig som råmateriale for bygging av keramikk.

(6) Kaolin i den nordlige kullserien. Det er en sedimentær kaolinitt, hovedsakelig distribuert i landets kullproduserende områder, og kan brukes i konstruksjon, belegg, maling og papirfremstillingsbelegg – kullbasert jord.

De ovennevnte seks store produksjonsområdene står for mer enn 80 % av Kinas produksjon, og er også viktige representanter når det gjelder ressurstyper.

03Use

Kaolin har et bredt bruksområde, hovedsakelig på grunn av sin plastisitet, vedheft, en viss tørrstyrke, sintringsegenskaper og etterbrenningshvithet, noe som gjør det til det viktigste råmaterialet for keramikkproduksjon. Det er hvitt, mykt, svært dispergerbart og adsorberbart. De utmerkede prosessegenskapene, som kjemiske egenskaper og kjemisk tilfeldighet, gjør det mye brukt i papirindustrien. I tillegg er kaolin også mye brukt i industrisektorer som gummi, plast, ildfaste materialer og petroleumsraffinering, samt i banebrytende teknologier innen landbruk og nasjonalt forsvar. Brukes hovedsakelig i keramikkindustrien, belegg, ildfaste materialer, papirproduksjon, maling, gummi, høyverdig porselen, ledninger og kabler, industriell plast, fyllstoffer i kjemisk industri, blekk, mat, kosmetikk, medisiner osv., og erstatter litopon og deler av titan i maling og belegg, hvitt pulver og andre dyre materialer.

04 Prosesseringsteknologi

For å separere ikke-leiremineraler og organisk materiale som kvarts, feltspat, glimmer, jernmineraler, titanmineraler osv. i kaolin og produsere kaolinprodukter som kan dekke behovene til ulike industrifelt, er det i tillegg til å bruke gravitasjonsseparasjon, flotasjon, magnetisk separasjon osv. for å rense og fjerne urenheter fra kaolin, noen ganger også nødvendig å bruke dypprosesseringsmetoder som kjemisk bleking, ultrafin flaking, kalsinering og overflatemodifisering for å behandle kaolin.

(1) Hydraulisk klassifisering

Hydraulisk klassifisering inkluderer spiralklassifisering (separasjon av +1 mm grov sand), sedimentasjonstankklassifisering (separasjon av +0,053 mm fin sand), hydrosyklonklassifisering (separasjon av -0,053 mm fin sand), sentrifugalklassifisering eller hydrosyklonklassifisering med liten diameter (for klassifisering av ultrafine partikler på 0,002–0,010 mm).

(2) Magnetisk separasjon med høy gradient

Magnetisk feltstyrke på mer enn 1600 kA/m genereres ved å bruke magnetiske konsentratormedier for å fjerne Fe₂O₃ og TiO₂ fra kaolin og produsere papirbelegg og høyverdige keramiske råmaterialer.

(3) Selektiv flokkulering

Ved å tilsette flokkuleringsmidler separeres urenheter som finkornet kvarts, pyritt, alunitt osv. selektivt for å produsere bladbelagt kaolin. Vanlig brukte flokkuleringsmidler inkluderer natriumheksametafosfat, ammoniumpolyakrylamid, vannglass osv.

(4) Kjemisk bleking

Blekemidler som forsikringspulver tilsettes for å redusere det høyvalente jernet i limonitt og hematitt i kaolin til løselig jern(II), eller oksidasjonsmidler tilsettes for å oksidere pyritt og fargestoffurenheter for å forbedre kaolinens hvithet.

(5) Skrelling

I flakmaskinen brukes fine, mellomstore kuler under omrøring for å produsere en slipeeffekt, slik at kaolinaggregatpartiklene separeres til tynne krystaller, noe som produserer bladbelagt kaolin med en partikkelstørrelse på mindre enn 2 μm og et innhold på mer enn 90 %.

(6) Kalsinering

Når kaolin kalsineres ved 800–1000 ℃, mister det vann, fasetransformasjon skjer, og noen urenheter fordamper, noe som forbedrer hvitheten og isolasjonen til kaolin og brukes til å produsere kabler og fyllstoffer i gummi og plast. Kalsinering er en nødvendig prosesseringsmetode for kullbasert (hard) kaolin.

(7) Overflatemodifisering

Kaolinleiren er belagt med et koblingsmiddel, etc., for å øke mengden kaolinleire som tilsettes i plastgummi, og brukes til å behandle kaolinleirefyllstoffer for gummiplast.

Blant disse er magnetisk separasjon en fysisk mineralseparasjonsmetode som er mye brukt innen mineralforedling. Grunnprinsippet er å bruke de magnetiske forskjellene i mineralene selv for å oppnå separasjon. I henhold til mineralenes magnetiserte egenskaper kan magnetisk separasjon deles inn i sterk magnetisk separasjon, svak magnetisk separasjon, omvendt magnetisk separasjon og høygradient magnetisk separasjon for å møte behovene til forskjellige mineraler. Mineralforedlingsutstyr inkluderer hovedsakelig platemagnetiske separatorer, vertikale ringmagnetiske separatorer med høy gradient, elektromagnetiske oppslemmingsmagnetiske separatorer med høy gradient, lavtemperatur superledende magnetiske separatorer, etc.

05 Søknadssaker om mineralforedling

Prosess 1: Hvis vi tar en fremmed kaolinleire som eksempel, inkluderer de viktigste urenhetene i denne prøven jernoksid, titanoksid og jernsilikat. I råmalmen er urenhetsinnholdet av Fe₂O₃ og TiO₂ henholdsvis 0,89 % og 0,17 %, mens hvitheten når 67,29 %.

For å effektivt fjerne disse urenhetene, bestemte vi følgende testplan: Først føres råmalmen gjennom en elektromagnetisk oppslemningsmagnetisk separator for to magnetiske separasjonsprosesser, grovseparasjon og finseleksjon, for først å fjerne mesteparten av urenhetene. Deretter renses det oppnådde konsentratet ytterligere gjennom en superledende magnetisk separator for å redusere urenhetsinnholdet ytterligere og forbedre kvaliteten på kaolinen.

Testflytskjema

Det fremgår av testresultatene at råmalmen kan separeres ved hjelp av elektromagnetisk oppslemming + elektromagnetisk oppslemming + superledende magnetisk separasjon for å oppnå et kaolinkonsentratprodukt med 0,35 % Fe2O3 og en hvithet på 87,52 %.

Prosess 2:Råmalm gjennomgår superledende 5T magnetisk separasjon. Testprosessen er vist i figur 2, og testresultatene er vist i tabell 2.

FIG. 2 Eksperimentell flyt av benefisiering

Råmalmen ble utsatt for superledende 5T magnetisk separasjon for å oppnå et kaolinkonsentratprodukt med Fe₂O₃ 0,40 %, Al₂O₃ 22,92 %, SiO₂ 68,78 %, TiO₂ 0,10 %, CaO 1,90 %, hvithet 86,97 % og et utbytte på 90,90 %.

Som et multifunksjonelt industrielt råmateriale har kaolin brede anvendelsesmuligheter. Med kontinuerlig utvikling innen vitenskap og teknologi og bærekraftig utvikling av industrien, vil kaolin spille en viktig rolle på flere felt. I fremtiden ser vi frem til å utvide kaolins anvendelsesområde ytterligere gjennom mer dyptgående forskning og teknologisk innovasjon, oppnå mer effektiv og bærekraftig utnyttelse og gi større bidrag til utviklingen av det menneskelige samfunn. Samtidig bør vi også være oppmerksomme på miljøproblemene som kan oppstå under utvinning og foredling av kaolin, og iverksette aktive tiltak for å sikre at den rasjonelle utviklingen av kaolinressurser koordineres med beskyttelsen av det økologiske miljøet.