[Huate Mineral Processing Encyclopedia] Kaoliinin salaisuuksien paljastaminen: upea muodonmuutos maaperästä huipputeknologisiksi materiaaleiksi

[Huate Mineral Processing Encyclopedia] Kaoliinin salaisuuksien paljastaminen: upea muodonmuutos maaperästä huipputeknologisiksi materiaaleiksi

Kaoliini on epämetallinen mineraali, eräänlainen savi ja savikivi, joka koostuu pääasiassaKaoliniittisavimineraalit. Koska se on valkoista ja herkkä, sitä kutsutaan myös dolomiittimaaperäksi. Se on saanut nimensä Gaolingin kylästä Jingdezhenissä, Jiangxin maakunnassa. Sen puhdas kaoliini on valkoista, herkkä, pehmeä ja maanläheinen, ja sillä on hyvät fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, kuten plastisuus ja palonkestävyys. Sen mineraalikoostumus koostuu pääasiassa kaoliniitista, halloysiitista, hydromikista, illiitistä, montmorilloniitista, kvartsista, maasälvästä ja muista mineraaleista.

Kaoliini on yleinen ja erittäin tärkeä savimineraali luonnossa. Se muodostuu maasälvän tai muiden silikaattimineraalien rapautumisen seurauksena magma- ja metamorfisissa kivissä happamassa, alkali- ja maa-alkalimetalleja vailla olevassa väliaineessa.

01 Luokittelu

Maaperän luokittelu

Luonnossa esiintyvän kaoliinin sisältämät mineraalit jaetaan pääasiassa savimineraaleihin ja muihin mineraaleihin kuin savimineraaleihin. Savimineraaleihin kuuluvat pääasiassa kaoliniittimineraalit ja pieni määrä montmorilloniittia, kiillettä ja kloriittia; muihin mineraaleihin kuuluvat pääasiassa maasälpä, kvartsi ja hydratoituneet mineraalit sekä jotkut rautamineraalit, kuten hematiitti ja rosiitti, rautamalmi, limoniitti jne., titaanimineraalit, kuten rutiili jne., ja orgaaninen aines, kuten kasvikuitu jne. Kaoliinin ominaisuudet määräytyvät pääasiassa savimineraalien perusteella.

Syyn luokittelu

Kiinan kaoliiniesiintymät jaetaan kolmeen tyyppiin ja kuuteen alatyyppiin kaoliiniesiintymien alkuperän ja mineralisaatiogeologian, maantieteellisten olosuhteiden, esiintymän mittakaavan, malmirungon morfologian ja esiintymisominaisuuksien sekä eri mineralisaatioprosesseissa heijastuvien malmimateriaalikomponenttien erojen perusteella "Kaoliinikaivosten geologisen etsintäkoodissa".

Säänkestävyystyyppi:Se jaetaan edelleen rapautumisen jäännösalatyyppiin ja rapautumisen liukenemisen alatyyppiin.

Hydroterminen muutostyyppi:Se jaetaan edelleen hydrotermisten muutosten alatyyppiin ja nykyaikaisten kuumien lähteiden muutosten alatyyppiin.

Sedimenttityyppi:Se jaetaan sedimentti- ja sedimenttirapautumiseen perustuviin alatyyppeihin sekä kaoliniittisavikivialatyyppiin kivihiilipitoisissa kerrostumissa.

Teollinen tyyppi

Kaoliiniesiintymien synnyn perusteella "Kaolin Mine Geological Exploration Specifications" jakaa Kiinan kaoliiniesiintymät kolmeen tyyppiin ja kuuteen alatyyppiin mineralisaatiogeologian, maantieteellisten olosuhteiden, esiintymän mittakaavan, malmirungon morfologian ja esiintymisominaisuuksien sekä eri mineralisaatioprosessien heijastamien malmimateriaalikomponenttien erojen mukaan. Ne jaetaan kolmeen tyyppiin rakenteensa, plastisuutensa ja hiekan massaosuutensa mukaan:

KovaKaoliini: kova ja ei-muovinen, muuttuu muoviksi murskaamisen ja jauhamisen jälkeen.

PehmeäKaoliini:pehmeä, erittäin plastinen, hiekkainen massaosuus <50%.

HiekkainenKaoliini:pehmeä rakenne, heikko plastisuus, hiekan massaosuus> 50%.

02 Alkuperä

Kiinan kaoliinimineraalivarat ovat maailman kärjessä, ja niillä on 267 todistettua mineraaliesiintymää ja 2,91 miljardin tonnin todistetut varannot. Näistä maani kivihiilen ulkopuoliset rakennuskaoliinivarat ovat maailman viidenneksi suurimmat. Todistetut varannot ovat 1,468 miljardia tonnia, ja ne keskittyvät pääasiassa Guangdongin, Shaanxin, Fujianin, Jiangxin, Hunanin ja Jiangsun maakuntiin, mikä vastaa 84,55 % maan kokonaisvarannoista. Kiinan kivihiiltä sisältävä rakennuskaoliini (kaoliniitti) -varannot ovat maailman ensimmäiset, ja niiden todistetut varannot ovat 1,442 miljardia tonnia, ja ne jakautuvat pääasiassa Datongin, Huairenin, Shuozhoun, Shanxin, Jungarin, Wudan, Sisä-Mongolian, Huaibein, Anhuin, Hanchengin, Shaanxin jne. alueille. Sisä-Mongolian Jungarin hiilikentällä on eniten varoja.

Kiinassa on viisi suurta kaoliiniesiintymää:

(1) Jiepain kaupunki Hengyangin piirikunnassa Hunanin maakunnassa on rikas mineraalivaroiltaan. Kaoliinin, nefeliinin, maasälvän ja kvartsin varannot ovat 200 miljoonaa tonnia, ja kaivos- ja mineraalienkäsittelyyrityksiä on lähes 40. Dapailingin kaivosalueella (pääasiassa kaoliinikaivoksia) on yksi 80 miljoonan tonnin kaivosvaranto, mikä on Aasian suurin. Kaupungin vuosittainen kaivostuotanto on yli 500 000 tonnia, ja se toimittaa raaka-ainetta sadoille keramiikkatehtaille ympäri maata.

(2) Kaoliini Maomingin alueella. Maomingin altaan kaoliinimineraali on sedimenttikivilajin rapautunut eluviaaliesiintymä. Sen kvartsi- ja muun hiekan pitoisuus on yli 50 %, joten sitä kutsutaan hiekkaiseksi kaoliinimineraaliksi. Alkuperältään Maomingin kaoliini on käynyt läpi kolme rapautumisvaihetta – kuljetuksen ja itsejauhautumisen – ja sitten rapautumisen. Kaoliini on täysin rapautunut, ja kiekot ovat pääosin monoliittisia ja hienojakoisia. Sitä käytetään pääasiassa paperinvalmistuspinnoitteiden raaka-aineena.

(3) Longyanin kaoliini on rapautunut jäännöskaoliiniesiintymä. Koska rautapitoisuus on alle 0,3 %, titaanipitoisuus alle 0,02 % ja se sisältää tietyn määrän matalan lämpötilan liuotinta (Li2O), se on ihanteellinen raaka-aine sähköposliinille, huippuluokan päivittäiseen käyttöön ja taiteelliseen posliiniin.

(4) Suzhou Yangshanin kaoliini, tämä esiintymä on hydrotermisesti muuntunut kaoliini.Suzhoun Yangshanin mudan kemiallinen koostumus on puhdasrakenteinen ja hyvin lähellä kaoliniitin teoreettista koostumusta. Al2O3-pitoisuus voi olla jopa noin 39,0 %, väri valkoista ja hiukkaset hienojakoisia. Sitä käytetään pääasiassa katalyyttien kantajina ja kemiallisten raaka-aineiden valmistuksessa.

(5) Hepu Kaoliini. Se on rapautunut jäännöskaoliiniesiintymä. Käytetään pääasiassa rakennuskeramiikan raaka-aineena.

(6) Pohjoisen kivihiilisarja Kaoliini. Se on sedimenttinen kaoliniitti, jota esiintyy pääasiassa maani hiilentuotantoalueilla ja jota voidaan käyttää rakentamisessa, pinnoitteissa, maaleissa ja paperinvalmistuspinnoitteissa – hiilipohjaisessa maaperässä.

Edellä mainitut kuusi suurta tuotantoaluetta kattavat yli 80 % Kiinan tuotannosta ja ovat myös merkittäviä edustajia resurssityyppien suhteen.

03Use

Kaoliinilla on laaja käyttöalue, pääasiassa sen plastisuuden, tarttuvuuden, tietyn kuivalujuuden, sintrausominaisuuksien ja jälkipolttovalkoisuuden ansiosta, mikä tekee siitä keraamisten tuotteiden tärkeimmän raaka-aineen; se on valkoista, pehmeää, hyvin dispergoituvaa ja adsorboituvaa. Sen erinomaiset prosessiominaisuudet, kuten kemialliset ominaisuudet ja kemiallinen satunnaisuus, tekevät siitä laajalti käytetyn paperiteollisuudessa. Lisäksi kaoliinia käytetään laajalti myös teollisuudenaloilla, kuten kumissa, muoveissa, tulenkestävissä materiaaleissa ja öljynjalostuksessa, sekä huipputeknologiassa maataloudessa ja maanpuolustuksessa. Sitä käytetään pääasiassa keramiikkateollisuudessa, pinnoitteissa, tulenkestävissä materiaaleissa, paperinvalmistuksessa, maaleissa, kumissa, korkealaatuisessa posliinissa, johdoissa ja kaapeleissa, teollisuusmuovissa, kemianteollisuuden täyteaineissa, musteissa, elintarvikkeissa, kosmetiikassa, lääkkeissä jne., ja se korvaa litoponin ja osan titaanista maaleissa ja pinnoitteissa. Se on myös valkoinen jauhe ja muut kalliit materiaalit.

04 Käsittelytekniikka

Muiden kuin savimineraalien ja orgaanisen aineen, kuten kvartsin, maasälvän, kiilteen, rautamineraalien, titaanimineraalien jne. erottamiseksi kaoliinista ja kaoliinituotteiden valmistamiseksi, jotka voivat vastata eri teollisuudenalojen tarpeisiin, kaoliinin epäpuhtauksien puhdistamiseksi ja poistamiseksi painovoimaerotuksen, vaahdotuksen, magneettierotuksen jne. lisäksi on joskus tarpeen käyttää myös syväkäsittelymenetelmiä, kuten kemiallista valkaisua, ultrahienoa hiutaletta, kalsinointia ja pinnanmuokkausta kaoliinin käsittelyyn.

(1) Hydraulinen luokittelu

Hydraulinen luokittelu sisältää spiraaliluokituksen (yli 1 mm:n karkean hiekan erotus), laskeutussäiliöluokituksen (yli 0,053 mm:n hienon hiekan erotus), hydrosykloniluokituksen (-0,053 mm:n hienon hiekan erotus), keskipakoluokittimen tai pieniläpimittaisen hydrosykloniluokituksen (ultrapienten hiukkasten 0,002–0,010 mm:n luokitteluun).

(2) Korkean gradientin magneettinen erottelu

Yli 1 600 kA/m magneettikentän voimakkuus syntyy käyttämällä magneettista rikastusvälinettä Fe2O3:n ja TiO2:n poistamiseen kaoliinista ja paperipinnoitteiden sekä korkealaatuisten keraamisten raaka-aineiden tuottamiseen.

(3) Selektiivinen flokkulaatio

Lisäämällä flokkulantteja epäpuhtaudet, kuten hienorakeinen kvartsi, pyriitti, aluniitti jne., erotetaan selektiivisesti teräpäällysteisen kaoliinin tuottamiseksi. Yleisesti käytettyjä flokkulantteja ovat natriumheksametafosfaatti, ammoniumpolyakryyliamidi, vesilasi jne.

(4) Kemiallinen valkaisu

Valkaisuaineita, kuten vakuutusjauhetta, lisätään kaoliinin limoniitin ja hematiitin korkeavalenttisen raudan pelkistämiseksi liukoiseksi rauta(II)-ioniksi, tai hapettimia lisätään pyriitin ja värjäysaineepäpuhtauksien hapettamiseksi kaoliinin valkoisuuden parantamiseksi.

(5) Kuorinta

Hiutalekoneessa käytetään sekoittavia keskikokoisia kuulaita jauhatusvaikutuksen aikaansaamiseksi, jolloin kaoliinin murskehiukkaset erottuvat ohuiksi kiteiksi, jolloin saadaan teräpäällysteistä kaoliinia, jonka hiukkaskoko on alle 2 μm ja pitoisuus yli 90 %.

(6) Kalsinointi

Kun kaoliinia kalsinoidaan 800–1000 ℃:ssa, se menettää vettä, tapahtuu faasimuutosta ja jotkut epäpuhtaudet haihtuvat, mikä parantaa kaoliinin valkoisuutta ja eristyskykyä, ja sitä käytetään kaapeleiden sekä kumi- ja muovitäyteaineiden valmistuksessa. Kalsinointi on välttämätön prosessi hiilipohjaiselle (kovalle) kaoliinille.

(7) Pinnanmuokkaus

Kaoliinisavi päällystetään kytkentäaineella jne. muovikumiin lisättävän kaoliinisaven määrän lisäämiseksi, ja sitä käytetään kaoliinisavien täyteaineiden käsittelyyn kumimuoveissa.

Magneettinen erottelu on fysikaalinen mineraalien erotusmenetelmä, jota käytetään laajalti mineraalien käsittelyssä. Sen perusperiaatteena on hyödyntää mineraalien magneettisia eroja erottelun saavuttamiseksi. Mineraalien magnetoituneiden ominaisuuksien mukaan magneettinen erottelu voidaan jakaa vahvaan magneettiseen erotteluun, heikkoon magneettiseen erotteluun, käänteiseen magneettiseen erotteluun ja korkeagradienttiseen magneettiseen erotteluun erilaisten mineraalien tarpeiden täyttämiseksi. Mineraalien käsittelylaitteisiin kuuluvat pääasiassa levymagneettierottelijat, pystysuorat rengasmagneettierottelijat, sähkömagneettiset lietemagneettierottelijat ja matalan lämpötilan suprajohtavat magneettierottelijat.

05 Mineraalien käsittelyn sovellustapaukset

Prosessi 1: Esimerkkinä ulkomaisesta kaoliinisavesta tämän näytteen pääasialliset epäpuhtaudet ovat rautaoksidi, titaanioksidi ja rautasilikaatti. Raakamalmissa Fe2O3:n ja TiO2:n epäpuhtauspitoisuudet ovat 0,89 % ja 0,17 %, ja valkoisuusaste on 67,29 %.

Näiden epäpuhtauksien tehokkaaksi poistamiseksi määrittelimme seuraavan testisuunnitelman: Ensin raakamalmi johdetaan sähkömagneettisen lietemagneettierottelijan läpi kahdessa magneettisessa erotusprosessissa, karkeassa erottelussa ja hienoerottelussa, jotta suurin osa epäpuhtauksista poistuu aluksi. Sitten saatu rikaste puhdistetaan edelleen suprajohtavalla magneettierottelijalla epäpuhtauspitoisuuden vähentämiseksi ja kaoliinin laadun parantamiseksi.

Testivuokaavio

Testituloksista voidaan nähdä, että raakamalmi voidaan erottaa sähkömagneettisella lietteellä + sähkömagneettisella lietteellä + suprajohtavalla magneettierotuksella, jolloin saadaan kaoliinirikastetta, jonka Fe2O3-pitoisuus on 0,35 % ja valkoisuus 87,52 %.

Prosessi 2:Raakamalmi läpikäy suprajohtavan 5T magneettisen erottelun. Testiprosessi on esitetty kuvassa 2 ja testitulokset taulukossa 2.

KUVA 2 Rikastuksen kokeellinen kulku

Raakamalmi altistettiin suprajohtavalle 5T magneettierotukselle, jolloin saatiin kaoliinirikastetta, jonka pitoisuudet olivat Fe2O3 0,40 %, Al2O3 22,92 %, SiO2 68,78 %, TiO2 0,10 %, CaO 1,90 %, valkoisuus 86,97 % ja saanto 90,90 %.

Monitoimisena teollisuusraaka-aineena kaoliinilla on laajat käyttömahdollisuudet. Tieteen ja teknologian jatkuvan kehityksen sekä alan kestävän kehityksen myötä kaoliinilla on tärkeä rooli useilla aloilla. Tulevaisuudessa odotamme innolla kaoliinin käyttöalueen laajentamista entisestään perusteellisemman tutkimuksen ja teknologisen innovaation avulla, tehokkaamman ja kestävämmän hyödyntämisen saavuttamista sekä ihmisyhteiskunnan kehitykseen panostamista. Samalla meidän tulisi kiinnittää huomiota myös kaoliinin louhinnan ja jalostuksen aikana mahdollisesti ilmeneviin ympäristöongelmiin ja ryhtyä aktiivisiin toimiin sen varmistamiseksi, että kaoliinivarojen järkevä kehitys on koordinoitu ekologisen ympäristön suojelun kanssa.