[Huate Ásványfeldolgozási Enciklopédia] A kaolin titkainak feltárása: egy lenyűgöző átalakulás a talajból a csúcstechnológiás anyagokká
Kaolin egy nemfémes ásvány, egyfajta agyag és agyagkőzet, amely főként a következőkből áll:Kaolinit agyagásványok. Fehér és finom állaga miatt dolomitos talajnak is nevezik. Nevét a Jiangxi tartománybeli Jingdezhen Gaoling falujáról kapta. Tiszta kaolinja fehér, finom, puha és földszerű, jó fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, mint például a képlékenység és a tűzállóság. Ásványi összetétele főként kaolinitból, halloysitból, hidromikából, illitből, montmorillonitból, kvarcból, földpátból és más ásványokból áll.
A kaolin egy gyakori és nagyon fontos agyagásvány a természetben. Magmás és metamorf kőzetekben földpát vagy más szilikátásványok mállásával keletkezik savas, alkálifém- és alkáliföldfém-mentes közegben.
01 Besorolás
Talajosztályozás
A természetben található kaolin ásványi anyagai főként agyagásványokra és nem agyagásványokra oszlanak. Az agyagásványok közé tartoznak főként a kaolinit ásványok, valamint kis mennyiségű montmorillonit, csillám és klorit; a nem agyagásványok közé főként a földpát, a kvarc és a hidratált ásványok, valamint néhány vasásvány, például a hematit és a rozit, a vasérc, a limonit stb., a titánásványok, például a rutil stb., és a szerves anyagok, például a növényi rostok stb. Főként az agyagásványok határozzák meg a kaolin tulajdonságait.
Ok osztályozása
A kaolinlerakódások eredete, valamint az ércesedési geológia, a földrajzi viszonyok, a lerakódási méretek, az érctest morfológiája és előfordulási jellemzői, valamint a különböző ércesedési folyamatokban tükröződő ércanyag-összetevők különbségei alapján a „Kaolinbánya Geológiai Kutatási Kódex” Kína kaolinlerakódásait három típusra és hat altípusra osztja.
Időjárásállóság típusa:Továbbá felosztják mállási maradvány altípusra és mállási kimosódási altípusra.
Hidrotermális átalakulás típusa:Továbbá hidrotermális altípusra és modern hőforrás altípusra oszlik.
Üledékes típus:Üledékes és üledékes mállásos altípusokra, valamint a széntartalmú rétegekben kaolinit agyagkő altípusra oszlik.
Ipari típus
A kaolinlelőhelyek keletkezése alapján a „Kaolinbánya Geológiai Kutatási Specifikációk” Kína kaolinlelőhelyeit három típusra és hat altípusra osztja az ércesedési geológia, a földrajzi viszonyok, a lelőhely mérete, az érctest morfológiája és előfordulási jellemzői, valamint a különböző ércesedési folyamatok által tükrözött ércanyag-összetevők közötti különbségek alapján. Textúrájuk, képlékenységük és a homok tömegaránya alapján három típusra oszthatók:
KeményKaolin: kemény és nem képlékeny, zúzás és őrlés után képlékenyé válik.
PuhaKaolin:puha, erősen képlékeny, homokos tömegarány <50%.
HomokosKaolin:puha textúra, gyenge képlékenység, homok tömegaránya> 50%.
02 Származás
Kína kaolin ásványvagyona a világ élvonalába tartozik 267 bizonyított ásványlelőhellyel és 2,91 milliárd tonna bizonyított tartalékkal. Ezek közül: országom nem szénalapú építési kaolin-készlete a világon az ötödik helyen áll. A bizonyított tartalék 1,468 milliárd tonna, amely főként Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan és Jiangsu tartományokban koncentrálódik, ami az ország teljes tartalékának 84,55%-át teszi ki; Kína széntartalmú építési kaolin (kaolinit) készlete a világ élvonalába tartozik 1,442 milliárd tonna bizonyított tartalékkal, amely főként Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, Belső-Mongólia, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi stb. tartományokban oszlik meg, amelyek közül a belső-mongóliai Jungar szénmező rendelkezik a legtöbb erőforrással.
Kínában öt nagyobb kaolinlelőhely található:
(1) A Hunan tartomány Hengyang megyéjében található Jiepai város ásványkincsekben gazdag. A kaolin, nefelin, földpát és kvarc készletei elérik a 200 millió tonnát, és közel 40 bányászati és ásványfeldolgozó vállalat működik. A Dapailing bányászati terület (főként kaolinbányák) egyetlen bányatartaléka 80 millió tonna, ami Ázsia első helyén áll. A város éves bányászati termelése meghaladja az 500 000 tonna, amely országszerte több száz kerámiagyárat lát el.
(2) Kaolin a Maoming területen. A Maoming-medencében található kaolin ásvány egy üledékes kőzet, mállott eluviális altípusú lelőhely. Kvarc- és egyéb homoktartalma meghaladja az 50%-ot, ezért homokos kaolin ásványnak nevezik. Eredetét tekintve a Maoming kaolin három mállási fázison ment keresztül – szállításon és önőrlésen –, majd málláson. A kaolin teljesen mállott, és a lemezek főként monolitikusak, finom szemcseméretűek. Főként papírgyártási bevonatok alapanyagaként használják.
(3) A Longyan kaolin egy mállott állapotban megmaradt kaolin lelőhely. Mivel a vastartalom kevesebb, mint 0,3%, a titántartalom kevesebb, mint 0,02%, és bizonyos mennyiségű alacsony hőmérsékletű oldószerelemet (Li2O) tartalmaz, ideális alapanyag elektromos porcelánhoz, luxus mindennapi használatra és művészi porcelánhoz.
(4) Suzhou Yangshan kaolin, ez a lerakódás hidrotermális úton átalakult kaolin.A tiszta textúrájú Suzhou Yangshan iszap kémiai összetétele nagyon közel áll a kaolinit elméleti összetételéhez. Az Al2O3-tartalom akár 39,0% is lehet, fehér színű és finom részecskékkel rendelkezik. Főleg katalizátorhordozóként és vegyipari alapanyagként használják.
(5) Hepu Kaolin. Ez egy mállott állapotban megmaradt kaolinlerakódás. Főként építőkerámia alapanyagaként használják.
(6) Északi szénsorozat, Kaolin. Ez egy üledékes kaolinit, amely főként hazám széntermelő területein található meg, és építőiparban, bevonatokban, festékekben és papírgyártási bevonatokban – szénalapú talajban – használható.
A fent említett hat fő termelési terület Kína termelésének több mint 80%-át teszi ki, és az erőforrástípusok tekintetében is jelentős képviselői.
03Use
A kaolin széles körben felhasználható, főként képlékenysége, tapadása, bizonyos száraz szilárdsága, szinterezési tulajdonságai és utóégetési fehérsége miatt, így a kerámiagyártás fő alapanyaga; fehér, puha, könnyen diszpergálható és adszorbeálható. Kiváló feldolgozási tulajdonságai, mint például a kémiai tulajdonságok és a kémiai véletlenszerűség, széles körben alkalmazzák a papíriparban. Ezenkívül a kaolint széles körben használják olyan ipari ágazatokban is, mint a gumi, műanyagok, tűzálló anyagok és kőolajfinomítás, valamint a mezőgazdaság és a nemzetvédelem élvonalbeli technológiáiban. Főként kerámiaiparban, bevonatokban, tűzálló anyagokban, papírgyártásban, festékekben, gumiban, kiváló minőségű porcelánban, vezetékekben és kábelekben, ipari műanyagokban, vegyipari töltőanyagokban, tintákban, élelmiszerekben, kozmetikumokban, gyógyszerekben stb. használják, a litopont és a titán egy részét helyettesítve festékekben és bevonatokban, fehér porként és más drága anyagokban.
04 Feldolgozási technológia
A kaolinban található nem agyagásványok és szerves anyagok, például kvarc, földpát, csillám, vasásványok, titánásványok stb. elválasztásához és olyan kaolintermékek előállításához, amelyek kielégítik a különféle ipari területek igényeit, a gravitációs elválasztás, flotáció, mágneses elválasztás stb. alkalmazása mellett a kaolin szennyeződéseinek tisztítására és eltávolítására néha mélyreható feldolgozási módszereket is alkalmazni kell, mint például kémiai fehérítés, ultrafinom pelyhesítés, kalcinálás és felületmódosítás a kaolin kezelésére.
(1) Hidraulikus osztályozás
A hidraulikai osztályozás magában foglalja a spirális osztályozást (+1 mm durva homok elválasztása), az ülepítő tartályos osztályozást (+0,053 mm finom homok elválasztása), a hidrociklonos osztályozást (-0,053 mm finom homok elválasztása), a centrifugális osztályozót vagy a kis átmérőjű hidrociklonos osztályozást (0,002-0,010 mm ultrafinom részecskeosztályozáshoz).
(2) Nagy gradiensű mágneses elválasztás
Több mint 1600 kA/m mágneses térerősséget hoznak létre mágneses koncentrátorközeg használatával, amellyel Fe2O3-at és TiO2-t távolítanak el a kaolinból, és papírbevonatokat, valamint kiváló minőségű kerámia alapanyagokat állítanak elő.
(3) Szelektív flokkuláció
Flokkulánsok hozzáadásával a szennyeződéseket, például a finomszemcsés kvarcot, piritet, alunitot stb. szelektíven elválasztják, így pengével bevont kaolint állítanak elő. A gyakran használt flokkulánsok közé tartozik a nátrium-hexametafoszfát, az ammónium-poliakrilamid, a vízüveg stb.
(4) Kémiai fehérítés
Fehérítőszereket, például biztosítási port adnak hozzá, hogy a kaolinban található limonitban és hematitban található nagy vegyértékű vasat oldható vas(II)-ionná redukálják, vagy oxidálószereket adnak hozzá a pirit és a festékszennyeződések oxidálására a kaolin fehérségének javítása érdekében.
(5) Hámozás
A pelyhesítőgépben finom, közepes méretű golyókat kevernek, amelyek őrlőhatást hoznak létre, így a kaolin aggregátum részecskéi vékony kristályokra válnak szét, így pengével bevont kaolint kapnak, amelynek részecskemérete kisebb, mint 2 μm, és tartalma több mint 90%.
(6) Kalcinálás
800-1000 ℃-on történő kalcináláskor a kaolin vizet veszít, fázisátalakulás következik be, és egyes szennyeződések elillannak, ami javítja a kaolin fehérségét és szigetelőképességét, és kábelek, valamint gumi és műanyag töltőanyagok gyártásához használják. A kalcinálás a szén alapú (kemény) kaolin szükséges feldolgozási módszere.
(7) Felületmódosítás
A kaolin agyagot egy kapcsolószerrel stb. bevonják, hogy növeljék a műanyag gumihoz hozzáadott kaolin agyag mennyiségét, és a gumi műanyagok kaolin agyag töltőanyagainak kezelésére használják.
Közülük a mágneses elválasztás egy fizikai ásványi elválasztási módszer, amelyet széles körben alkalmaznak az ásványfeldolgozás területén. Alapelve az ásványok mágneses különbségeinek felhasználása az elválasztás eléréséhez. Az ásványok mágnesezett tulajdonságai szerint a mágneses elválasztás erős mágneses elválasztásra, gyenge mágneses elválasztásra, fordított mágneses elválasztásra és nagy gradiensű mágneses elválasztásra osztható, hogy kielégítse a különböző ásványok igényeit. Az ásványfeldolgozó berendezések főként lemezes mágneses szeparátorokat, függőleges gyűrűs nagy gradiensű mágneses szeparátorokat, elektromágneses zagyos nagy gradiensű mágneses szeparátorokat, alacsony hőmérsékletű szupravezető mágneses szeparátorokat stb. tartalmaznak.
05 Ásványfeldolgozási alkalmazási esetek
1. folyamat: Egy külföldi kaolin agyagot tekintve, a minta fő szennyeződései a vas-oxid, a titán-oxid és a vas-szilikát. A nyersércben az Fe2O3 és a TiO2 szennyeződéstartalma 0,89%, illetve 0,17%, míg a fehérség eléri a 67,29%-ot.
Ezen szennyeződések hatékony eltávolítása érdekében a következő vizsgálati tervet határoztuk meg: Először a nyersércet egy elektromágneses zagyos mágneses szeparátoron vezetjük át két mágneses elválasztási folyamaton, durva elválasztáson és finom szelektáláson, hogy először a szennyeződések nagy részét eltávolítsuk. Ezután a kapott koncentrátumot egy szupravezető mágneses szeparátoron keresztül tovább tisztítjuk, hogy tovább csökkentsük a szennyeződés-tartalmat és javítsuk a kaolin minőségét.
Tesztelési folyamatábra
A teszteredményekből látható, hogy a nyersérc elektromágneses szuszpenzióval + elektromágneses szuszpenzióval + szupravezető mágneses elválasztással választható szét, így 0,35% Fe2O3-tartalmú és 87,52%-os fehérségű kaolinkoncentrátumot kapunk.
2. folyamat:A nyersércet szupravezető 5T mágneses szeparációnak vetik alá. A vizsgálati folyamatot a 2. ábra, a vizsgálati eredményeket pedig a 2. táblázat mutatja.
2. ÁBRA A dúsítás kísérleti folyamata
A nyersércet szupravezető 5T mágneses elválasztási eljárásnak vetették alá, így kaolinkoncentrátumot kaptak, amelynek összetétele: Fe2O3 0,40%, Al2O3 22,92%, SiO2 68,78%, TiO2 0,10%, CaO 1,90%, fehérsége 86,97%, hozama pedig 90,90%.
Többfunkciós ipari alapanyagként a kaolin széleskörű alkalmazási lehetőségekkel rendelkezik. A tudomány és a technológia folyamatos fejlődésével, valamint az ipar fenntartható fejlődésével a kaolin egyre több területen fog fontos szerepet játszani. A jövőben további kutatások és technológiai innovációk révén szeretnénk bővíteni a kaolin alkalmazási körét, hatékonyabb és fenntarthatóbb felhasználást elérni, és nagyobb mértékben hozzájárulni az emberi társadalom fejlődéséhez. Ugyanakkor figyelmet kell fordítanunk a kaolin bányászata és feldolgozása során felmerülő környezeti problémákra is, és aktív intézkedéseket kell tennünk annak biztosítására, hogy a kaolin-erőforrások racionális fejlesztése összhangban legyen az ökológiai környezet védelmével.
Közzététel ideje: 2024. május 13.