[Huate Mineral Processing Encyclopedia] Avslöjar kaolins hemligheter: en underbar förvandling från jord till högteknologiska material

[Huate Mineral Processing Encyclopedia] Avslöjar kaolins hemligheter: en underbar förvandling från jord till högteknologiska material

Kaolin är ett icke-metalliskt mineral, en sorts lera och lerbergart som huvudsakligen består avKaolinitlermineraler. Eftersom de är vita och delikata kallas de även dolomitiska jordar. De är uppkallade efter Gaoling Village, Jingdezhen, Jiangxi-provinsen. Dess rena kaolin är vit, delikat, mjuk och jordig och har goda fysikaliska och kemiska egenskaper såsom plasticitet och brandbeständighet. Dess mineralsammansättning består huvudsakligen av kaolinit, halloysit, hydromica, illit, montmorillonit, kvarts, fältspat och andra mineraler.

Kaolin är ett vanligt och mycket viktigt lermineral i naturen. Det bildas genom vittring av fältspat eller andra silikatmineral i magmatiska och metamorfa bergarter i sura medier som saknar alkalimetaller och alkaliska jordartsmetaller.

01 Klassificering

Jordklassificering

Mineralerna som finns i kaolin i naturen delas huvudsakligen in i lermineraler och icke-lermineraler. Bland dem finns främst kaolinit och en liten mängd montmorillonit, glimmer och klorit, medan icke-lermineraler främst inkluderar fältspat, kvarts och hydratiserade mineraler, samt vissa järnmineraler som hematit och rhosit, järnmalm, limonit, titanmineraler som rutil och organiskt material som växtfiber. Det är huvudsakligen lermineraler som bestämmer kaolins egenskaper.

Orsaksklassificering

Baserat på ursprunget för kaolinfyndigheter och baserat på skillnader i mineraliseringsgeologi, geografiska förhållanden, fyndighetens skala, malmkroppens morfologi och förekomstegenskaper, samt malmmaterialkomponenter som återspeglas i olika mineraliseringsprocesser, kommer "Kaolin Mine Geological Exploration Code" att dela Kinas kaolinfyndigheter in i tre typer och sex undertyper.

Väderbeständighetstyp:Den är vidare indelad i undertypen vittringsrest och undertypen vittringsurlakning.

Hydrotermisk förändringstyp:Den är vidare indelad i hydrotermisk förändringsundertyp och modern varma källors förändringsundertyp.

Sedimentär typ:Den är indelad i sedimentära och sedimentära vittringssubtyper och kaolinitlersten i kolhaltiga lager.

Industriell typ

Baserat på kaolinfyndigheternas uppkomst delar "Kaolin Mine Geological Exploration Specifications" in Kinas kaolinfyndigheter i tre typer och sex undertyper beroende på skillnader i mineraliseringsgeologi, geografiska förhållanden, fyndighetens skala, malmkroppens morfologi och förekomstegenskaper, samt malmmaterialkomponenter som återspeglas i olika mineraliseringsprocesser. Beroende på deras textur, plasticitet och sandens massfraktion delas de in i tre typer:

HårdKaolin: hård och icke-plastisk, blir plastisk efter att ha krossats och malts.

MjukKaolin:mjuk, mycket plastisk, sandig massfraktion <50 %.

SandigKaolin:mjuk textur, svag plasticitet, sandmassfraktion > 50 %.

02 Ursprung

Kinas kaolinmineralresurser rankas bland de största i världen, med 267 bevisade mineralfyndigheter och bevisade reserver på 2,91 miljarder ton. Bland dessa rankas landets kaolinresurser, som inte är från kol, femte i världen. De bevisade reserverna är 1,468 miljarder ton, huvudsakligen koncentrerade till provinserna Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan och Jiangsu, vilket motsvarar 84,55 % av landets totala reserver. Kinas kolhaltiga kaolinreserver (kaolinit) för byggindustrin rankas först i världen, med bevisade reserver på 1,442 miljarder ton, huvudsakligen fördelade i Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, Inre Mongoliet, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi, etc., bland vilka Jungar-kolfältet i Inre Mongoliet har de största resurserna.

Det finns fem stora kaolinfyndigheter i Kina:

(1) Jiepai stad, Hengyang län, Hunanprovinsen är rik på mineraltillgångar. Reserverna av kaolin, nefelin, fältspat och kvarts når 200 miljoner ton, och det finns nästan 40 gruv- och mineralbearbetningsföretag. Gruvområdet Dapailing (främst kaolingruvor) har en enda gruvreserv på 80 miljoner ton, vilket rankas först i Asien. Stadens årliga gruvproduktion är mer än 500 000 ton, vilket förser hundratals keramikfabriker över hela landet.

(2) Kaolin i Maoming-området. Kaolinmineralet i Maoming-bäckenet är en sedimentär bergart av vittrad eluvial subtyp. Dess kvarts- och annan sandhalt är större än 50 %, så det kallas sandigt kaolinmineral. Ursprungligen har Maoming-kaolin genomgått tre stadier av vittringsrester - transport och självmalning - och sedan vittring. Kaolinen är fullständigt vittrad, och skivorna är huvudsakligen monolitiska med fin partikelstorlek. Används huvudsakligen som råmaterial för papperstillverkningsbeläggningar.

(3) Longyan Kaolin är en väderbiten kvarvarande kaolinavlagring. Eftersom järnhalten är mindre än 0,3 %, titan är mindre än 0,02 % och det innehåller en viss mängd lågtemperaturlösningsmedel (Li2O), är det ett idealiskt råmaterial för elektriskt porslin, exklusivt dagligt bruk och konstnärligt porslin.

(4) Suzhou Yangshan Kaolin, denna fyndighet är hydrotermisk omvandlingskaolin.Den kemiska sammansättningen av Suzhou Yangshan-lera med ren textur ligger mycket nära den teoretiska sammansättningen av kaolinit. Al2O3-halten kan vara så hög som cirka 39,0 %, med vit färg och fina partiklar. Används huvudsakligen som katalysatorbärare och kemiska råmaterial.

(5) Hepu Kaolin. Det är en väderbiten restkaolinavlagring. Används huvudsakligen som råmaterial för byggnadskeramik.

(6) Kaolin i den nordliga kolserien. Det är en sedimentär kaolinit, huvudsakligen distribuerad i mitt lands kolproducerande områden, och kan användas i byggbranschen, beläggningar, färger och papperstillverkningsbeläggningar – kolbaserad jord.

De ovan nämnda sex stora produktionsområdena står för mer än 80 % av Kinas produktion och är också viktiga representanter när det gäller resurstyper.

03Use

Kaolin har ett brett användningsområde, främst på grund av dess plasticitet, vidhäftning, vissa torrstyrka, sintringsegenskaper och efterbrända vithet, vilket gör det till det viktigaste råmaterialet för keramikproduktion; det är vitt, mjukt, mycket dispergerbart och adsorberbart. Dess utmärkta processegenskaper, såsom kemiska egenskaper och kemisk slumpmässighet, gör det allmänt använt inom pappersindustrin. Dessutom används kaolin också flitigt inom industrisektorer som gummi, plast, eldfasta material och petroleumraffinering, samt inom banbrytande teknik inom jordbruk och nationellt försvar. Används främst inom keramikindustrin, beläggningar, eldfasta material, papperstillverkning, färg, gummi, högkvalitativt porslin, trådar och kablar, industriplaster, fyllmedel inom kemisk industri, tryckfärger, livsmedel, kosmetika, läkemedel etc., och ersätter litopon och en del av titan i färger och beläggningar, vitt pulver och andra dyra material.

04 Bearbetningsteknik

För att separera icke-lermineraler och organiskt material såsom kvarts, fältspat, glimmer, järnmineraler, titanmineraler etc. i kaolin och producera kaolinprodukter som kan möta behoven inom olika industriområden, är det, förutom att använda gravitationsseparation, flotation, magnetisk separation etc. för att rena och avlägsna föroreningar från kaolin, ibland också nödvändigt att använda djupgående bearbetningsmetoder såsom kemisk blekning, ultrafin flagning, kalcinering och ytmodifiering för att behandla kaolin.

(1) Hydraulisk klassificering

Hydraulisk klassificering inkluderar spiralklassificering (separation av +1 mm grov sand), sedimentationstankklassificering (separation av +0,053 mm fin sand), hydrocyklonklassificering (separation av -0,053 mm fin sand), centrifugalklassificering eller hydrocyklonklassificering med liten diameter (för klassificering av ultrafina partiklar på 0,002–0,010 mm).

(2) Magnetisk separation med hög gradient

Magnetfältstyrka på mer än 1 600 kA/m genereras genom att använda magnetiska koncentratormedier för att avlägsna Fe2O3 och TiO2 från kaolin och producera pappersbeläggningar och högkvalitativa keramiska råmaterial.

(3) Selektiv flockulering

Genom att tillsätta flockuleringsmedel separeras föroreningar som finkornig kvarts, pyrit, alunit etc. selektivt för att producera bladbelagd kaolin. Vanligt förekommande flockuleringsmedel inkluderar natriumhexametafosfat, ammoniumpolyakrylamid, vattenglas etc.

(4) Kemisk blekning

Blekmedel som försäkringspulver tillsätts för att reducera det högvalenta järnet i limonit och hematit i kaolin till lösligt järn(II), eller så tillsätts oxidationsmedel för att oxidera pyrit och färgföroreningar för att förbättra kaolins vithet.

(5) Skalning

I flingmaskinen används fina, medelstora bollar under omrörning för att skapa en malningseffekt, så att kaolinaggregatpartiklarna separeras till tunna kristaller, vilket producerar bladbelagd kaolin med en partikelstorlek på mindre än 2 μm och en halt på mer än 90 %.

(6) Kalcinering

Vid kalcinering vid 800-1000 ℃ förlorar kaolin vatten, fasomvandling sker och vissa föroreningar förångas, vilket förbättrar kaolins vithet och isolering och används för att producera kablar och gummi- och plastfyllmedel. Kalcinering är en nödvändig bearbetningsmetod för kolbaserad (hård) kaolin.

(7) Ytmodifiering

Kaolinleran beläggs med ett kopplingsmedel etc. för att öka mängden kaolinlera som tillsätts i plastgummi och används för att behandla kaolinlerfyllmedel för gummiplast.

Bland dessa är magnetisk separation en fysisk mineralseparationsmetod som används flitigt inom mineralbearbetning. Dess grundprincip är att använda mineralernas magnetiska skillnader för att uppnå separation. Enligt mineralernas magnetiserade egenskaper kan magnetisk separation delas in i stark magnetisk separation, svag magnetisk separation, omvänd magnetisk separation och höggradientmagnetisk separation för att möta behoven hos olika mineraler. Mineralbearbetningsutrustning inkluderar huvudsakligen plattmagnetiska separatorer, vertikala ringmagnetiska separatorer med hög gradient, elektromagnetiska uppslamningsmagnetiska separatorer med hög gradient, lågtemperatur supraledande magnetiska separatorer, etc.

05 Applikationsfall för mineralbearbetning

Process 1: Om man tar en utländsk kaolinlera som exempel, inkluderar de huvudsakliga föroreningarna i detta prov järnoxid, titanoxid och järnsilikat. I råmalmen är föroreningshalterna Fe2O3 och TiO2 0,89 % respektive 0,17 %, medan vitheten når 67,29 %.

För att effektivt avlägsna dessa föroreningar fastställde vi följande testplan: Först passerar vi råmalmen genom en elektromagnetisk uppslamningsmagnetseparator för två magnetiska separationsprocesser, grovseparation och finselektion, för att initialt avlägsna de flesta föroreningarna. Därefter renas det erhållna koncentratet ytterligare genom en supraledande magnetseparator för att ytterligare minska föroreningshalten och förbättra kaolinens kvalitet.

Testflödesschema

Av testresultaten framgår att råmalmen kan separeras med elektromagnetisk uppslamning + elektromagnetisk uppslamning + supraledande magnetisk separation för att erhålla en kaolinkoncentratprodukt med 0,35 % Fe2O3 och 87,52 %.

Process 2:Råmalm genomgår supraledande 5T magnetisk separation. Testprocessen visas i figur 2, och testresultaten visas i tabell 2.

FIG. 2 Experimentellt flöde av anrikning

Råmalmen utsattes för supraledande 5T magnetisk separation för att erhålla en kaolinkoncentratprodukt med Fe₂O₃ 0,40 %, Al₂O₃ 22,92 %, SiO₂ 68,78 %, TiO₂ 0,10 %, CaO 1,90 %, vithet 86,97 % och ett utbyte på 90,90 %.

Som ett multifunktionellt industriellt råmaterial har kaolin breda användningsmöjligheter. Med den kontinuerliga utvecklingen av vetenskap och teknik och den hållbara utvecklingen av industrin kommer kaolin att spela en viktig roll inom fler områden. I framtiden ser vi fram emot att ytterligare utöka kaolins tillämpningsområde genom mer djupgående forskning och teknisk innovation, uppnå ett mer effektivt och hållbart utnyttjande och ge större bidrag till det mänskliga samhällets utveckling. Samtidigt bör vi också vara uppmärksamma på de miljöproblem som kan uppstå vid utvinning och bearbetning av kaolin, och vidta aktiva åtgärder för att säkerställa att den rationella utvecklingen av kaolinresurser samordnas med skyddet av den ekologiska miljön.