[Huate mineraalide töötlemise entsüklopeedia] Kaoliini saladuste paljastamine: uhke muutumine mullast kõrgtehnoloogilisteks materjalideks

[Huate mineraalide töötlemise entsüklopeedia] Kaoliini saladuste paljastamine: uhke muutumine mullast kõrgtehnoloogilisteks materjalideks

Kaoliin on mittemetalliline mineraal, savi ja savikivimi liik, mis koosneb peamiseltKaoliniit-saavimunaal. Kuna see on valge ja õrn, nimetatakse seda ka dolomiitmullaks. See on nime saanud Gaolini küla järgi Jingdezheni linnas Jiangxi provintsis. Selle puhas kaoliin on valge, õrn, pehme ja muldne ning sellel on head füüsikalised ja keemilised omadused, nagu plastilisus ja tulekindlus. Selle mineraalne koostis koosneb peamiselt kaoliniidist, halloysisiidist, hüdromikaadist, illiitist, montmorilloniidist, kvartsist, päevakivist ja muudest mineraalidest.

Kaoliin on looduses levinud ja väga oluline savimineraal. See tekib päevakivi või teiste silikaatmineraalide murenemisel tard- ja moondekivimites happelises keskkonnas, kus puuduvad leelismetallid ja leelismuldmetallid.

01 Klassifikatsioon

Pinnase klassifikatsioon

Looduses kaoliinis leiduvad mineraalid jagunevad peamiselt savimineraalideks ja mittesavi mineraalideks. Savimineraalide hulka kuuluvad peamiselt kaoliniit ja väike kogus montmorilloniiti, vilgukivi ja kloriiti; mittesavi mineraalide hulka kuuluvad peamiselt päevakivi, kvarts ja hüdreeritud mineraalid, aga ka mõned raua mineraalid, näiteks hematiit ja rosiit, rauamaak, limoniit jne, titaan mineraalid, näiteks rutiil jne, ja orgaanilised ained, näiteks taimsed kiud jne. Kaoliini omadused määravad peamiselt savimineraalid.

Põhjuste klassifikatsioon

Hiina kaoliinimaardlate päritolu ning mineralisatsioonigeoloogia, geograafiliste tingimuste, maardla ulatuse, maagikeha morfoloogia ja esinemisomaduste ning erinevates mineralisatsiooniprotsessides kajastuvate maagimaterjali komponentide erinevuste põhjal jagatakse „Kaoliini kaevanduste geoloogilise uurimise eeskirjas“ Hiina kaoliinimaardlad kolmeks tüübiks ja kuueks alatüübiks.

Ilmastikukindluse tüüp:See jaguneb edasi ilmastikumõjude jääkide alatüübiks ja ilmastikumõjude leostumise alatüübiks.

Hüdrotermilise muutmise tüüp:See jaguneb edasi hüdrotermilise muundamise alatüübiks ja tänapäevaseks kuumaveeallika muundamise alatüübiks.

Settelise tüüp:See jaguneb setteliste ja settelise murenemisega alatüüpideks ning kaoliniidist savikivi alatüübiks kivisütt sisaldavates kihtides.

Tööstuslik tüüp

Kaoliinimaardlate tekkepõhjuse põhjal jagab "Kaoliini kaevanduste geoloogilise uurimise spetsifikatsioon" Hiina kaoliinimaardlad kolmeks tüübiks ja kuueks alatüübiks vastavalt mineralisatsioonigeoloogia, geograafiliste tingimuste, maardla ulatuse, maagikeha morfoloogia ja esinemisomaduste ning erinevate mineralisatsiooniprotsesside poolt kajastatud maagimaterjali komponentide erinevustele. Vastavalt nende tekstuurile, plastilisusele ja liiva massifraktsioonile jagunevad need kolmeks tüübiks:

RaskeKaoliin: kõva ja mitteplastiline, muutub plastseks pärast purustamist ja jahvatamist.

PehmeKaoliin:pehme, väga plastiline, liivane massifraktsioon <50%.

LiivaneKaoliin:pehme tekstuur, nõrk plastilisus, liiva massifraktsioon> 50%.

02 Päritolu

Hiina kaoliini maavarade poolest on riik maailma esirinnas, kus on 267 tõestatud maardlat ja tõestatud varud 2,91 miljardit tonni. Nende hulgas on: minu riigi mittesöe ehituskaoliini ressursid maailmas viiendal kohal. Tõestatud varud on 1,468 miljardit tonni, mis on koondunud peamiselt Guangdongi, Shaanxi, Fujiani, Jiangxi, Hunani ja Jiangsu provintsidesse, moodustades 84,55% riigi koguvarudest; Hiina söe sisaldava ehituskaoliini (kaoliniidi) varud on maailmas esirinnas, tõestatud varud on 1,442 miljardit tonni, mis on jaotunud peamiselt Datongi, Huaireni, Shuozhou, Shanxis, Jungaris, Wudas, Sise-Mongoolias, Huaibeis, Anhuis, Hanchengis, Shaanxis jne, millest Sise-Mongoolias asuval Jungari söeväljal on kõige rohkem ressursse.

Hiinas on viis suurt kaoliini leiukohta:

(1) Jiepai linn Hengyangi maakonnas Hunani provintsis on rikas maavarade poolest. Kaoliini, nefeliini, päevakivi ja kvartsi varud ulatuvad 200 miljoni tonnini ning riigis on ligi 40 kaevandus- ja mineraalide töötlemise ettevõtet. Dapailingi kaevanduspiirkonnas (peamiselt kaoliinikaevandused) on ühe kaevanduse varu 80 miljonit tonni, mis on Aasias esikohal. Linna aastane kaevandamistoodang on üle 500 000 tonni, varustades sadu keraamikatehaseid üle kogu riigi.

(2) Kaoliin Maomingi piirkonnas. Maomingi basseini kaoliinmineraal on settekivimi murenenud eluviaalne alamtüübi leiukoht. Selle kvartsi ja muu liiva sisaldus on üle 50%, seega nimetatakse seda liivaseks kaoliinmineraaliks. Päritolu poolest on Maomingi kaoliin läbinud kolm murenemisjäägi etappi – transpordi ja isejahvatamise – ning seejärel murenemise. Kaoliin on täielikult murenenud ja vahvlid on peamiselt monoliitsed, peeneteralised. Seda kasutatakse peamiselt paberikattematerjalide toorainena.

(3) Longyani kaoliin on murenenud jääkkaoliini leiukoht. Kuna rauasisaldus on alla 0,3%, titaani sisaldus alla 0,02% ja see sisaldab teatud koguses madala temperatuuriga lahustielementi (Li2O), on see ideaalne tooraine elektrilise portselani, igapäevaseks kasutamiseks mõeldud kallite toodete ja kunstilise portselani jaoks.

(4) Suzhou Yangshani kaoliin, see leiukoht on hüdrotermiliselt muundatud kaoliin.Puhta tekstuuriga Suzhou Yangshani muda keemiline koostis on väga lähedane kaoliniidi teoreetilisele koostisele. Al2O3 sisaldus võib ulatuda umbes 39,0%, värvus valge ja osakesed peened. Seda kasutatakse peamiselt katalüsaatorikandjatena ja keemiliste toorainetena.

(5) Hepu Kaoliin. See on murenenud kaoliini jääkmaardla. Kasutatakse peamiselt ehituskeraamika toorainena.

(6) Põhjapoolne kivisöe seeria Kaoliin. See on setteline kaoliniit, mis on levinud peamiselt minu riigi söetootmispiirkondades ja mida saab kasutada ehituses, katetes, värvides ja paberitootmise katetes – söepõhisel pinnasel.

Eespool mainitud kuus peamist tootmispiirkonda moodustavad üle 80% Hiina toodangust ning on ka ressursitüüpide poolest olulised esindajad.

03Use

Kaoliinil on lai kasutusala, peamiselt tänu oma plastilisusele, adhesioonile, teatud kuivtugevusele, paagutamisomadustele ja järelpõletamise valgesusele, mis teeb sellest keraamikatööstuse peamise tooraine; see on valge, pehme, kergesti dispergeeruv ja adsorbeeruv. Selle suurepärased töötlemisomadused, nagu keemilised omadused ja keemiline juhuslikkus, muudavad selle laialdaselt kasutatavaks paberitööstuses. Lisaks kasutatakse kaoliini laialdaselt ka tööstussektorites, nagu kummi, plast, tulekindlad materjalid ja nafta rafineerimine, samuti tipptehnoloogiates põllumajanduses ja riigikaitses. Seda kasutatakse peamiselt keraamikatööstuses, katetes, tulekindlates materjalides, paberitootmises, värvides, kummis, kõrgekvaliteedilises portselanis, juhtmetes ja kaablites, tööstusplastides, keemiatööstuse täiteainetes, tintides, toidus, kosmeetikas, ravimites jne, asendades litopooni ja osa titaanist värvides ja katetes, valge pulber ja muud kallid materjalid.

04 Töötlemistehnoloogia

Kaoliinist mittesavi mineraalide ja orgaaniliste ainete, näiteks kvartsi, päevakivi, vilgukivi, rauamaakide, titaanmineraalide jms eraldamiseks ja erinevate tööstusvaldkondade vajadustele vastavate kaoliinitoodete tootmiseks on lisaks gravitatsioonilise eraldamise, flotatsiooni, magnetilise eraldamise jms kasutamisele kaoliinist lisandite puhastamiseks ja eemaldamiseks mõnikord vaja kasutada ka sügavaid töötlemismeetodeid, nagu keemiline pleegitamine, ülipeen helvestamine, kaltsineerimine ja pinna modifitseerimine.

(1) Hüdrauliline klassifikatsioon

Hüdrauliline klassifikatsioon hõlmab spiraalklassifikatsiooni (+1 mm jämeda liiva eraldamine), settepaagi klassifikatsiooni (+0,053 mm peene liiva eraldamine), hüdrotsükloni klassifikatsiooni (-0,053 mm peene liiva eraldamine), tsentrifugaalklassifikatsiooni või väikese läbimõõduga hüdrotsükloni klassifikatsiooni (ülipeente osakeste 0,002–0,010 mm klassifitseerimiseks).

(2) Kõrge gradiendiga magnetiline eraldamine

Magnetvälja tugevus üle 1600 kA/m tekitatakse magnetilise kontsentraatori abil, et eemaldada kaoliinist Fe2O3 ja TiO2 ning toota paberikatteid ja kõrgekvaliteedilisi keraamilisi toormaterjale.

(3) Selektiivne flokulatsioon

Flokulantide lisamisega eraldatakse selektiivselt lisandid, nagu peeneteraline kvarts, püriit, aluniit jne, et saada labaga kaetud kaoliin. Tavaliselt kasutatavate flokulantide hulka kuuluvad naatriumheksametafosfaat, ammooniumpolüakrüülamiid, vesiklaas jne.

(4) Keemiline pleegitamine

Kaoliini limoniidi ja hematiidi kõrge valentse rauasisalduse vähendamiseks lahustuvaks raud(II)-ks lisatakse pleegitusaineid, näiteks kindlustuspulbrit, või püriidi oksüdeerimiseks ja värvaine lisanditeks, et parandada kaoliini valgesust.

(5) Koorimine

Helvestusmasinas kasutatakse peeneid keskmise suurusega segamiskuulikesi jahvatamisefekti tekitamiseks, nii et kaoliini agregaadiosakesed eraldatakse õhukesteks kristallideks, saades labaga kaetud kaoliini, mille osakeste suurus on alla 2 μm ja sisaldus üle 90%.

(6) Kaltsineerimine

800–1000 ℃ juures kaltsineerimisel kaotab kaoliin vett, toimub faasimuundumine ja mõned lisandid lenduvad, mis parandab kaoliini valgesust ja isolatsioonivõimet ning seda kasutatakse kaablite ning kummi- ja plasttäiteainete tootmiseks. Kaltsineerimine on kivisöel põhineva (kõva) kaoliini vajalik töötlemismeetod.

(7) Pinna modifitseerimine

Kaoliinsavi kaetakse sideainega jne, et suurendada plastkummile lisatava kaoliinsavi hulka, ja seda kasutatakse kummiplastide kaoliinsavi täiteainete töötlemiseks.

Nende hulgas on magnetiline eraldamine füüsikaline mineraalide eraldamise meetod, mida kasutatakse laialdaselt mineraalide töötlemise valdkonnas. Selle põhiprintsiip on mineraalide endi magnetiliste erinevuste kasutamine eraldamise saavutamiseks. Mineraalide magnetiseeritud omaduste järgi saab magnetilise eraldamise jagada tugevaks magnetiliseks eraldamiseks, nõrgaks magnetiliseks eraldamiseks, pöördmagnetiliseks eraldamiseks ja kõrge gradiendiga magnetiliseks eraldamiseks, et rahuldada erinevate mineraalide vajadusi. Mineraalide töötlemise seadmed hõlmavad peamiselt plaadimagnetilisi eraldajaid, vertikaalseid rõngaskõrge gradiendiga magnetilisi eraldajaid, elektromagnetilisi suspensioonikõrge gradiendiga magnetilisi eraldajaid, madala temperatuuriga ülijuhtivaid magnetilisi eraldajaid jne.

05 Maavarade töötlemise rakendusjuhud

Protsess 1: Näiteks võõrast kaoliinsavi puhul on selle proovi peamisteks lisanditeks raudoksiid, titaanoksiid ja raudsilikaat. Toores maagis on Fe2O3 ja TiO2 lisandite sisaldus vastavalt 0,89% ja 0,17%, samas kui valgesus ulatub 67,29%-ni.

Nende lisandite tõhusaks eemaldamiseks määrasime järgmise katseplaani: esiteks juhitakse toormaak läbi elektromagnetilise suspensioonmagnetseparaatori kahe magnetilise eraldusprotsessi jaoks – jämeda eraldamise ja peenselekteerimise –, et eemaldada esialgu suurem osa lisanditest. Seejärel puhastatakse saadud kontsentraat edasi ülijuhtiva magnetseparaatori abil, et veelgi vähendada lisandite sisaldust ja parandada kaoliini kvaliteeti.

Testi vooskeem

Katsetulemustest on näha, et toormaaki saab eraldada elektromagnetilise suspensiooni + elektromagnetilise suspensiooni + ülijuhtiva magnetilise eraldamise abil, saades kaoliinikontsentraadi, mille Fe2O3 sisaldus on 0,35% ja valgesus 87,52%.

Protsess 2:Toormaak läbib ülijuhtiva 5T magnetilise eraldamise. Katseprotsess on näidatud joonisel 2 ja katsetulemused tabelis 2.

JOONIS 2. Rikastamise eksperimentaalne voog

Toormaagile rakendati ülijuhtivat 5T magnetilist eraldamist, et saada kaoliinikontsentraat, mille sisaldused olid Fe2O3 0,40%, Al2O3 22,92%, SiO2 68,78%, TiO2 0,10%, CaO 1,90%, valgesus 86,97% ja saagis 90,90%.

Kaoliinil kui multifunktsionaalsel tööstuslikul toorainel on laialdased rakendusvõimalused. Teaduse ja tehnoloogia pideva arengu ning tööstuse säästva arenguga mängib kaoliin olulist rolli üha enamates valdkondades. Tulevikus loodame kaoliini rakendusala veelgi laiendada põhjalikuma uurimistöö ja tehnoloogilise innovatsiooni kaudu, saavutades tõhusama ja säästvama kasutamise ning panustades inimühiskonna arengusse. Samal ajal peaksime pöörama tähelepanu ka kaoliini kaevandamise ja töötlemise käigus tekkida võivatele keskkonnaprobleemidele ning võtma aktiivseid meetmeid, et tagada kaoliiniressursside ratsionaalse arendamise kooskõlastamine ökoloogilise keskkonna kaitsega.