[Enciclopedia della lavorazione dei minerali di Huate] Alla scoperta dei segreti del caolino: una splendida trasformazione dal terreno ai materiali ad alta tecnologia.

[Enciclopedia della lavorazione dei minerali di Huate] Alla scoperta dei segreti del caolino: una splendida trasformazione dal terreno ai materiali ad alta tecnologia.

Caolino è un minerale non metallico, un tipo di argilla e roccia argillosa composta principalmente daArgilla caolinitica. Per il suo colore bianco e la sua delicatezza, è anche chiamata terreno dolomitico. Prende il nome dal villaggio di Gaoling, a Jingdezhen, nella provincia di Jiangxi. Il suo caolino puro è bianco, delicato, morbido e terroso, e possiede buone proprietà fisiche e chimiche come plasticità e resistenza al fuoco. La sua composizione minerale è costituita principalmente da caolinite, halloysite, idromica, illite, montmorillonite, quarzo, feldspato e altri minerali.

Il caolino è un minerale argilloso comune e molto importante in natura. Si forma per alterazione meteorica del feldspato o di altri minerali silicatici presenti in rocce ignee e metamorfiche in ambienti acidi privi di metalli alcalini e alcalino-terrosi.

01 Gestione

Classificazione del suolo

I minerali contenuti nel caolino in natura si dividono principalmente in minerali argillosi e minerali non argillosi. Tra questi, i minerali argillosi comprendono principalmente la caolinite e piccole quantità di montmorillonite, mica e clorite; i minerali non argillosi comprendono principalmente feldspato, quarzo e minerali idrati, nonché alcuni minerali di ferro come ematite e rhosite, minerale di ferro, limonite, ecc., minerali di titanio come il rutilo, ecc. e materia organica come fibre vegetali, ecc. Sono principalmente i minerali argillosi a determinare le proprietà del caolino.

Classificazione delle cause

In base all'origine dei giacimenti di caolino e alle differenze nella geologia della mineralizzazione, nelle condizioni geografiche, nella scala del giacimento, nella morfologia del corpo minerario e nelle caratteristiche di giacitura, nonché ai componenti del materiale minerario riflessi nei diversi processi di mineralizzazione, il "Codice di esplorazione geologica delle miniere di caolino" suddividerà i giacimenti di caolino cinesi in tre tipi e sei sottotipi.

Tipo di alterazione atmosferica:Si suddivide ulteriormente in sottotipo di alterazione residua e sottotipo di alterazione per lisciviazione.

Tipo di alterazione idrotermale:Si suddivide ulteriormente in sottotipo di alterazione idrotermale e sottotipo di alterazione da sorgenti termali moderne.

Tipo sedimentario:Si suddivide in sottotipi sedimentari e sedimentario-di alterazione, e in un sottotipo di argillite caolinitica negli strati contenenti carbone.

Tipo industriale

In base alla genesi dei giacimenti di caolino, le "Specifiche per l'esplorazione geologica delle miniere di caolino" suddividono i giacimenti di caolino cinesi in tre tipologie e sei sottotipi, in base alle differenze nella geologia di mineralizzazione, alle condizioni geografiche, alla scala del giacimento, alla morfologia del corpo minerario e alle caratteristiche di giacitura, nonché ai componenti del materiale minerario riflessi dai diversi processi di mineralizzazione. In base alla loro tessitura, plasticità e frazione di massa di sabbia, vengono suddivisi in tre tipologie:

DifficileCaolino: Duro e non plastico, diventa plastico dopo essere stato frantumato e macinato.

MorbidoCaolino:Soffici, altamente plastici, frazione di massa sabbiosa <50%.

SandyCaolino:consistenza soffice, scarsa plasticità, frazione di massa della sabbia > 50%.

02 Origine

Le risorse minerarie di caolino della Cina si classificano tra le migliori al mondo, con 267 giacimenti minerari accertati e riserve accertate pari a 2,91 miliardi di tonnellate. Tra queste: le risorse di caolino da costruzione non carbonifero del mio paese si classificano al quinto posto nel mondo. Le riserve accertate ammontano a 1,468 miliardi di tonnellate, concentrate principalmente nelle province di Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan e Jiangsu, rappresentando l'84,55% delle riserve totali del paese; le riserve di caolino da costruzione (caolinite) contenenti carbone della Cina si classificano al primo posto nel mondo, con riserve accertate pari a 1,442 miliardi di tonnellate, distribuite principalmente a Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, Mongolia Interna, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi, ecc., tra cui il bacino carbonifero di Jungar nella Mongolia Interna possiede le maggiori risorse.

In Cina esistono cinque principali giacimenti di caolino:

(1) La città di Jiepai, nella contea di Hengyang, provincia di Hunan, è ricca di risorse minerarie. Le riserve di caolino, nefelina, feldspato e quarzo raggiungono i 200 milioni di tonnellate e sono presenti quasi 40 aziende minerarie e di lavorazione dei minerali. L'area mineraria di Dapailing (principalmente miniere di caolino) vanta una singola riserva mineraria di 80 milioni di tonnellate, che la colloca al primo posto in Asia. La produzione mineraria annua della città supera le 500.000 tonnellate, rifornendo centinaia di fabbriche di ceramica in tutto il paese.

(2) Caolino nella zona di Maoming. Il caolino presente nel bacino di Maoming è un deposito eluviale di roccia sedimentaria alterata. Il suo contenuto di quarzo e altre sabbie supera il 50%, per questo viene definito caolino sabbioso. Dal punto di vista dell'origine, il caolino di Maoming ha attraversato tre fasi di alterazione: trasporto, auto-macinazione e successiva alterazione. Il caolino è completamente alterato e si presenta in scaglie monolitiche con granulometria fine. Viene utilizzato principalmente come materia prima per i rivestimenti della carta.

(3) Il caolino di Longyan è un deposito residuo di caolino alterato. Poiché il contenuto di ferro è inferiore allo 0,3%, quello di titanio inferiore allo 0,02% e contiene una certa quantità di elemento solvente a bassa temperatura (Li2O), è una materia prima ideale per la porcellana elettrica, per gli oggetti di uso quotidiano di alta gamma e per la porcellana artistica.

(4) Caolino di Suzhou Yangshan, questo giacimento è caolino di alterazione idrotermale.La composizione chimica del fango di Suzhou Yangshan a tessitura pura è molto vicina alla composizione teorica della caolinite. Il contenuto di Al2O3 può raggiungere circa il 39,0%, con colore bianco e particelle fini. Viene utilizzato principalmente come supporto per catalizzatori e come materia prima chimica.

(5) Hepu Caolino. Si tratta di un deposito residuo di caolino alterato dagli agenti atmosferici. Viene utilizzato principalmente come materia prima per la produzione di ceramiche da costruzione.

(6) Serie di carbone settentrionale Caolino. Si tratta di una caolinite sedimentaria, diffusa principalmente nelle zone carbonifere del mio paese, e può essere utilizzata nell'edilizia, nei rivestimenti, nelle vernici e nei rivestimenti per la produzione della carta - terreno a base di carbone.

Le sei principali aree di produzione sopra menzionate rappresentano oltre l'80% della produzione cinese e sono anche le principali in termini di tipologie di risorse.

03Use

Il caolino ha una vasta gamma di utilizzi, principalmente grazie alla sua plasticità, adesione, una certa resistenza a secco, proprietà di sinterizzazione e bianchezza dopo la cottura, che lo rendono la principale materia prima per la produzione ceramica; è bianco, morbido, altamente disperdibile e assorbente. Le sue eccellenti proprietà di processo, come le proprietà chimiche e la casualità chimica, ne consentono un ampio utilizzo nell'industria cartaria. Inoltre, il caolino è ampiamente utilizzato anche in settori industriali come la gomma, la plastica, i materiali refrattari e la raffinazione del petrolio, nonché in tecnologie all'avanguardia in agricoltura e difesa nazionale. Viene utilizzato principalmente nell'industria ceramica, nei rivestimenti, nei materiali refrattari, nella produzione di carta, vernici, gomma, porcellana di alta qualità, fili e cavi, materie plastiche industriali, come riempitivo nell'industria chimica, inchiostri, alimenti, cosmetici, medicinali, ecc., in sostituzione del litopone e di parte del titanio in vernici e rivestimenti. Polvere bianca e altri materiali costosi.

04 Tecnologia di elaborazione

Al fine di separare i minerali non argillosi e la materia organica come quarzo, feldspato, mica, minerali di ferro, minerali di titanio, ecc. presenti nel caolino e produrre prodotti a base di caolino che soddisfino le esigenze di vari settori industriali, oltre alla separazione per gravità, alla flottazione, alla separazione magnetica, ecc. per purificare e rimuovere le impurità dal caolino, a volte è necessario utilizzare anche metodi di lavorazione più intensivi come lo sbiancamento chimico, la sfaldatura ultrafine, la calcinazione e la modifica superficiale per trattare il caolino.

(1) Classificazione idraulica

La classificazione idraulica comprende la classificazione a spirale (separazione di sabbia grossolana +1 mm), la classificazione in vasca di sedimentazione (separazione di sabbia fine +0,053 mm), la classificazione con idrociclone (separazione di sabbia fine -0,053 mm), il classificatore centrifugo o la classificazione con idrociclone di piccolo diametro (per la classificazione di particelle ultrafini da 0,002 a 0,010 mm).

(2) Separazione magnetica ad alto gradiente

Utilizzando concentratori magnetici, si genera un campo magnetico con un'intensità superiore a 1600 kA/m per rimuovere Fe2O3 e TiO2 dal caolino e produrre rivestimenti per carta e materie prime ceramiche di alta qualità.

(3) Flocculazione selettiva

Aggiungendo flocculanti, le impurità come quarzo a grana fine, pirite, alunite, ecc. vengono separate selettivamente per produrre caolino rivestito con lame. I flocculanti comunemente usati includono esametafosfato di sodio, poliacrilammide di ammonio, silicato di sodio, ecc.

(4) Sbiancamento chimico

Agenti sbiancanti come la polvere di assicurazione vengono aggiunti per ridurre il ferro ad alta valenza presente nella limonite e nell'ematite contenute nel caolino a ferro ferroso solubile, oppure vengono aggiunti ossidanti per ossidare la pirite e le impurità coloranti al fine di migliorare il candore del caolino.

(5) Pelare

Nella macchina per la laminazione, vengono utilizzate sfere di mescolamento a grana fine per produrre un effetto di macinazione, in modo che le particelle aggregate di caolino vengano separate in cristalli sottili, producendo caolino rivestito con lame con una granulometria inferiore a 2 μm e un contenuto superiore al 90%.

(6) Calcinazione

Quando calcinato a 800-1000 °C, il caolino perde acqua, si verifica una trasformazione di fase e alcune impurità si volatilizzano, il che migliora la bianchezza e l'isolamento del caolino e ne consente l'utilizzo nella produzione di cavi e cariche per gomma e plastica. La calcinazione è un metodo di lavorazione necessario per il caolino (duro) derivato dal carbone.

(7) Modifica della superficie

L'argilla caolinica viene rivestita con un agente accoppiante, ecc., per aumentare la quantità di argilla caolinica aggiunta alla gomma plastica e viene utilizzata per trattare i riempitivi di argilla caolinica per le materie plastiche gommose.

Tra i vari metodi, la separazione magnetica è una tecnica fisica di separazione dei minerali ampiamente utilizzata nel settore della lavorazione mineraria. Il suo principio fondamentale consiste nell'utilizzare le differenze magnetiche dei minerali stessi per ottenere la separazione. In base alle proprietà di magnetizzazione dei minerali, la separazione magnetica può essere suddivisa in separazione magnetica forte, separazione magnetica debole, separazione magnetica inversa e separazione magnetica ad alto gradiente, per soddisfare le esigenze di diversi minerali. Le apparecchiature per la lavorazione dei minerali includono principalmente separatori magnetici a piastre, separatori magnetici ad alto gradiente ad anello verticale, separatori magnetici ad alto gradiente a sospensione elettromagnetica, separatori magnetici superconduttori a bassa temperatura, ecc.

05 Casi applicativi della lavorazione dei minerali

Processo 1: Prendendo come esempio un'argilla caolinica di provenienza estera, le principali impurità presenti in questo campione includono ossido di ferro, ossido di titanio e silicato di ferro. Nel minerale grezzo, il contenuto di impurità di Fe2O3 e TiO2 è rispettivamente dello 0,89% e dello 0,17%, mentre la bianchezza raggiunge il 67,29%.

Al fine di rimuovere efficacemente queste impurità, abbiamo definito il seguente piano di test: innanzitutto, il minerale grezzo viene fatto passare attraverso un separatore magnetico a sospensione elettromagnetica per due processi di separazione magnetica, separazione grossolana e selezione fine, per rimuovere inizialmente la maggior parte delle impurità. Successivamente, il concentrato ottenuto viene ulteriormente purificato attraverso un separatore magnetico superconduttore per ridurre ulteriormente il contenuto di impurità e migliorare la qualità del caolino.

Diagramma di flusso del test

Dai risultati dei test si evince che il minerale grezzo può essere separato mediante separazione elettromagnetica in sospensione + separazione elettromagnetica in sospensione + separazione magnetica superconduttiva per ottenere un concentrato di caolino con Fe2O3 0,35% e bianchezza 87,52%.

Processo 2:Il minerale grezzo viene sottoposto a separazione magnetica superconduttiva a 5T. Il processo di prova è illustrato nella Figura 2, e i risultati sono riportati nella Tabella 2.

FIG. 2 Flusso sperimentale del processo di arricchimento

Il minerale grezzo è stato sottoposto a separazione magnetica superconduttiva a 5T per ottenere un concentrato di caolino con Fe2O3 0,40%, Al2O3 22,92%, SiO2 68,78%, TiO2 0,10%, CaO 1,90%, bianchezza 86,97% e una resa del 90,90%.

In quanto materia prima industriale multifunzionale, il caolino ha ampie prospettive di applicazione. Con il continuo progresso scientifico e tecnologico e lo sviluppo sostenibile del settore, il caolino svolgerà un ruolo importante in sempre più campi. In futuro, auspichiamo di ampliare ulteriormente il campo di applicazione del caolino attraverso una ricerca più approfondita e l'innovazione tecnologica, raggiungendo un utilizzo più efficiente e sostenibile e contribuendo in modo significativo allo sviluppo della società umana. Allo stesso tempo, dobbiamo prestare attenzione ai problemi ambientali che possono sorgere durante l'estrazione e la lavorazione del caolino e adottare misure concrete per garantire che lo sviluppo razionale delle risorse di caolino sia coordinato con la tutela dell'ambiente.