Preparación y procesamiento de minerales

1. Beneficio de caolín

El proceso de beneficio del caolín consiste esencialmente en separar minerales de caolinita, minerales de haloisita y otros minerales arcillosos, y eliminar cuarzo, feldespato, mica y minerales no arcillosos. minerales como magnetita, limonita, hematita, pirolusita, duromanita, rutilo y otros minerales independientes no arcillosos. Se puede dividir en procesamiento de minerales secos y procesamiento de minerales húmedos.

(1) Beneficio en seco

El beneficio en seco es una tecnología de procesamiento simple y económica. El proceso general es:

Mineral en bruto → secado → trituración → Trituración →. Molienda → Eliminación de arena → Eliminación de hierro

El beneficio en seco puede ahorrar el proceso de deshidratación y secado del producto y reducir la pérdida de polvo fino. El proceso es corto y el costo de producción es bajo, lo que es adecuado para la sequía; y zonas con escasez de agua. Sin embargo, la calidad del producto se ve muy afectada por la calidad del mineral en bruto y es inestable.

(2) Beneficio húmedo

El proceso de beneficio húmedo incluye tres etapas: preparación del mineral, procesamiento del mineral y procesamiento del producto.

1. Etapa de preparación del mineral

Incluyendo operaciones de dosificación, trituración y trituración de lodo y dispersión. La lechada consiste en mezclar mineral de caolín crudo con agua y dispersante en una máquina mezcladora. La operación de lechada puede dispersar el mineral crudo, preparar una lechada de caolín de finura adecuada para la operación de clasificación y eliminar arena y grava grandes al mismo tiempo. En el proceso de separación húmeda del caolín, el mineral en bruto primero se convierte en una suspensión, de modo que los minerales se disocian en agua en forma de monómeros granulares. El tamaño de las partículas es de micras o incluso más pequeño. Para separar los minerales de caolinita de los minerales impuros (como cuarzo, feldespato, mica, pirita, ilmenita, etc.), las partículas de arcilla deben dividirse en tres tamaños de partículas: fina, media y gruesa. La interfaz de las partículas de caolín lleva cargas opuestas y las partículas se atraen entre sí para formar floculación. En este caso, es necesario agregar un dispersante apropiado para ionizar y adsorber en la superficie del caolín cargado, de modo que tengan la misma carga y. interactúan entre sí. Repulsión, en este momento el lodo se vuelve fluido (la concentración de la lechada es generalmente de 5 a 14). Sólo cuando las partículas minerales de la suspensión estén completamente dispersas podrán clasificarse y clasificarse de manera efectiva. Generalmente, cuando la suspensión de arcilla es alcalina neutra (pH=8), mostrará un estado de dispersión estable. Los dispersantes comúnmente utilizados incluyen los siguientes:

Ajustar el pH: hidróxido de sodio (NaOH), carbonato de sodio (Na2CO3);

Precipitar Ca2: oxalato de amonio (NH4)2C2O4;

Complejo Al3, Fe3: citrato de sodio (Na3C6H5O7·2H2O); iones metálicos polivalentes complejos: vidrio soluble (Na2O·mSiO2), pirofosfato de sodio (Na4P2O7), hexametafosfato de sodio (NaPO3) 6.

2. Etapa de preparación de mineral

La etapa de preparación de mineral incluye remoción de arena, clasificación, flotación, blanqueo químico, separación magnética, etc. para eliminar diferentes impurezas.

(1) Eliminación de arena

La eliminación de arena húmeda elimina principalmente cuarzo, feldespato, mica y otros minerales detríticos e impurezas más gruesas, como recortes. También puede eliminar algunos minerales de hierro y titanio. Los más utilizados son el clasificador de flotador de rastrillo, el clasificador en espiral, el hidrociclón y la criba vibratoria. Las pequeñas minas de mi país utilizan la sedimentación natural para eliminar la arena, luego ingresan al tanque de sedimentación para su concentración y luego producen arcilla de caolín en forma de ladrillo después de la sedimentación, deshidratación y secado. Este producto se utiliza generalmente en la industria cerámica. En una planta de procesamiento de minerales mecanizada, primero se utiliza un lodo de un solo eje para eliminar parte de la arena gruesa y luego ingresa a un hidrociclón o criba vibratoria para una mayor eliminación de arena. Según los informes, actualmente existe en el extranjero un nuevo tipo de equipo para la extracción de arena: un impulsor industrial (de fabricación alemana, que, tras una evaluación industrial, puede sustituir los procesos de producción existentes de clasificadores en espiral y cribas vibratorias).

(2) Clasificación

Actualmente, mi país produce productos de alta gama, especialmente productos de caolín aptos para pintura, utilizando principalmente métodos de clasificación.

1) Clasificación hidráulica: el agua mineral cruda se convierte en una suspensión de lodo en condiciones de agitación, de modo que los minerales arcillosos y los minerales impurezos se dispersen en el agua en forma de monómeros granulares, y se utilizan dispersantes apropiados. añadido al mismo tiempo de forma natural. Después de la precipitación, se recogió la suspensión de caolín superior.

2) Clasificadores varios: hidrociclón, criba fina vibratoria, divididos en grados gruesos y finos.

En el proceso de procesamiento del recubrimiento para la fabricación de papel, el contenido de tamaño de partícula de 2 μm siempre se ha utilizado como punto de control del índice de trabajo. Se requiere que el tamaño de partícula sea lo más uniforme posible, no solo menos de 2 μm. , pero también para evitar una trituración excesiva durante la molienda, por lo que debe clasificarse. La llamada clasificación consiste en utilizar la diferencia de tamaño o densidad de las partículas minerales para separar minerales si los tamaños de partículas de los minerales que componen la pulpa son muy diferentes, generalmente se clasifican mediante cribas, si son similares; Se clasifican según sus diferencias de densidad. Los equipos de clasificación más utilizados incluyen agitadores de agua, hidrociclones, centrífugas, etc.

Para la clasificación ultrafina en el procesamiento profundo de caolín, a menudo se utilizan centrifugadoras de espiral horizontal en el extranjero. Durante el procesamiento, una centrífuga de espiral horizontal con una estructura general, debido a la agitación de la espiral, el medio y. Las partículas gruesas son difíciles de sedimentar y son arrastradas con el desbordamiento y, al mismo tiempo, una parte considerable de las partículas finas son transportadas por el empuje en espiral a la salida de escoria para su descarga, lo que dificulta el efecto de clasificación. En la actualidad, el dispositivo de clasificación de partículas más avanzado y completo en países extranjeros es la centrífuga patentada producida en los Estados Unidos.

(3) Flotación

El método de flotación es un proceso de beneficio muy utilizado en la purificación de caolín. En la actualidad, la tecnología y los equipos se mejoran y actualizan constantemente, lo que permite obtener concentrado de caolín. obtener más Alta blancura para satisfacer las necesidades industriales.

La flotación es un método de purificación que utiliza ciertos equipos de suspensión y reactivos de flotación para eliminar minerales impurezas. Debido a que el mineral crudo de caolín contiene diferentes impurezas, los métodos de flotación, los productos químicos y el equipo utilizados también son diferentes. Los métodos comúnmente utilizados incluyen flotación por espuma, flotación a cuestas, flotación de doble capa líquida y flotación por floculación selectiva. La flotación con espuma tiene poco efecto en el procesamiento de minerales por debajo de unas pocas micras, especialmente algunos minerales difíciles de seleccionar, y generalmente no se usa comúnmente.

1) Método de suspensión de partículas ultrafinas: la flotación de partículas ultrafinas (también conocida como flotación a cuestas) puede manejar el 100 % de los minerales de menos de 3 μm, de los cuales el 48 % son de menos de 0,5 μm (como anatasa, arena de cuarzo, piedra eléctrica y óxido de hierro, etc.), es uno de los procesos más eficaces para la selección de minerales de grano fino. Este método utiliza ácido oleico (aceite de alquitrán, fueloil) como recolector, aceite de pino como agente espumante, silicato de sodio como dispersante y sales solubles de metales alcalinotérreos (sulfonato de calcio de petróleo) como ayuda de selección. valor (generalmente alrededor de pH = 9) y utiliza calcita, cuarzo, fluorita, barita, etc. de malla -325 como portadores para capturar impurezas minerales finas que se clasificarán. La esencia de este método es que el portador se utiliza para aumentar la tasa de colisión. y superficie de contacto entre los minerales y las burbujas Durante el proceso de flotación, el portador que adsorbe el colector transporta las partículas de impureza y se eleva a la capa de espuma, y ​​se descarga con el desbordamiento de la espuma. El caolín es el producto de flujo inferior, logrando así el propósito de. separación. Los productos químicos y minerales portadores que quedan en la arcilla son perjudiciales para el producto final y deben eliminarse en la medida de lo posible. Una vez recuperados los minerales portadores de la espuma, se pueden reciclar. En términos generales, la reducción del tamaño de partícula del mineral portador y el aumento de la intensidad de agitación pueden aumentar significativamente la tasa de colisión entre el mineral portador y las partículas minerales finas suspendidas, lo que es muy beneficioso para mejorar el índice de clasificación. Además, el tratamiento de prehidrofobización de los minerales portadores es una medida esencial para mejorar la tasa de eliminación de hierro.

La ventaja de la flotación de partículas ultrafinas es que puede utilizar equipos y reactivos de flotación ordinarios, y el efecto de separación es bueno. Generalmente puede eliminar el 70% de las impurezas de hierro y titanio, y la blancura puede alcanzar más del 70%. 90%. La desventaja es que el proceso es complicado.

2) Método de flotación de doble capa líquida: el método de flotación de doble capa líquida se desarrolla sobre la base de la flotación de partículas ultrafinas. Este método primero agrega un dispersante a la suspensión de caolín y ajusta el pH entre 5. y 11, luego agregue colectores catiónicos (ácidos grasos) y tetracloruro de carbono que pueda capturar selectivamente uno de los minerales, y luego mezcle con líquido orgánico (queroseno industrial). El pH de la suspensión es = 8 ~ 12, la emulsificación forma dos capas líquidas. : capa de caolín-agua y capa de líquido orgánico de impurezas El caolín purificado se recupera de la fase de agua y los minerales de impureza se eliminan de la fase de aceite. La característica de este método es que no se utilizan minerales y solo son hidrófobos. Se utilizan colectores que pueden capturar impurezas y líquidos orgánicos no polares para tratar la lechada. El proceso de flotación se puede llevar a cabo en un hidrociclón o en un tanque de sedimentación por gravedad. El contenido sólido de la lechada debe ajustarse antes de clasificarlo. obtener el mejor efecto de clasificación.

La British Kaolin Company (ECC Company) utiliza este método para realizar investigaciones sobre la separación de turmalina y otras impurezas en el caolín. Agrega silicato de sodio y álcali como dispersantes a la suspensión de arcilla, utiliza queroseno industrial como agente de mezcla y ácidos grasos como. un agente recolector y se agita. Después de mezclar, se deja reposar y los dos líquidos se separarán en capas. El caolín puro se recuperará de la fase líquida y la turmalina se recuperará de la fase oleosa. El agente mezclador usado (queroseno industrial) se puede reutilizar después de eliminar las impurezas. La desventaja de este método es su mayor coste.

3) Método de floculación selectiva y lavado flotante:

① Floculación selectiva de caolinita. Este método utiliza un floculante aniónico (como el floculante polimérico poliacrilamida) para conectar la caolinita en un estado de agregación de red suelta a través de enlaces puente, que precipita en el fondo. Para la caolinita en escamas, debido a las diferentes propiedades electroquímicas de su capa y superficie del extremo, la superficie del extremo interactúa fuertemente con el floculante (poliacrilamida). La adsorción de este polímero y la superficie del extremo forma un puente de unión, lo que hace que la superficie del extremo entre la superficie del extremo. La floculación da como resultado la floculación entre las partículas y se hunde hasta el fondo.

Otros minerales permanecen en la suspensión después de reposar durante un cierto período de tiempo, la suspensión se vierte y los flóculos se agitan hasta formar una suspensión en agua limpia antes de su posterior separación.

② Flocula selectivamente cuarzo, alunita y otras impurezas. Las propiedades electroquímicas de la caolinita y los minerales de impureza son bastante diferentes. También puede elegir un determinado floculante para flocular impurezas como el cuarzo para hacer el caolín fino en un estado disperso y suspendido. Utilice métodos de sifón o decantación para flocular la suspensión de caolín. . De este modo, se pueden obtener productos de caolín con alta pureza y tamaño de partícula fino.

Este método se ha desarrollado en los últimos 20 años y se considera uno de los procesos más prometedores y eficaces en el procesamiento de minerales de partículas finas en Estados Unidos, Rusia, Reino Unido, Alemania, República Checa. etc. han adoptado este proceso. Como resultado, se ha mejorado la capacidad de clasificación y la tasa de recuperación del procesamiento de minerales del caolín.

A finales de la década de 1970, mi país comenzó a realizar investigaciones sobre floculación selectiva y flotación de caolín, principalmente para eliminar la alunita, y logró ciertos resultados. En la prueba, se utilizó vidrio soluble como dispersante, poliacrilamida hidrolizada como floculante y se añadió Ca2 para activar la suspensión. Como resultado, la tasa de desulfuración del mineral alcanzó 65,72. En la prueba, la concentración de floculante fue 160×10-6, el grado de hidrólisis de la poliacrilamida floculante fue 70, el tiempo de sedimentación fue 180 min, el pH = 9,5~10 y la cantidad de vidrio soluble fue 400×10-6. para obtener el mejor efecto. Agregar Ca2 a la suspensión puede hacer que el caolín y la alunita produzcan diferentes efectos de floculación. La floculación de la alunita obviamente se activa cuando el CaCl2 alcanza 40×10-6, la tasa de recuperación de la floculación de la alunita puede alcanzar el 92%.

(4) Blanqueo

El blanqueo de la arcilla de caolín se realiza principalmente para eliminar las impurezas coloreadas de óxido de hierro y titanio y la materia orgánica teñida en la arcilla de caolín.

1) Blanqueamiento químico: Se pueden utilizar métodos químicos para eliminar la película de óxido de hierro que cubre firmemente la superficie de las partículas de caolín. Debido a que esta parte del hierro es difícil de eliminar mediante métodos de separación magnética y flotación, se debe utilizar blanqueo químico, es decir, se utilizan métodos químicos para disolver impurezas coloreadas como el hierro y el titanio y luego se enjuagan. Los métodos de blanqueo químico comúnmente utilizados incluyen el método redox, el método de disolución ácida, el método de cloración, etc.

Método de reducción: la esencia de este método es reducir el Fe3 insoluble en el caolín a Fe2 soluble y luego lavarlo, mejorando así la blancura del caolín. Este es el método tradicional de eliminación de hierro en la industria del caolín. Antes del blanqueo, la pulpa fluye hacia el mezclador y se agita, y se agrega floculante para flocular antes del blanqueo. Los agentes reductores de uso común incluyen: ditionito de sodio (también conocido como polvo de seguro), tiosulfato de sodio, sulfito de zinc, etc.

Este proceso puede hacer que el Fe3 →Fe2 sea insoluble y luego eliminarlo mediante lavado.

Existen muchos factores que afectan el efecto blanqueador, como las características del mineral, temperatura, valor de pH, dosificación de químicos, concentración de pulpa, tiempo de blanqueo, intensidad de agitación, etc. Si las impurezas en el mineral tienen forma de estrella, están diseminadas y tienen un contenido bajo, entonces se puede obtener un mejor efecto blanqueador y la blancura mejorará significativamente. Si el mineral contiene materia orgánica y un alto contenido de impurezas, el efecto blanqueador será deficiente y la blancura no aumentará significativamente. La temperatura durante el proceso de blanqueo generalmente debe ser temperatura ambiente. Si es demasiado alta, aunque puede acelerar la velocidad del blanqueo, consumirá mucho calor y hará que el agente se descomponga demasiado rápido, provocando residuos y contaminando el medio ambiente. ; si es demasiado bajo, la reacción será lenta y la capacidad de producción disminuirá.

Cuando el valor del pH de la suspensión se ajusta a 2 a 4, el efecto blanqueador es mejor. En cuanto a la dosificación del agente, generalmente a medida que aumenta la dosis, la velocidad de blanqueo se acelera y la blancura también aumenta, pero cuando alcanza un cierto nivel, la blancura ya no aumenta. La concentración de la suspensión es preferiblemente de 12 a 15. El tiempo de blanqueo no debe ser ni demasiado largo ni demasiado corto. Si el tiempo es demasiado largo, se desperdiciarán productos químicos y se reducirá la calidad del caolín, porque el oxígeno en el aire hará que el Fe2 se oxide a Fe3; la blancura no cumplirá con los requisitos. Una vez completada la reacción, se debe filtrar y lavar inmediatamente; de ​​lo contrario, la superficie se volverá amarilla gradualmente. Respecto al problema del amarillamiento de los productos, hubo una patente en Estados Unidos en los años 1970 que introducía la adición de fosfato para evitar el amarillamiento. El método específico es: primero agregue ditionito de sodio para blanquear por reducción y, después de un cierto período de tiempo, agregue fosfato. Se ha comprobado que los productos decolorados pueden lograr un blanqueamiento permanente. Blanquear el caolín con ditionita puede mejorar significativamente la blancura y el brillo del caolín hasta cierto punto. Sin embargo, este agente reductor es extremadamente inestable y puede descomponerse cuando se expone al calor, la humedad o el aire. Durante el proceso de blanqueo, se consume una cantidad considerable de Na2S2O4 en su propia reacción de descomposición. Para evitar este desperdicio, en los últimos años se han desarrollado varios métodos mejorados, como el método de blanqueo con polvo de zinc, el método de blanqueo con borohidruro de sodio y la electrólisis con dióxido de azufre. método, etc. La similitud entre estos métodos es que Na2S2O4 se produce inmediatamente durante el proceso de blanqueo, evitando así el desperdicio de químicos, reduciendo costos y logrando mejores efectos de blanqueo.

Para el caolín que contiene pirita y materia orgánica, generalmente se utiliza el método de blanqueo oxidativo. Incluso si la pirita está en estado reducido, se oxida en sulfato ferroso soluble y sulfato férrico, y la materia orgánica se oxida. al mismo tiempo, convirtiéndolo en óxido incoloro que se elimina fácilmente por lavado. Según los datos, se ha adoptado en el extranjero un método de blanqueo combinado por reducción de oxidación y los experimentos han demostrado que este método es más eficaz que el blanqueo por reducción simple o por oxidación. Por ejemplo, la arcilla de caolín de Georgia, EE. UU., tiene un contenido de lt; 2 μm de 80 y una blancura de 70,2. Después de preparar una suspensión de 20, se añade un agente reductor (Na2S2O4) para blanquear y la blancura aumenta a 72,0. Evidentemente, este efecto no es satisfactorio. Si primero se agregan al lodo oxidantes como peróxido de hidrógeno (peróxido de hidrógeno) e hipoclorito de sodio para permitir que las impurezas colorantes del caolín reaccionen completamente, y luego se agrega Na2S2O4 para blanquear, la blancura se puede aumentar a 85,0.

Método de disolución ácida: Aprovechando la naturaleza resistente a los ácidos y a los álcalis del caolín, el caolín se trata con una solución ácida (HCl, H2SO4, ácido oxálico) para convertir los compuestos insolubles en compuestos solubles y separarlos del caolín. Generalmente, para disolver completamente las impurezas, se pueden agregar al mismo tiempo oxidantes (peróxido de hidrógeno, etc.) o agentes reductores (cloruro estannoso, clorhidrato de hidroxilamina, etc.). El efecto del blanqueo ácido está relacionado con el estado de aparición de los minerales de hierro, la cantidad de ácido, la temperatura de reacción, etc. La hematita presente en la superficie del caolín en estado diseminado es fácilmente soluble en ácido clorhídrico y se elimina, mientras que el caolín que contiene minerales de titanio Es difícil de eliminar. Utilice este método para eliminar impurezas y mejorar la blancura.

Para tratar el caolín con ácido sulfúrico se debe mantener en una olla a presión con una presión de 2×155Pa durante 2 a 3 horas y se debe utilizar una solución de 8 a 10 H2SO4 en exceso. El Fe y el ácido restante se eliminan mediante lavado. Este método puede eliminar aproximadamente el 90% de Fe2O3 del caolín. Utilice una mezcla de ácido sulfúrico concentrado y sulfato de amonio en una proporción de 1:2 para tratar el caolín a 100 °C durante 2 horas. Filtre la suspensión y lávela con ácido sulfúrico para eliminar las impurezas de titanio y hierro. El compuesto de hierro y titanio presente en la superficie de las partículas de caolín finamente molidas se puede disolver y eliminar usando una solución caliente de 0,1 a 0,5 de ácido oxálico u oxalato de sodio.

Nuevos avances en la investigación del blanqueo de caolín en el extranjero: por ejemplo, agregar NH4Cl al polvo de caolín reaccionará con el hierro en el caolín cuando se agrega a 200 a 300 °C. Después de enfriar, el hierro se lixiviará. con ácido clorhídrico diluido. Se puede blanquear añadiendo FeCl3. Actualmente en etapa experimental, este blanqueo debe realizarse a alta temperatura y en condiciones selladas.

2) Desferrización y blanqueo biológico: Utilizando determinados microorganismos (bacterias, hongos) que tienen la capacidad de disolver el hierro del óxido de hierro (limonita, goetita). Aprovechando la capacidad de los microorganismos para disolver el hierro, se pueden eliminar las impurezas de hierro contenidas en el caolín.

La capacidad de los microorganismos para disolver el hierro es muy complicada y las razones aún no están claras. Algunas personas piensan que está relacionada con la formación de ácidos orgánicos y otros metabolitos que actúan como agentes complejos, y también con la reducción del hierro por acción enzimática. e hidrólisis no enzimática.

Se ha desarrollado un método de tratamiento de dos pasos: primero, se prepara una solución de cultivo (es decir, un agente lixiviante). El agente lixiviante se elabora cultivando la cepa en un medio nutritivo a 30 °C. El medio nutricional contiene 3g de NH4NO3, 1gKH2PO4, 0,5gMgSO4·7H2O y cantidades variables de melaza por litro de agua natural. El valor de pH inicial del medio es aproximadamente 7. Este tipo de microorganismos se generan en la superficie o en el agua. El tiempo necesario para el cultivo depende del método de cultivo y la concentración inicial de jarabe en el medio. días Cuando la concentración inicial de jarabe es superior a 150 g/L, el valor final del pH es siempre inferior a 2 y la concentración de ácido orgánico en el agente lixiviante es aproximadamente superior a 40 g/L. La suma de los contenidos de ácido oxálico y ácido cítrico representa más del 95% del contenido total de ácido orgánico. Se puede lograr el mismo efecto de lixiviación agregando ácido clorhídrico a un agente de lixiviación sintético que contenga la misma cantidad de ácido orgánico para acidificarlo. a pH=0,5. Después de preparar el agente lixiviante, el caolín se lixivia con el agente lixiviante a 90 °C. En la prueba, se utilizaron 11 variedades diferentes de caolín, con un contenido de Fe2O3 que oscilaba entre 0,65 y 1,49, un contenido de Al2O3 que oscilaba entre 32 y 35,2 y. hidróxido de hierro. La forma principal es la goethita, que existe como inclusiones en el caolín, y el resto del hierro penetra desde el exterior y contamina el micelio del caolín. La intensidad de agitación de la prueba es de 400~600 r/min, la concentración óptima de la suspensión es de 20~25 y el tiempo de procesamiento es de 2~5 h. Los resultados se muestran en la Tabla 7-3. En la tabla se puede ver que después del tratamiento con el agente lixiviante, el contenido de Fe2O3 se puede reducir de 0,65 a 1,49 a 0,44 a 0,75, y la blancura aumenta de 55 a 87 a. 86 a 92. Sólo una pequeña cantidad de aluminio se lixivia del caolín junto con el hierro. Extender el ciclo de lixiviación puede lixiviar más hierro del caolín, pero al mismo tiempo provocará una fuerte disolución del aluminio, por lo que generalmente el tiempo de lixiviación debe controlarse adecuadamente.

3) Separación magnética para eliminación de hierro y blanqueo: Casi todos los minerales en bruto de caolín contienen una pequeña cantidad de minerales de hierro (Fe2O3 es generalmente 0,5-3), principalmente óxidos de hierro, ilmenita y siderita, pirita. mica, turmalina, etc. Estas impurezas coloreadas suelen tener un magnetismo débil, por lo que se puede utilizar la separación magnética para eliminar estas impurezas dañinas. La separación magnética es un método que utiliza la diferencia magnética de minerales para separar partículas minerales en un campo magnético. Es eficaz para eliminar minerales altamente magnéticos como magnetita e ilmenita o limaduras de hierro mezcladas durante el procesamiento. Para los minerales débilmente magnéticos, un método es tostarlos primero, esperar hasta que se transformen en óxido de hierro magnético fuerte y luego realizar la separación magnética. Otro método es utilizar la separación magnética con un campo magnético fuerte de alto gradiente.

Tabla 7-3 Eliminación de hierro del caolín mediante diversos métodos microbianos

(Según Guo Shouguo et al., 1991)

A. fuerte campo magnético separación magnética Francia

En 1973, Estados Unidos produjo el primer separador magnético de alto gradiente. En 1981, el Instituto de Investigación Changye de mi país desarrolló el primer separador magnético periódico semiindustrial de alto gradiente, que se ha utilizado para la purificación de materias primas cerámicas. En la actualidad, los separadores magnéticos de alto gradiente se han utilizado ampliamente para eliminar el hierro de minerales no metálicos como el caolín.

El principio de funcionamiento del separador magnético de alto gradiente: cuando esté funcionando, primero encienda la corriente, la bobina generará un campo magnético y la lana de acero se magnetizará, luego la válvula de alimentación, la válvula de descarga y. La válvula de control de caudal se abrirá automáticamente y la lechada entrará. Después de que la caja de clasificación pasa a través de la lana de acero magnetizada, la lana de acero intercepta el material magnetizado y la lechada no magnetizada restante pasa a través de la válvula de descarga. elimine la lechada no magnética de la lana de acero y luego apague la energía, el magnetismo de la lana de acero desaparece y luego los minerales magnéticos magnetizados se lavan con agua. Todo el proceso se controla automáticamente de acuerdo con el programa. .

Este método tiene dos características principales: una es que tiene un medio de condensación magnético (generalmente lana de acero) que puede generar una alta intensidad de campo magnético (del orden de 107 Gs/cm), y la otra es un Estructura magnética de tubo de tornillo avanzada. La tecnología de separación magnética de alto gradiente es muy eficaz para eliminar partículas finas débilmente magnéticas e incluso partículas coloidales de minerales útiles.

Las ventajas de este método son un proceso simple, alto rendimiento, bajo costo y sin contaminación. Puede producir diferentes grados de productos ajustando los parámetros operativos de separación y puede controlar los costos de producción según sea necesario. Es una tecnología con buenos efectos y gran adaptabilidad. , tiene mejores beneficios económicos. Las desventajas son la alta inversión en equipos y el alto consumo de energía. Ya en la década de 1970, muchos fabricantes en los Estados Unidos utilizaron esta tecnología para reemplazar total o parcialmente los métodos tradicionales de purificación de caolín, como la flotación y el blanqueo químico. Algunas empresas de caolín en la región central de Georgia en los Estados Unidos han adoptado la separación magnética de alto gradiente como proceso de tratamiento estándar. La Tabla 7-4 muestra los resultados de las pruebas de eliminación de hierro y titanio utilizando la máquina magnética de alto gradiente PEM-5 en caolín de diferentes orígenes.

Tabla 7-4 Resultados de la separación magnética de alto gradiente PEM-5 de caolín de diferentes orígenes

(Según Guo Shouguo et al., 1991)

A partir de los datos de la tabla, podemos ver que en el procesamiento de minerales con máquina magnética de alto gradiente, las impurezas dañinas del titanio son más fáciles de eliminar que el hierro.

B. Separación magnética superconductora

Con la extracción continua de yacimientos de caolín, la calidad del mineral en bruto de caolín disminuye gradualmente y el tamaño de las partículas de los minerales de hierro y titanio presentes en el caolín. También es cada vez más pequeño y grande. Incluso los separadores magnéticos pequeños y de alto gradiente no pueden separar minerales débilmente paramagnéticos por debajo de unas pocas micras. Según los informes, actualmente más de 10 países extranjeros están investigando el uso de separadores magnéticos superconductores para eliminar el hierro y el titanio del caolín.

El separador magnético superconductor consta de tres componentes principales. El primero es un imán superconductor, enrollado con alambre de niobio-titanio o alambre de niobio-estaño; el segundo es un sistema de refrigeración de temperatura ultrabaja, que utiliza helio líquido y nitrógeno líquido para enfriar el imán de niobio-titanio o niobio-estaño; a 4,2 K hasta el punto en que el imán no tiene corriente continua. El estado superconductor de resistencia es el tubo de clasificación o dispositivo de clasificación, de modo que las partículas minerales o la pulpa que se van a clasificar separan los minerales magnéticos de los minerales no magnéticos. Campo magnético superconductor. Los separadores magnéticos superconductores se pueden dividir en separadores magnéticos superconductores sin gradiente y separadores magnéticos superconductores de alto gradiente según la presencia o ausencia de medios y los gradientes que producen. El caolín es más adecuado para este último tipo. minerales de campo paramagnético extremadamente débiles a nivel micrométrico o submicrónico. El separador magnético superconductor puede funcionar durante mucho tiempo. En comparación con el separador magnético convencional, el consumo de energía se reduce entre un 80 y un 90%. Esto por sí solo puede ahorrar 150.000 dólares estadounidenses al año. es un 47% del original; además, también tiene capacidades de excitación y desmagnetización rápida, lo que permite al equipo reducir el tiempo requerido para clasificar, desmagnetizar y lavar los desechos, aumentando así considerablemente la capacidad de procesamiento de minerales. La capacidad de procesamiento de este equipo es de 6t/h.

El laboratorio Bell Telephone de Estados Unidos construyó un electroimán de 100.000 Gs, que consume 1.600 kW de electricidad y requiere 4,5 toneladas de agua de refrigeración por minuto. Ya en 1976, Japón fabricó un imán superconductor de 175.000 Gs, que es el imán superconductor más potente del mundo con un consumo total de energía de sólo 15 kW.

2. Descamación de caolín y trituración ultrafina

La finura y la forma del caolín se ven afectadas por campos de aplicación como rellenos de papel, caucho y plástico, recubrimientos de papel y espesantes cosméticos. Por tanto, el caolín seleccionado debe pelarse y pulverizarse ultrafinamente para mejorar la calidad del producto, lo que es difícil de conseguir con métodos convencionales. En los últimos años, se han logrado grandes avances en la investigación de la tecnología de procesamiento ultrafino. Por ejemplo, la finura del caolín se ha mejorado mediante el uso de métodos como la trituración con flujo de aire supersónico, abriendo así nuevas formas de producir más calidad de recubrimiento y. Productos de calidad de relleno de alta calidad. La tasa de utilización de recursos se ha ampliado y se han obtenido mejores beneficios económicos. Las principales técnicas para el pelado y trituración ultrafina de la arcilla de caolín incluyen la trituración y el pelado, la extrusión a alta presión y la trituración con flujo de aire.

1. Método de trituración y pelado

El caolín de grano grueso suele estar formado por muchas láminas individuales. El proceso de pelado consiste en triturar los agregados de caolinita apilados (gt; 2 μm) despegados. en una sola pieza o en capas laminadas reducidas. En la actualidad, el principal equipo utilizado para el decapado es un triturador de escamas. Los medios de trituración incluyen perlas de porcelana, perlas de vidrio, perlas de corindón artificial y perlas de polietileno de nailon. La densidad relativa de las perlas es de aproximadamente 2 a 4,5 y el diámetro es de 2 a 3 mm. Al agitar la mezcla de lodo y medios de molienda finos, los medios de molienda chocan entre sí para lograr el propósito de pelar la caolinita. Después de pelar la caolinita, la estructura cristalina generalmente no se destruye y la nueva superficie no se contamina. Puede disociarse y liberar las impurezas coloreadas del caolín, que pueden eliminarse mediante sedimentación o centrifugación.

Por lo tanto, aunque la finura mejora mucho, también se mejoran la blancura y el brillo. Utilizado en la industria del papel, puede mejorar enormemente el brillo y la opacidad del papel. El proceso es simple, pero la eficiencia de producción es ligeramente baja y el consumo de energía es grande.

2. Método de extrusión de alta presión

El método de extrusión de alta presión consiste en convertir el caolín en una suspensión en el dispositivo de extrusión de alta presión, una bomba de alta presión (puede ser). ajustado a 5,88 × 107 Pa), el lodo se extruye por fricción desde el espacio estrecho a una velocidad lineal de 950 m/s y se rocía sobre el impulsor a presión normal a alta velocidad. Cuando el material sale del espacio, la presión disminuye repentinamente. , provocando un efecto de cavitación, como las palomitas de maíz, utilizando alta velocidad. El principio de fuerza de corte más efecto de agujero hace que los planos cristalinos de caolinita se despeguen capa por capa a lo largo de la dirección de los enlaces de hidrógeno con una fuerza de unión débil, y pueden producir un recubrimiento de calidad. productos con un área inferior a 2 μm y un área del 80%.

El rango de tamaño de partícula del caolín procesado mediante este proceso es de 2 a 20 μm. Las pruebas han demostrado que el tamaño de partícula de la suspensión inferior a 2 µm se puede aumentar desde los 18 originales a 37 después de un tratamiento con un homogeneizador de alta presión. Por ejemplo, la mina de caolín Longyan en Fujian tiene una blancura natural muy alta (75-80) y un contenido de caolinita de 20-30. Después de la selección, el caolín es escamoso y el tamaño de partícula es principalmente de 2-5 μm y 5-10. μm, que no puede alcanzar Según el estándar de productos de grado de pintura, después de utilizar el método de extrusión de alta presión, se pueden obtener productos de grado de pintura con partículas menores de 2 μm que representan más del 80%, logrando los mayores beneficios económicos.

3. Método de pulverización por flujo de aire

La esencia del método de pulverización por flujo de aire es utilizar la energía del fluido para someter el polvo a grandes colisiones de cizallamiento, fricción, etc. Cuando la fuerza es mayor que el estrés destructivo de la propia partícula, la partícula se aplasta. Este método utiliza un flujo de aire de velocidad ultrarrápida de 750 m/s o más como energía fluida. En un dispositivo especial, las partículas de polvo chocan entre sí para triturarlas. Al mismo tiempo, las partículas trituradas se colocan en el pulverizador. El flujo de aire del vórtice rociado se lleva a cabo en una cámara de clasificación especial y luego, mediante la acción centrífuga, las partículas gruesas en el ciclón de clasificación se arrojan hacia afuera y se reciclan de regreso a la boquilla supersónica a través del tubo circular. La velocidad de la boquilla luego choca con la cámara de molienda. Entre las partículas gruesas que se arremolinan, el colector solo descarga y recoge las partículas finas trituradas más pequeñas que un cierto tamaño de partícula. Después de la pulverización con flujo de aire, el tamaño de partícula del caolín calcinado por encima del 90% es inferior a 5 μm. Se puede ver que este método puede lograr buenos resultados.

4. Método de pelado químico

El método de pelado químico también se llama método de dispersión química. Consiste en remojar la caolinita en un determinado agente para que el agente pueda ingresar al cristal de caolinita. apilados con capas superficiales de cristal que están unidas por enlaces de hidrógeno, destruyendo los enlaces de hidrógeno entre las capas de cristal y debilitando la fuerza de unión entre las capas de cristal. El desplazamiento relativo entre las capas de cristal se vuelve más fácil, lo que hace que la pila de cristales se "afloje". En este momento, si se aplica una pequeña fuerza externa, las obleas apiladas se pueden despegar capa por capa y las pequeñas escamas producidas están cerca de la capa unitaria de cristal de caolinita. Hay muchos productos químicos: solución saturada de urea (CO(NH2)2), hidracina, bencidina, acetamida y ácido acrílico. Después de la investigación, Shen Changle y Jiang Jun del Instituto de Investigación y Diseño Industrial de Minerales No Metálicos de Suzhou creyeron que el mayor obstáculo para el uso de métodos de pelado químico en la producción industrial es el alto costo del agente, más que la capacidad de pelado del agente mismo. Pero los antiguos estudiosos soviéticos afirmaron que habían encontrado un agente exfoliante barato.

5. Método de descamación por congelación rápida

El Reino Unido, Estados Unidos y otros países están estudiando este método de descamación que consiste en pasar rápidamente caolín a través de un cilindro ultrabajo lleno de. nitrógeno líquido. El agua entre las capas cristalinas de caolinita se congela repentinamente y se expande. Las capas cristalinas se destruyen, los débiles enlaces de hidrógeno se rompen y la caolinita laminada se convierte en un solo cristal.

3. Procesamiento de Calcinación de Caolín

El caolín seleccionado se calcina a una determinada temperatura hasta obtener clinker de caolín para diferentes usos, y luego se tritura, pulveriza y clasifica. La temperatura de calcinación varía según los diferentes usos, generalmente entre 800 y 1500°C. Se utiliza para producir cerámicas especiales, piezas fundidas de precisión, caucho, plásticos y materiales refractarios.

La calcinación es un método de procesamiento especial para mejorar las propiedades del caolín. El uso de caolín calcinado en la industria del recubrimiento de papel puede aumentar el poder de dispersión y la tasa de ocultación del papel y aumentar la velocidad de adsorción de la tinta. Se utiliza como relleno de cables para aumentar la resistividad. En la síntesis de zeolita 4A, la producción de cloruro de aluminio y la industria de criolita, la calcinación puede aumentar la actividad química del caolín.

El caolín puede aumentar su blancura después de la calcinación a alta temperatura y puede reemplazar parcialmente al costoso dióxido de titanio. El caolín calcinado se puede utilizar para producir mullita. Para el caolín a base de carbón, la calcinación es un proceso esencial porque la calcinación puede eliminar el carbono y mejorar la blancura.

A medida que aumenta la temperatura durante el proceso de calcinación, la caolinita sufrirá diferentes cambios de fase. La fórmula de reacción del proceso de cambio de fase de calcinación es la siguiente:

Procesamiento y desarrollo de minerales no metálicos. Utilización

Se puede ver en la fórmula de reacción que el agua de cristalización se elimina entre 500 y 700 °C para generar metacaolinita, que aún mantiene la forma de escamas. La fase de espinela de silicio se produce después de 925 ℃. Se produce una fase similar a la mullita a 1100°C. La mullita se produce a 1400°C.

La elección de la temperatura de calcinación del caolín depende de la aplicación. Como rellenos de cables y productos químicos, la temperatura debe rondar los 700°C. Al producir recubrimientos para la fabricación de papel, es aconsejable elegir una temperatura de 800 a 900°C. El metacaolinita producido en este momento todavía mantiene una forma escamosa. Para producir masillas con alta blancura y brillo, la temperatura se puede seleccionar alrededor de 1000°C. Al producir mullita, la temperatura debe ser superior a 1400°C.

Para mejorar la blancura del caolín calcinado se pueden añadir aditivos calcinantes. Hay muchos tipos de aditivos y los aditivos deben seleccionarse de manera razonable de acuerdo con las propiedades del mineral.

IV. Tratamiento de modificación de superficies

El caolín se utiliza como relleno en plásticos, caucho, pinturas y cables para que se disperse fácil y uniformemente con diversos materiales poliméricos orgánicos y más. Para la unión, es necesario aplicar una capa de agente de acoplamiento orgánico sobre la superficie del caolín. Este proceso se denomina modificación de la superficie. La combinación de agente de acoplamiento y caolín implica reacción química, adsorción física o ambas. Los agentes de acoplamiento comúnmente utilizados incluyen silano, titanato, aluminato, ácido esteárico y sus jabones.

Existen métodos de modificación en seco y en húmedo, y el método seco es más efectivo que el método húmedo. El equipo más utilizado es la amasadora de alta velocidad. En la producción modificada, el caolín se mezcla directamente con materiales orgánicos a una temperatura determinada en una amasadora de uno o dos tornillos.

Para detectar el efecto de modificación, la espectroscopia infrarroja puede medir con precisión el área de recubrimiento del agente de acoplamiento. El método simple es utilizar el método hidrofóbico: tomar una pequeña cantidad del producto modificado, ponerlo en un vaso lleno de agua limpia, removerlo con una varilla de vidrio durante uno o dos minutos y observar la turbidez en el agua después. se detiene. El caolín con buen efecto de modificación es hidrofóbico, flota en la superficie del agua sin hundirse.