Estado actual del procesamiento de minerales no metálicos
La siguiente es una breve introducción a los principales métodos, tecnologías y principales equipos de procesamiento de minerales no metálicos en mi país.
1. Procesamiento y purificación de minerales
Después de la década de 1990, la tecnología de purificación y beneficio de minerales no metálicos de mi país ha logrado grandes avances: ① Las variedades de minerales no metálicos que se benefician y purificados son relativamente grandes Ha aumentado antes ② El proceso de purificación de minerales no metálicos tradicionales (como grafito, amianto, caolín, mica, fluorita, etc.). ) se ha mejorado; ③ La tecnología de procesamiento de alta pureza de minerales finos no metálicos ha logrado avances significativos. Como resultado, se recupera una gran cantidad de minerales útiles de grano fino y baja ley, lo que mejora significativamente la tasa de recuperación de recursos minerales no metálicos y la tasa de utilización integral de otros recursos.
En la actualidad, los métodos de beneficio de minerales no metálicos comúnmente utilizados en mi país y los minerales seleccionados se introducen de la siguiente manera:
(1) Método de flotación
Se utiliza para grafito, fluorita, estacional, feldespato, sienita nefelina, bauxita, cianita, casiterita, andalucita, diamante, etc.
(2) Método de separación por gravedad
1) Clasificación según el tamaño de las partículas, utilizada para lavar caolín, bentonita, arcilla de atapulgita, sepiolita, illita y otros minerales arcillosos.
2) Ordenar por densidad relativa, utilizado para andalucita, diamante, etc.
(3) Separación magnética
Se utiliza para eliminar el hierro de los minerales blancos utilizados como recubrimientos y rellenos, eliminar impurezas de las materias primas para materiales refractarios y eliminar impurezas de las materias primas para aislamiento eléctrico. Eliminación de hierro, etc.
(4) Separación eléctrica
Se utiliza para purificar turmalina, rutilo, circón, granate, actinolita y otros minerales.
(5) Beneficio químico
1) Blanqueo químico, que elimina el óxido de hierro de los minerales arcillosos mediante reducción y la pirita mediante oxidación.
2) Purificación química, es decir, utilización de métodos químicos para eliminar impurezas de los minerales, utilizados para grafito, diamante, casiterita, andalucita, tierra de diatomeas, cianita, etc.
3) Floculación selectiva, es decir, el floculante polimérico adsorbe algunas partículas minerales en la suspensión de grano fino para formar flóculos, pero no adsorbe otras partículas minerales y permanece en un estado disperso. La separación por floculación selectiva de polímeros se utiliza principalmente para la floculación selectiva de caolín y la purificación por floculación selectiva de bauxita, y puede eliminar eficazmente minerales impurezas como hematita y rutilo.
(6) Selección por fricción
Se utiliza para separar minerales fibrosos como amianto, brucita fibrosa y mica en escamas.
(7) Principales problemas existentes en la depuración y procesamiento de minerales no metálicos.
1) La tasa de recuperación del procesamiento de minerales no es alta y la tasa de utilización integral de los recursos es baja.
2) La tecnología y los equipos de procesamiento industrial de alta pureza no pueden satisfacer las necesidades.
3) El grado de mecanización y automatización no es alto, y algunas minas (como talco, calcita, wollastonita, etc.) todavía utilizan la selección manual.
2. Trituración y clasificación ultrafina
Utilice fuerza mecánica o fuerza mecánica química para que los productos minerales no metálicos alcancen la finura requerida.
(1) Proceso de clasificación y molienda ultrafina
Existen tres procesos: método seco, método húmedo y método seco-húmedo.
1) El diagrama de flujo principal del proceso de molienda ultrafina en seco (Figura 1-2-1) es el siguiente:
Figura 1-2-1 Diagrama de flujo principal del proceso de molienda en seco molienda ultrafina
p>Este proceso se utiliza para procesar polvo ultrafino de D97 > 5 micrones.
2) Existen muchos procesos para la molienda ultrafina en húmedo. El flujo principal (Figura 1-2-2) es general.
Figura 1-2-2 Diagrama de flujo principal de molienda ultrafina húmeda
Este proceso se usa generalmente para Procese polvo ultrafino con d97≤5μm y controle la forma y la superficie de las partículas. Materiales en polvo con requisitos de rendimiento especiales.
3) Proceso combinado seco y húmedo: se utiliza principalmente para producir productos en polvo de diversas especificaciones (o finura), como caolín calcinado a base de carbón y trituración ultrafina en empresas de producción de carbonato de calcio pesado. El método de molienda en seco se usa para moler D97 (> 5) ~ 10 μm, y luego el método de molienda ultrafina en húmedo se usa para moler el recubrimiento de papel y los productos pesados de carbonato de calcio a d90 ≤ 2 μm El procesamiento de ultrafino. El caolín calcinado a base de carbón también se realiza de esta manera. Un ejemplo de proceso de molienda ultrafina en húmedo. Por ejemplo, el flujo de proceso principal del producto de caolín calcinado ultrafino a base de carbón "Double 90" (Figura 1-2-3) es el siguiente:
Figura 1-2-3 Combinación seca y húmeda Diagrama de flujo del principio de trituración ultrafina
p>(2) Equipo de trituración ultrafina
Comenzó la investigación y el desarrollo de equipos de trituración ultrafina para minerales no metálicos en mi país a principios de los años 1980. Después de la introducción y absorción de una gran cantidad de tecnología y equipos extranjeros, se desarrollaron rápidamente y sucesivamente se desarrollaron equipos adecuados a las condiciones nacionales de nuestro país. Diez años más tarde, China entró en la etapa de desarrollo y fabricación independientes, complementados con la introducción. Desde finales de la década de 1990 hasta la actualidad, el número de tecnologías y equipos de trituración ultrafina con derechos de propiedad intelectual independientes o patentes de invención en China ha aumentado significativamente en comparación con la década anterior. Los equipos tienen ventajas significativas en capacidad de procesamiento y consumo de energía por persona. producto unitario, materiales resistentes al desgaste, combinación de procesos y control automático. El rendimiento integral en otros aspectos se ha mejorado significativamente y la brecha en los indicadores técnicos integrales con la tecnología y equipos avanzados extranjeros se ha reducido gradualmente.
1) El equipo de molienda ultrafina Jet Mill sigue siendo uno de los mejores equipos para productos con pequeña finura, alta pureza y alto valor agregado. Los molinos de flujo de aire nacionales han realizado algunas innovaciones basándose en la imitación y digestión de equipos extranjeros, especialmente en las áreas de molinos de flujo de aire objetivo, molinos de flujo de aire de lecho fluidizado y mejora de la resistencia al desgaste de los molinos de flujo de aire de placa plana. La desventaja es la falta de equipos a gran escala de más de varias toneladas y el alto consumo de energía por unidad de producto.
2) Las trituradoras ultrafinas de impacto mecánico se utilizan ampliamente en la industria de minerales no metálicos de mi país y se utilizan ampliamente en minerales no metálicos de dureza media como caolín, talco y calcita. La finura del producto generalmente puede alcanzar D97 = 10 μm. Si está equipado con un clasificador de partículas finas, se pueden producir productos en polvo ultrafinos con D97 = 5 ~ 7 μm.
Después de la digestión y absorción, los pulverizadores ultrafinos domésticos incluyen: pulverizador ultrafino CM51, pulverizador ultrafino DTM900, molino rotatorio de etapas múltiples CLM-2, pulverizador ultrafino LHJ, pulverizador mecánico JCF1000, Trituradora de impacto de clasificación JZC -400, trituradora de impacto CZM, etc.
3) Los molinos medios y ultrafinos incluyen molinos de bolas agitadores, molinos de bolas vibratorios, molinos de bolas de tambor y separadores de molienda, molinos de torre, molinos de arena, molinos planetarios de bolas, etc. Los molinos agitadores domésticos se han utilizado ampliamente en caolín, carbonato de calcio pesado y otras empresas, y pueden molerse mediante métodos secos o húmedos. La finura de los productos minerales molidos en húmedo puede alcanzar aproximadamente d97 = 2 micrones, y la finura de la molienda en seco usando un clasificador puede alcanzar d97 = 6 micrones. Los tipos de molinos agitadores son: Molino agitador vertical en espiral JM, utilizado para carbonato de calcio pesado y. caolín, molienda ultrafina de barita, arena de circón y otros minerales; los molinos vibratorios domésticos incluyen el tipo monocilíndrico, multicilíndrico (2-3), el tipo de conversión de frecuencia WGM-3 y el molino vibratorio de alta amplitud tipo MGZ-1. que son ampliamente utilizados para grafito, molienda fina y molienda ultrafina de minerales como talco, caolín, barita, etc. El molino de bolas vibratorio se puede utilizar para la molienda ultrafina de materiales de diversas durezas. La finura de los productos de equipos domésticos puede alcanzar aproximadamente D90 = 20 μm, y la finura de los productos de molienda húmeda puede alcanzar aproximadamente D97 = 5 μm. El rango de tamaño de partículas del molino de bolas de tambor es muy amplio y, a menudo, forma un proceso de circuito cerrado. el separador de polvo. Cuando el tamaño de las partículas de alimentación es menor o igual a 5 mm, la finura del producto puede alcanzar D97 = 6 ~ 7 micrones. Hay muchos tipos de máquinas de microdermoabrasión domésticas, incluidas 20 L, 80 L, 300 L, 500 L, 800 L. , etc. Usando molienda húmeda y molienda continua en serie de múltiples etapas, la finura del producto puede alcanzar aproximadamente D95 = 2μm, y se ha aplicado a la molienda húmeda ultrafina de caolín a base de carbón y carbonato de calcio pesado. El molino de torre doméstico CTM utiliza guijarros naturales especiales como medio de molienda y selector de polvo, y puede usarse para la molienda ultrafina de talco y bentonita. La finura del producto puede alcanzar aproximadamente D97 = 10 μm. Hay dos tipos de molinos de arena: horizontales y verticales. Los molinos de arena domésticos se utilizan principalmente para moler y dispersar pigmentos y cargas. En los últimos años, también se utilizan para moler concentrado de grafito.
La finura del producto puede alcanzar aproximadamente d97 = 2μm. El molino de bolas planetario continuo es uno de los avances importantes en el campo de la tecnología de molienda ultrafina en mi país y ha logrado la industrialización de equipos a gran escala. El molino de bolas planetario continuo XQ600×1500×3 se utiliza para la trituración ultrafina de talco, calcita y otros minerales. Puede moler materias primas minerales con un tamaño de partícula de ≤5 mm en productos con una finura de d97≤10μm. alcanzar 2000 ~ 3000 kg/h.
4) El molino mecánico ciclónico (tipo LHJ) es un nuevo tipo de equipo de molienda fina en seco y molienda ultrafina desarrollado independientemente en mi país. Se utiliza para moler piedra caliza, calcita, talco, wollastonita, caolín, barita, feldespato y otros materiales. Tamaño de partícula de alimentación ≤ 40 mm, finura del producto d97 = 40 ~ 15 μm. Si se combina con un clasificador fino, se pueden producir productos en polvo ultrafinos de aproximadamente D976 ~ 7 μm
5) Inyección de alta presión La trituradora (. homogeneizador de pelado ultrafino) tiene una patente de modelo de utilidad. Este equipo se ha utilizado para la trituración ultrafina de mica y caolín. Dependiendo del tamaño de partícula del material de alimentación, se pueden obtener productos con D97 = 10 ~ 45μm en una sola trituración.
Los principales problemas en la trituración ultrafina de minerales no metálicos son: el equipo no es lo suficientemente grande y la producción de algunos molinos de flujo de aire a gran escala y clasificadores de flujo de aire fino en el extranjero es más de diez veces mayor. que en nuestro país, la mayoría de las líneas de producción se controlan básicamente mediante operación manual, la calidad del producto no es lo suficientemente estable, el desgaste unitario del producto y aún no se ha desarrollado un equipo especial de trituración ultrafina para formas de cristal especiales;
(3) Equipo de clasificación fina
1) En la actualidad, el equipo doméstico de clasificación de subdivisión en seco se utiliza principalmente alrededor de trituradoras ultrafinas de impacto mecánico o trituradoras de flujo de aire para la clasificación. La finura del producto puede alcanzar aproximadamente D97 = 10 μm; la finura del producto clasificada por los clasificadores MSS y ATP puede alcanzar aproximadamente d97 = 6 micras; la finura del producto clasificada por el clasificador de partículas finas secas LHB de desarrollo propio de mi país puede alcanzar D97 = 5 ~ 7 μm. m, la capacidad de procesamiento por hora es de 2 ~ 15t.
2) Separador doméstico de polvo húmedo. Hay dos tipos: uno es un clasificador hidráulico basado en el principio de sedimentación por gravedad y el otro es un clasificador ciclónico basado en el principio de sedimentación centrífuga. Estos últimos incluyen centrífugas decantadoras como WL-350A, D y wld b-600; separadores centrífugos de espiral horizontal (etapas), hidrociclones de pequeño diámetro, cribas centrífugas LS, hidrociclones ultrafinos GSDF, etc. Estos son actualmente los principales equipos para la clasificación húmeda de polvos ultrafinos como el caolín en China. Entre ellos, la finura del producto de desbordamiento de la centrífuga de sedimentación (incluido el clasificador centrífugo de espiral horizontal) puede alcanzar aproximadamente d97 = 2 micrones; la finura del producto de desbordamiento del clasificador de hidrociclón ultrafino GSDF puede alcanzar aproximadamente D90 =; 2 micras; pequeña La finura del producto de desbordamiento del hidrociclón de diámetro puede alcanzar D80 = 2 micras; la finura del producto de desbordamiento del ciclón LS puede alcanzar D60 = 2 micras.
Tercero, modificación de la superficie
Muchos productos minerales no metálicos, como cargas minerales inorgánicas, desempeñan un papel importante en la industria de materiales poliméricos, como plásticos, caucho y adhesivos, y en el campo de los materiales compuestos a base de polímeros. Su función no sólo puede mejorar la dureza, rigidez, estabilidad dimensional y propiedades mecánicas del material, sino también otorgarle algunas propiedades físicas y químicas especiales (resistencia a la corrosión, resistencia a la intemperie, retardo de llama y aislamiento, etc.). ).Además, se puede reducir el coste de producción de los materiales.
Los métodos de modificación de superficies comúnmente utilizados para materiales minerales no metálicos incluyen métodos de reacción de precipitación y recubrimiento químico, complementados con métodos mecanoquímicos.
El recubrimiento químico de superficies es un método para recubrir la superficie de cargas minerales no metálicas mediante tratamiento de acoplamiento, reacción de quelación y adsorción química para mejorar su hidrofobicidad superficial. El proceso de procesamiento es el siguiente: agregue una cierta cantidad de modificador de superficie (sólido o líquido) al relleno en polvo. A cierta temperatura, el modificador reacciona con la superficie de las partículas de relleno inorgánico y se recubre sobre las partículas de relleno mediante agitación. o superficie de fluidización. Los modificadores incluyen principalmente agentes de acoplamiento tales como silanos, titanatos, aluminatos y compuestos de aluminio-titanio; tales como ácido esteárico, tales como cera de polietileno y ácidos orgánicos saturados tales como meticona (silicona), ácido acrílico; ácido crotónico y acetato de vinilo.
Los principales fabricantes incluyen: Zhangjiagang Guotai Huarong Chemical New Materials Co., Ltd., Chongqing Jiashitai Chemical Co., Ltd., Nanjing Shuguang Chemical Factory No. 1 y docenas más.
Actualmente, las máquinas de modificación de superficies de polvo continuo SLG y PSC se utilizan ampliamente para la modificación de superficies. El modificador de superficie SLG tiene las ventajas de dosificación automática, producción continua, temperatura controlable, pequeña dosis por unidad de producto, bajo consumo de energía, partículas altamente dispersas, alto grado de automatización y operación simple. Los modelos principales son: SLG-3/300 y SLG-3/600; la máquina PSC también es un equipo de modificación de superficies de polvo con buen rendimiento integral. El aceite térmico se utiliza para calefacción, producción continua, menor uso de modificadores, alta tasa de recubrimiento de superficies y partículas no adhesivas.
El modificador de la reacción de precipitación utiliza la precipitación química para formar una o más capas de recubrimiento en la superficie de las partículas minerales. Por ejemplo, TiO_2, ZrO2_2 y FeO se usan para recubrir las superficies de mica, caolín y otros polvos, y TiO_2 se usa para recubrir las superficies de partículas de SiO_2 y Al_2O_3. La modificación mediante reacciones de precipitación se logra mediante el uso de modificadores de superficie inorgánicos.
La tecnología de modificación de superficies de minerales no metálicos de mi país todavía está rezagada y es necesario promover aún más la tecnología y los equipos de modificación continua. Hay pocas variedades de agentes de acoplamiento y la calidad no es lo suficientemente estable; la tecnología de producción de mica coloreada y mica nacarada está atrasada, con baja producción, pocas variedades de color y calidad inestable, lo que debe fortalecerse en el futuro.
Cuarto, procesamiento térmico
El tratamiento térmico puede eliminar el agua externa, el agua de zeolita y el agua de hidroxilo de los minerales, mejorando así las propiedades de los minerales. La calcinación también puede eliminar la materia orgánica y blanquear algunos minerales, especialmente el caolín a base de carbón (incluido el talco negro y otros minerales). Algunos minerales (como la vermiculita) pueden expandirse varias o decenas de veces bajo la acción del calor y tener nuevas funciones.
La calcinación es un método importante para mejorar las propiedades de materiales minerales no metálicos. También es uno de los procesos importantes para el procesamiento profundo de productos minerales como caolín, magnesita y yeso. Estos productos se utilizan principalmente en la fabricación de papel, plásticos, revestimientos, caucho, petroquímica y otras industrias. Por ejemplo, el caolín calcinado tiene excelentes capacidades de dispersión de la luz y una absorbencia de tinta especial. Como material de recubrimiento de papel, en comparación con el caolín ordinario lavado con agua, puede mejorar en gran medida el brillo, la suavidad, la opacidad y la cobertura del papel base. Es por eso que puede mejorar la calidad del recubrimiento del papel y reemplazar el costoso dióxido de titanio. Como relleno en plásticos y caucho, tiene mejor resistencia, contracción, retardo de llama, higroscopicidad y resistividad que el caolín ordinario. En pinturas y otros revestimientos, la adición de caolín calcinado puede dar como resultado productos con mejor opacidad, integridad de la película y resistencia al frote.
El caolín a base de carbón calcinado es una tecnología de procesamiento única en mi país, que incluye blanqueamiento húmedo ultrafino, calcinado, secado, dispersión, despolimerización, clasificación y otra integración de tecnología de procesamiento y el equipo especial correspondiente, que se puede producir y utilizado en productos de la serie de caolín calcinado para múltiples industrias. Las tecnologías y equipos anteriores se han aplicado en muchas empresas de caolín a base de carbón en Xinzhou, Datong, Shanxi, Mengqian, Mongolia Interior, Huaibei, Anhui y otros lugares, y han logrado importantes beneficios económicos y sociales. La escala de la empresa también ha aumentado desde la producción anual inicial de varios miles de toneladas a una producción anual de 30.000 a 50.000 toneladas.
Proceso de calcinación: Tomemos como ejemplo la calcinación de caolín a base de carbón (Figura 1-2-4).
Figura 1-2-4 Diagrama de flujo principal de la calcinación de arcilla de caolín a base de carbón
Equipo de calcinación: los minerales no metálicos utilizan principalmente hornos de túnel, hornos rotatorios (incluida la calcinación directa y la calcinación amortiguada). calcinación a la llama), hornos de cuba, hornos de llama descendente y hornos de lanzadera. El horno rotatorio ignífugo introducido e imitado en la década de 1990 se ha convertido en los últimos años en un calcinador rotatorio de combustión directa, que ha mejorado la utilización de la energía y ha reducido significativamente el consumo de energía y la inversión en producción. En la actualidad, debido al equipo a gran escala, el uso de tecnología de calcinación en horno rotatorio de fuego directo y tecnología de clasificación de despolimerización no solo garantiza la calidad del producto (blancura del producto ≥ 95, tamaño de partícula del producto -2 μm ≥ 92), sino también la inversión. en 10.000 toneladas de capacidad de producción es de unos 50 millones de yuanes Se redujo a unos 20 millones de yuanes.