Procesamiento y manipulación de minerales

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

(1) Beneficio en seco

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

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

El beneficio en seco puede eliminar el proceso de deshidratación y secado del producto y reducir la pérdida de polvo fino. Tiene un flujo de proceso corto y un bajo costo de producción, y es adecuado para áreas secas y con deficiencia de agua. Sin embargo, la calidad del producto se ve muy afectada por la calidad del mineral en bruto y es inestable.

(2) Procesamiento de minerales húmedos

La tecnología de procesamiento de minerales húmedos incluye tres etapas de preparación del mineral, procesamiento de minerales y procesamiento de productos.

1. Etapa de preparación del mineral

Incluyendo operaciones de dosificación, trituración, maceración y dispersión. El apisonamiento consiste en mezclar mineral de caolín crudo con agua y dispersante en una máquina apisonadora para formar una suspensión. El apisonamiento puede dispersar el mineral en bruto, preparar una lechada de caolín de finura adecuada para la 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 partículas de monómero, con tamaños de partículas en micras o incluso más pequeños. Para separar minerales de caolinita de minerales impurezas (como feldespato, mica, pirita, ilmenita, etc.). ), las partículas de arcilla deben dividirse en partículas finas, medianas y gruesas. Las partículas de caolín tienen cargas opuestas en la interfaz y las partículas se atraen entre sí para producir una floculación similar a un flóculo. Por lo tanto, es necesario agregar un dispersante adecuado para ionizar y adsorber en la superficie del caolín cargado, de modo que tengan la carga. misma carga e interactúan entre sí. En este momento, la lechada tiene fluidez (la concentración de la lechada es generalmente del 5% al ​​14%). Sólo cuando las partículas minerales de la suspensión estén completamente dispersas se podrá lograr una clasificación y separación efectivas. Generalmente, cuando la suspensión de arcilla es alcalina neutra (pH=8), muestra un estado de dispersión estable. Los dispersantes comúnmente utilizados son los siguientes:

Ajustar el valor del pH: hidróxido de sodio (NaOH) y carbonato de sodio (na2co 3);

Ca2+ precipitado: oxalato de amonio (NH4) 2c2o 4 <; /p>

Complejo Al3+, Fe3+: citrato de sodio (na 3c 6 H5 o 7·2H2O); iones metálicos complejos multivalentes: silicato de sodio (Na2O mSiO2), pirofosfato de sodio (Na4P2O7), hexametafosfato de sodio (NaPO3)6.

2. Etapa de procesamiento de minerales

La etapa de procesamiento de minerales incluye remoción de arena, clasificación, flotación, blanqueo químico y separación magnética para eliminar diferentes impurezas.

(1) Eliminación de arena

La eliminación de arena húmeda elimina principalmente minerales detríticos, como feldespato, mica e impurezas de grano grueso, como recortes de perforación, y también elimina algo de hierro y titanio. minerales. Los más utilizados incluyen clasificadores de pontón con rastrillo, clasificadores en espiral, hidrociclones y cribas vibratorias. Las minas pequeñas de mi país utilizan la sedimentación natural para eliminar la arena y luego ingresan al tanque de sedimentación para su concentración. Después de la sedimentación, deshidratación y secado, se producen espacios en blanco de caolín en forma de ladrillo. Este producto se utiliza generalmente en la industria cerámica. En un concentrador mecanizado, primero se elimina algo de arena gruesa con un apisonador de un solo eje y luego se elimina con un hidrociclón o una criba vibratoria. Se informa que existe un nuevo tipo de equipo de extracción de arena en el extranjero: el impulsor industrial (fabricado en Alemania), que puede reemplazar la tecnología de producción de clasificador en espiral y criba vibratoria existente después de una evaluación industrial.

(2) Clasificación

En la actualidad, mi país utiliza principalmente el método de clasificación para producir productos de alta gama, especialmente productos de caolín con calidad de recubrimiento.

1) Clasificación hidráulica: el agua mineral cruda se transforma en una suspensión espesa en condiciones de agitación, de modo que los minerales arcillosos y los minerales impurezos se dispersan en el agua en forma de monómeros granulares y se añaden los dispersantes apropiados. Al mismo tiempo, después de la precipitación natural, se recogió la suspensión de caolín superior.

2) Clasificadores varios: hidrociclones y cribas finas vibratorias, divididos en grados gruesos y finos.

En el proceso de recubrimiento 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 inferior a 2. μm, sino también para evitar un aplastamiento excesivo 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 suspensión varían mucho, generalmente se utilizan tamices para la clasificación. Si son similares, se clasifican según sus diferencias de densidad.

Los equipos de clasificación de uso común incluyen separación de aire, hidrociclón, centrífuga, etc.

En la tecnología de procesamiento profundo de clasificación ultrafina del caolín, la mayoría de los países extranjeros utilizan centrífugas en espiral horizontales. Durante el proceso de tratamiento de una centrífuga de espiral horizontal con estructura general, las partículas medianas y gruesas son difíciles de sedimentar debido a la agitación de la espiral, pero son arrastradas con el rebose, al mismo tiempo, una parte considerable de las finas. La espiral empuja las partículas hacia la salida de escoria y el efecto de clasificación es la diferencia. En la actualidad, el dispositivo de clasificación de partículas más avanzado y completo en países extranjeros es la primera centrífuga patentada fabricada en los Estados Unidos.

(3) Flotación

La flotación es una tecnología de beneficio ampliamente utilizada en la purificación del caolín. En la actualidad, la tecnología y los equipos se mejoran y actualizan constantemente para permitir que el concentrado de caolín obtenga una mayor 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 las diferentes impurezas del mineral de caolín, los métodos de flotación, los productos químicos y los equipos utilizados también son diferentes. Los más utilizados incluyen la flotación por espuma, la flotación a cuestas, la flotación de doble capa y la 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 utiliza.

1) Método de suspensión de partículas ultrafinas: la flotación de partículas ultrafinas (también conocida como flotación a cuestas) puede procesar el 100 % de los minerales de menos de 3 μm (como anatasa, arena de cuarzo, turmalina, óxido de hierro). ), el 48% de los cuales tienen menos de 0,5 μm, que es uno de los procesos más eficaces para separar partículas ultrafinas. Este método utiliza ácido oleico (aceite de resina y fueloil) como recolector, aceite de pino como agente espumante, silicato de sodio como dispersante y sal de metal alcalinotérreo soluble (sulfonato de calcio de petróleo) como coadyuvante de procesamiento de minerales. ajuste el valor del pH (generalmente alrededor de pH = 9) y use calcita, fluorita y barita de malla -325 como portadores para capturar impurezas minerales finas para la separación. La esencia de este enfoque es. Durante el proceso de flotación, el portador que adsorbe el colector transporta partículas de impureza hasta la capa de espuma, pero se descarga con el rebosadero de la espuma y el caolín es el producto del rebosadero, logrando así el propósito de separación. Los residuos químicos y minerales portadores de la arcilla son perjudiciales para el producto final y deben eliminarse en la medida de lo posible. Los minerales portadores pueden reciclarse después de recuperarse de la espuma. En general, reducir el tamaño de partícula del mineral portador y aumentar la intensidad de agitación puede aumentar significativamente la tasa de colisión entre el mineral portador y el mineral microsuspendido, lo cual es muy beneficioso para mejorar el índice de clasificación. Además, el tratamiento prehidrófobo de los minerales portadores es una medida necesaria 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, se puede eliminar el 70% de las impurezas de hierro y titanio y la blancura puede alcanzar más de 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 para ajustar el valor del pH entre 5 y 11, luego agrega un recolector catiónico (ácidos grasos) y tetracloruro de carbono que puede capturar selectivamente uno de los minerales, y luego usa líquido orgánico (queroseno industrial). se mezcla y el pH de la suspensión = cuando. La emulsificación forma dos capas líquidas: una capa de caolín-agua y una capa de líquido orgánico-impureza. El caolín purificado se recupera de la fase acuosa y las impurezas minerales se eliminan de la fase oleosa. La característica de este método es que no utiliza portadores minerales y sólo utiliza recolectores hidrófobos y líquidos orgánicos apolares para tratar la suspensión. El proceso de flotación se puede realizar en hidrociclones o tanques de sedimentación por gravedad. Antes de la separación, se debe ajustar el contenido sólido de la suspensión y agregar dispersantes apropiados para obtener el mejor efecto de separación. La British Kaolin Company (ECC Company) utiliza este método para estudiar la separación de turmalina y otras impurezas en el caolín. Agregue silicato de sodio y álcali como dispersantes, queroseno industrial como agente mezclador y ácidos grasos como recolectores a la lechada de arcilla, luego revuelva y mezcle, deje reposar y los dos líquidos se estratificarán. El caolín puro se recupera de la fase líquida y la turmalina se recupera 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 elevado coste.

3) Método de floculación selectiva y lavado flotante:

①Floculación selectiva de caolinita. Este método utiliza un floculante aniónico (como la poliacrilamida) para conectar la caolinita en un estado de agregación de red suelta, que precipita en el fondo a través de enlaces puente. Para la caolinita en escamas, debido a las diferentes propiedades electroquímicas de su superficie y la 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, provocando la interacción entre la superficie del extremo. y la superficie del extremo. La floculación entre partículas da como resultado que la floculación entre partículas se hunda hasta el fondo.

Se dejan otros minerales en la suspensión y se dejan reposar durante un período de tiempo, luego se vierte la suspensión y los flóculos se agitan hasta formar una suspensión en agua limpia y luego se separan más.

②Floculación selectiva de impurezas estacionales como la alunita. Las propiedades electroquímicas de la caolinita son completamente diferentes a las de los minerales impuros. También puede elegir un determinado floculante para flocular impurezas estacionales y de otro tipo, de modo que el caolín fino esté en un estado disperso y suspendido, y la suspensión de caolín se separe de las impurezas floculadas mediante sifón o decantación. De este modo se obtienen productos de caolín de gran pureza y tamaño de partícula fino.

Este método se considera uno de los métodos de procesamiento de microminerales más prometedores y eficaces desarrollados en los últimos 20 años. Estados Unidos, Rusia, Reino Unido, Alemania, República Checa, etc. han adoptado este proceso para mejorar la capacidad de separación y la tasa de recuperación del caolín.

A finales de la década de 1970, mi país comenzó a estudiar la floculación y flotación selectiva del caolín, principalmente para eliminar la alunita, y logró ciertos resultados. En el experimento, se utilizó silicato de sodio como dispersante, poliacrilamida hidrolizada como floculante y se añadió Ca2+ para activar la suspensión. Los resultados muestran que la tasa de desulfuración del mineral puede alcanzar el 65,72%. En el experimento, la concentración del floculante fue 160×10-6, el grado de hidrólisis de la poliacrilamida floculante fue 70%, el tiempo de sedimentación fue 180 min, el pH fue 9,5 ~ 10 y la cantidad de vidrio soluble fue 400×10-6. -6. Agregar Ca2+ a la suspensión puede hacer que el caolín y la alunita produzcan diferentes efectos de floculación, y la alunita se activa significativamente. Cuando la concentración de cloruro de calcio alcanza 40×10-6, la tasa de recuperación de la floculación de alunita puede alcanzar el 92%.

(4) Blanqueo

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

1) Blanqueamiento químico: La película de óxido de hierro que cubre firmemente la superficie de las partículas de caolín se puede eliminar mediante métodos químicos. Dado que esta parte del hierro es difícil de eliminar mediante separación magnética y flotación, se debe realizar un blanqueo químico, es decir, las impurezas coloreadas como el hierro y el titanio se disuelven mediante métodos químicos 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 la arcilla de caolín a Fe2+ soluble y luego eliminarlo mediante lavado, mejorando así la blancura de la arcilla de caolín. Este es el método tradicional de eliminación de hierro en la industria del caolín. Antes del blanqueo, la pulpa fluye hacia el mezclador para agitarla y se agrega floculante para la floculación 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 producir Fe3+→Fe2+ insoluble, que luego puede eliminarse 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 están en forma de puntos y se disipan con bajo contenido, se puede obtener un mejor efecto de blanqueo y la blancura se puede mejorar significativamente. Si el mineral contiene niveles más altos de materia orgánica e impurezas, el efecto blanqueador será deficiente y la blancura no mejorará significativamente. Generalmente, la temperatura durante el proceso de blanqueo debe ser temperatura ambiente, que es demasiado alta. Aunque puede acelerar el blanqueo, consume mucho calor y descompone los químicos demasiado rápido, generando desechos y contaminando el medio ambiente. Si es demasiado bajo, la respuesta será lenta y la capacidad de producción disminuirá. Cuando el valor del pH de la pulpa se ajusta a 2~4, el efecto blanqueador es mejor. En cuanto a la dosis de productos químicos, generalmente a medida que aumenta la dosis, la velocidad de decoloración se acelera y la blancura también aumenta, pero después de alcanzar cierto nivel, la blancura ya no aumenta. La concentración de suspensión adecuada es del 12 % al 15 %. El tiempo de decoloración no puede ser ni demasiado largo ni demasiado corto. El blanqueo durante demasiado tiempo no sólo desperdiciará productos químicos, sino que también reducirá la calidad del caolín, porque el oxígeno en el aire hará que el Fe2+ se oxide a Fe3+. Si es demasiado corto, la blancura no cumplirá los requisitos. Filtrar y limpiar inmediatamente después de la reacción; de lo contrario, la superficie se volverá amarilla gradualmente. En cuanto al problema del amarillamiento del producto, Estados Unidos tenía una patente en la década de 1970 que agregaba fosfato para evitar el amarillamiento. El método específico es el siguiente: primero agregue ditionito de sodio para el blanqueo reductor y luego agregue fosfato después de un cierto período de tiempo. Se ha comprobado que el producto blanqueado puede blanquearse permanentemente. Blanquear caolín con ditionita puede mejorar significativamente la blancura y el brillo del caolín hasta cierto punto, pero este agente reductor es extremadamente inestable y se descompondrá cuando se exponga 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 blanqueo con polvo de zinc, el blanqueo con borohidruro de sodio, la electrólisis con dióxido de azufre, etc.

La similitud entre estos métodos es que Na2S2O4 se produce inmediatamente durante el proceso de blanqueo, lo que evita el desperdicio de productos químicos, reduce costos y logra buenos efectos de blanqueo.

Para caolines que contienen pirita y materia orgánica se utiliza generalmente el método de blanqueo oxidativo. Incluso la pirita en estado reducido se oxida en sulfato ferroso soluble y sulfato férrico, y la materia orgánica se oxida al mismo tiempo, convirtiéndola en óxidos incoloros que se eliminan fácilmente por lavado. Según los datos, el método de blanqueo combinado por reducción de oxidación se ha adoptado en el extranjero y los experimentos han demostrado que este método es superior al blanqueo por reducción simple o por oxidación. Como arcilla de caolín y suelo nativo en Georgia, EE. UU.

Método soluble en ácido: aprovechando la resistencia a ácidos y álcalis de la arcilla de caolín, use una solución ácida (HCl, H2SO4, ácido oxálico) para tratar la arcilla de caolín. para convertir materia insoluble en materia soluble Separada de arcilla de caolín. Por lo general, para disolver completamente las impurezas, se puede agregar al mismo tiempo un agente oxidante (peróxido de hidrógeno, etc.) o un agente reductor (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 incrustada en la superficie del caolín se disuelve y elimina fácilmente con ácido clorhídrico, mientras que el caolín que contiene minerales de titanio es difícil de eliminar las impurezas y mejorar la blancura con este método.

El caolín se trata con ácido sulfúrico en una olla a presión con una presión de 2×155Pa durante 2 a 3 horas, y se utiliza un exceso de solución de H2SO4 del 8% al 10%. Después del tratamiento, el hierro y el ácido residual se eliminan por lavado y se puede eliminar aproximadamente el 90% del Fe2O3 del caolín. Trate el caolín con una solución mixta 1:2 de ácido sulfúrico concentrado y sulfato de amonio a 100°C durante 2 horas, filtre la suspensión y lave con ácido sulfúrico para eliminar las impurezas de titanio y hierro. Utilice una solución caliente de ácido oxálico u oxalato de sodio al 0,1% ~ 0,5% para disolver y eliminar compuestos de hierro y titanio en la superficie de partículas de caolín finamente molidas.

Nuevos avances en la investigación del blanqueo de caolín extranjero: si se agrega NH4Cl al polvo de caolín, cuando se agrega a 200 ~ 300 °C, reaccionará con el hierro en el caolín. Después de enfriarse, el producto de hierro. FeCl3_ 3 será lixiviado por ácido clorhídrico diluido. Actualmente en etapa experimental, este blanqueo debe realizarse a alta temperatura y en condiciones cerradas.

2) Eliminación biológica del hierro y blanqueo: Ciertos microorganismos (bacterias y hongos) tienen la capacidad de disolver el hierro a partir de óxidos de hierro (limonita y goethita). Las impurezas que contienen hierro en el caolín se pueden eliminar utilizando la capacidad de los microorganismos para disolver el hierro. La capacidad de los microorganismos para disolver el hierro es compleja y aún no se comprenden los motivos. Algunas personas piensan que está relacionado con la formación de metabolitos que actúan como agentes complejantes, como los ácidos orgánicos, y también con la hidrólisis enzimática y no enzimática del hierro reducido.

Se ha desarrollado un método de tratamiento de dos pasos: primero, preparar una solución de cultivo (es decir, un agente de extracción) y cultivar las bacterias en un medio nutritivo a 30 °C para formar un agente de extracción. El medio nutritivo contenía 3 gnh4no3, 1 gkh2po4, 0,5±0,5 gmg de 4·7H2O y cantidades variables de melaza por litro de agua natural. El pH inicial del medio de cultivo es aproximadamente 7 y estos microorganismos se producen en superficies o en agua. El tiempo necesario para el cultivo depende del método de cultivo y de la concentración inicial de jarabe en el medio de cultivo, generalmente de 5 a 14 días. Cuando la concentración inicial del almíbar es superior a 150 g/L, el valor del pH final es siempre inferior a 2 y la concentración de ácidos orgánicos en el agente de extracción es de aproximadamente 40 g/L. La suma de ácido oxálico y ácido cítrico. para más del 95% del contenido total de ácido orgánico. El mismo efecto de lixiviación se puede obtener añadiendo ácido clorhídrico a un agente de lixiviación artificial que contenga una cantidad igual de ácido orgánico para acidificarlo a pH=0,5. Después de preparar el agente lixiviante, utilícelo para lixiviar caolín a 90 °C. En el experimento se utilizaron once tipos de caolín, con contenidos de Fe2O3 que oscilaban entre el 0,65% y el 1,49% y contenidos de Al2O3 que oscilaban entre el 32% y el 35,2%. El hierro se presenta en forma de hidróxidos, principalmente goethita, en la arcilla caolín. La intensidad de agitación experimental es de 400 ~ 600 r/min, la concentración óptima de la suspensión es del 20% ~ 2~5h% y el tiempo de procesamiento es de 2~5h. Los resultados se muestran en la Tabla 7-3. Como se puede ver en la tabla, el contenido de Fe2O3 disminuyó de 0,65% ~ 1,49% a 0,44% ~ 0,75%, y la blancura aumentó de 55 ~ 87 a 86 ~ 92. Sin embargo, sólo una pequeña cantidad de aluminio se lixivia del caolín junto con el hierro. Prolongar el tiempo de lixiviación puede lixiviar más hierro del caolín, pero al mismo tiempo disolverá fuertemente el aluminio, por lo que el tiempo de lixiviación debe controlarse adecuadamente.

3) Separación magnética, eliminación de hierro y blanqueo: Casi todos los minerales de caolín contienen una pequeña cantidad de minerales de hierro (generalmente 0,5% ~ 3% Fe2O3), principalmente óxido de hierro, ilmenita y siderita, pirita y mica. , turmalina, etc. Estas impurezas coloreadas suelen tener un magnetismo débil, por lo que estas impurezas dañinas se pueden eliminar mediante separación magnética. La separación magnética es un método que utiliza las diferencias magnéticas de los minerales para separar partículas minerales en un campo magnético. Es eficaz para eliminar minerales altamente magnéticos como magnetita, ilmenita o limaduras de hierro que se mezclan durante el procesamiento. Para minerales débilmente magnéticos, un método es tostarlos primero y convertirlos en óxido de hierro magnético fuerte antes de la separación magnética; el otro método es utilizar separación magnética de campo magnético fuerte de alto gradiente.

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

(Según Guo Shouguo 1991)

Separación magnética con campo magnético fuerte de alto gradiente. método

En 1973, Estados Unidos produjo el primer separador magnético de alto gradiente. En 1981, el Instituto de Investigación Changye de China desarrolló el primer separador magnético periódico semiindustrial de alto gradiente en China, 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 funciona, la bobina genera un campo magnético y la lana de acero se magnetiza. Luego, la válvula de alimentación, la válvula de descarga y la válvula de control de flujo se abren automáticamente. La pulpa ingresa a la caja de clasificación y pasa a través de la lana de acero magnetizada. El material magnetizado es interceptado por la lana de acero. La suspensión no magnetizada restante pasa a través de la válvula de descarga y la válvula de lavado se abre para eliminar la suspensión no magnética de la lana de acero. Luego, apague la energía y el magnetismo de la lana de acero desaparecerá. Luego, la suspensión magnetizada se lava con agua.

Este método tiene dos características: una es un medio magnético concentrado (generalmente lana de acero) que puede generar una alta intensidad de campo magnético (107 Gs/cm) y la otra es una estructura magnética de tubo en espiral 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 ausencia de contaminación. Al ajustar los parámetros operativos de separación, se pueden producir diferentes grados de productos y se pueden controlar los costos de producción según sea necesario. Es una tecnología eficaz y adaptable con buenos 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 el centro de Georgia, EE. UU., han adoptado la separación magnética de alto gradiente como proceso de tratamiento estándar. La Tabla 7-4 muestra los resultados de las pruebas del separador magnético de alto gradiente PEM-5 para eliminar hierro y titanio de arcilla de 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 1991)

Se puede ver en Los datos de la tabla indican que con la selección 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 de caolín disminuye gradualmente y el tamaño de las partículas de los minerales de hierro y titanio en el caolín se vuelve más pequeño y más pequeño, con unas pocas micras. Los siguientes minerales débilmente paramagnéticos no pueden separarse mediante un separador magnético de alto gradiente. Según los informes, actualmente más de 10 países extranjeros están investigando la eliminación del hierro y el titanio del caolín mediante separadores magnéticos superconductores.

El separador magnético superconductor consta de tres partes principales. Uno es un imán superconductor, hecho de alambre de niobio, titanio o alambre de niobio y estaño; el segundo es un sistema de refrigeración de temperatura ultrabaja que utiliza helio líquido y refrigeración con nitrógeno líquido para hacer que el imán de niobio, titanio o niobio y estaño alcance un estado superconductor sin resistencia de CC. a 4,2 K; el tercer tipo es una tubería de clasificación o dispositivo de clasificación, que se utiliza para separar minerales magnéticos y minerales no magnéticos en un 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 el gradiente que generan. El caolín es más adecuado para este último tipo y este separador magnético puede manejar minerales paramagnéticos de varias micras o submicras. El separador magnético superconductor puede funcionar durante mucho tiempo y puede reducir el consumo de energía entre un 80% y un 90% en comparación con los separadores magnéticos convencionales. Sólo esto puede ahorrar US$ 65.438 + US$ 5.000 por año, 34% en área y 47% en peso. Además, tiene la capacidad de excitar y desmagnetizar rápidamente, lo que puede reducir el tiempo necesario para clasificar, desmagnetizar y lavar las impurezas, mejorando así en gran medida la capacidad de procesamiento de minerales. La capacidad de procesamiento de este equipo es de 6t/h

El Laboratorio Bell Telephone de Estados Unidos ha construido un electroimán de 65438+100.000 Gs, que consume 1.600kW de potencia 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 15 kW.

2. Exfoliación y trituración ultrafina del caolín

La finura y la forma del caolín son importantes en campos de aplicación como la fabricación de papel, caucho y plásticos como cargas, recubrimientos de papel y espesantes cosméticos. Ciertos requisitos. Por lo tanto, el caolín seleccionado debe ser despojado y pulverizado ultrafinamente para mejorar la calidad del producto, lo cual es difícil de lograr mediante métodos convencionales generales. En los últimos años, la investigación sobre la tecnología de procesamiento ultrafino ha logrado grandes avances. Por ejemplo, el uso de trituración con flujo de aire supersónico para mejorar la finura del caolín ha abierto nuevas formas de producir más productos con calidad de recubrimiento y calidad de relleno. , y amplió la tasa de utilización de recursos y logró buenos beneficios económicos. Las principales técnicas para el decapado y trituración ultrafina de caolín incluyen la molienda y el decapado, la extrusión a alta presión y la trituración con flujo de aire.

1. Método de molienda

El caolín de grano grueso suele estar compuesto de muchas piezas individuales. El proceso de pelado consiste en triturar y pelar los agregados de caolinita en capas (>: 2 μm) en piezas individuales. o Reducir el apilamiento. El equipo principal que se utiliza actualmente para pelar es el triturador de escamas. Los medios de molienda incluyen perlas de porcelana, perlas de vidrio, perlas de jade artificial, perlas de polietileno de nailon, etc. La densidad relativa de las perlas es de aproximadamente 2 ~ 4,5 y el diámetro es de 2 ~ 3 mm. Al agitar la mezcla de lodo y medios de molienda finos, los medios de molienda chocan entre sí, desprendiéndose así de la caolinita. Después de pelar la caolinita, la estructura cristalina generalmente no se destruye y la nueva superficie no se contamina. Las impurezas coloreadas del caolín pueden liberarse mediante disociación y 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 papelera, puede mejorar enormemente el brillo y la opacidad del papel. El proceso es sencillo, pero la eficiencia de producción es ligeramente baja y el consumo de energía es alto.

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, la lechada se extruye por fricción desde el espacio estrecho con una bomba de alta presión (máxima ajustable a 5,88 × 107 Pa) a una velocidad lineal de 950 m/s, y se pulveriza sobre el impulsor a alta velocidad en condiciones normales. presión. Cuando el material sale del espacio, la presión disminuye repentinamente, creando un efecto de cavidad. La cara cristalina de la caolinita es como palomitas de maíz, y utiliza el principio de alta fuerza de corte y efecto de agujero para tener una fuerte fuerza de unión a lo largo de la dirección.

El rango de tamaño de partícula del caolín procesado mediante este proceso es de 2 ~ 20 μm. Los experimentos han demostrado que el tamaño de partícula de menos de 2 μm en la suspensión procesada por el homogeneizador de alta presión se puede aumentar. 65438±08% a 37%. Por ejemplo, la blancura natural de la mina de caolín en Longyan, Fujian, es muy alta (75 ~ 80) y el contenido de caolinita es del 20% al 30%. Después de la selección, el caolín se presenta en forma de escamas, con tamaños de partículas principalmente de 2 a 5 micrones y de 5 a 10 micrones, que no pueden cumplir con los estándares de los productos aptos para pinturas. Después de la extrusión a alta presión, más del 80% de los productos se pueden obtener con tamaños de partículas inferiores a 2 μm.

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 una colisión y fricción extremas. Cuando la fuerza es mayor que la tensión de falla de la propia partícula, la partícula se aplasta. Este método utiliza un flujo de aire de velocidad ultrarrápida superior a 750 m/s como energía fluida para hacer que las partículas de polvo choquen entre sí en un dispositivo especial para lograr la trituración. Al mismo tiempo, las partículas trituradas se clasifican junto con el flujo de aire de vórtice inyectado. una cámara de clasificación especial instalada en la trituradora, y luego las partículas gruesas en el vórtice graduado se expulsan mediante centrifugación y circulan de regreso a la boquilla supersónica a través del tubo de bucle. Las partículas expulsadas de la boquilla a alta velocidad chocan con el remolino. partículas gruesas en la cámara de molienda, dejando sólo las trituradas. Después de la pulverización con flujo de aire, más del 90% del caolín calcinado tiene un tamaño de partícula inferior a 5 μm, lo que indica que este método puede lograr buenos resultados.

4. Método de extracción química

El método de extracción química, también conocido como método de dispersión química, consiste en remojar la caolinita en un determinado agente para que el agente entre en la capa cristalina de la caolinita. se combina con enlaces de hidrógeno para destruir los enlaces de hidrógeno entre cristales y debilitar la fuerza de unión entre cristales. El desplazamiento relativo entre capas de cristal se vuelve más fácil, de modo que la pila de cristales se "suelta". En este momento, las obleas laminadas se pueden despegar capa por capa aplicando una pequeña fuerza externa, 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, ácido acrílico. Después de la investigación, Shen Changle y Jiang Jun del Instituto de Diseño Industrial de Minerales No Metálicos de Suzhou creen que el mayor obstáculo para la aplicación de métodos de extracción química en la producción industrial es el alto costo de los productos químicos, más que la capacidad de extracción de los propios productos químicos. Pero antiguos académicos soviéticos afirman haber descubierto pastillas exfoliantes baratas.

5. Método de pelado por congelación rápida

Gran Bretaña, Estados Unidos y otros países están estudiando este método de pelado, que consiste en hacer pasar rápidamente el caolín a través de un cilindro ultrabajo lleno de nitrógeno líquido. , entre cristales de caolinita El agua de repente se congela y se expande, destruyendo la capa de cristal, rompiendo los débiles enlaces de hidrógeno y convirtiendo la caolinita en capas en un solo cristal.

3. Proceso de calcinación del caolín

El caolín seleccionado se calcina a una determinada temperatura hasta obtener clinker de caolín para diferentes usos, para luego triturarse, pulverizarse y clasificarse. La temperatura de calcinación es diferente según el uso, generalmente entre 800 y 1500°C, y 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 la 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 industria de síntesis de zeolita 4A, producción de cloruro de aluminio y criolita, la calcinación puede mejorar la actividad química del caolín. El caolín se puede calcinar a altas temperaturas para aumentar la blancura 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.

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

Procesamiento y desarrollo de minerales no metálicos. Y utilización

Se puede ver en la fórmula de reacción que el agua cristalina se elimina a 500 ~ 700 °C para generar metacaolinita, que aún mantiene la forma de escamas. Después de 925 ℃, se produce la fase de espinela. La fase similar a la mullita se genera 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. Es apropiado elegir entre 800 y 900 ℃ para la producción de revestimiento de papel. El metacaolinita generado en este momento seguirá estando escamoso. Para producir masillas con alta blancura y brillo, la temperatura puede rondar los 1000°C. Al producir mullita, la temperatura debe ser superior a 65438 ± 0400 ℃.

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.

Cuarto, tratamiento de modificación de superficies

El caolín se utiliza como relleno en plásticos, caucho, pinturas y cables. Para dispersarlo fácil y uniformemente en diversos materiales poliméricos orgánicos y unirlo más firmemente, es necesario recubrir la superficie del caolín con un agente de acoplamiento orgánico. Este proceso se llama modificación de superficie. La combinación de agente de acoplamiento y caolín puede ser una reacción química, una adsorción física o ambas. Los agentes de acoplamiento comúnmente utilizados incluyen silanos, titanatos, aluminatos, ácido esteárico y sus jabones.

Los métodos de modificación incluyen el método seco y el método húmedo, y la modificación seca es mejor que el método húmedo. El equipo más utilizado es una amasadora de alta velocidad. En la producción modificada, el caolín y los materiales orgánicos se mezclan directamente en una amasadora de uno o dos tornillos a una temperatura determinada.

En la detección del efecto de modificación, el área de recubrimiento del agente de acoplamiento se puede medir con precisión mediante espectroscopia infrarroja. El método simple es 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 de dejarla reposar. . El caolín con buen efecto de modificación es hidrofóbico, flota en la superficie del agua y no se hunde.