Desarrollo, utilización y desarrollo tecnológico del caolín en China
Cai Jian
(Instituto de Diseño Industrial de Minerales No Metálicos de Suzhou Sinoma, Suzhou, Jiangsu 215004)
Este artículo describe la historia del desarrollo de la industria del caolín en China. Tomando como ejemplo la producción de caolín en Maoming, este artículo se centra en el estado de desarrollo del caolín en China, incluidos los recursos, la producción y el procesamiento, las características técnicas y las aplicaciones del producto. Al comparar la tecnología industrial de caolín del mundo, se analizó la dirección de desarrollo de la tecnología de procesamiento de caolín de China y su desarrollo y utilización.
Caolín; desarrollo y utilización; desarrollo de tecnología.
Acerca del autor: Cai Jian, ingeniero senior a nivel de profesor, vicepresidente del Instituto de Diseño Industrial de Minerales No Metálicos de Sinoma. Número de contacto: 13806219775. Correo electrónico: fkycj@163.com.
1. Introducción
El caolín es un mineral no metálico muy importante y ampliamente utilizado. Debido a su plasticidad, adhesión, dispersión, resistencia al fuego, aislamiento y estabilidad química, se usa ampliamente en la fabricación de papel, cerámica, plásticos, caucho, productos químicos, electrónica, revestimientos, materiales refractarios, industria militar, medicina, cosméticos, pesticidas, etc. Diez industrias.
A mediados de la década de 1980, con la cooperación de investigación científica, producción y otros departamentos relevantes, los geólogos chinos descubrieron grandes depósitos de caolín en Longyan, Fujian y Maoming, Guangdong, que contribuyeron al desarrollo de la fabricación de papel, plásticos. , materiales de construcción y otras industrias de nuestro país. Maoming caolín ha sido reconocido como una importante base de producción de caolín de alta calidad para la fabricación de papel en mi país y también ha promovido el desarrollo general de la industria del caolín.
La industria de fabricación de papel de mi país se desarrolló rápidamente durante los períodos del "Octavo Plan Quinquenal" y del "Noveno Plan Quinquenal" se introdujeron sucesivamente varias recubridoras de cuchillas y la velocidad de la cuchilla se aumentó a 600 m/min. , 800 m/min e incluso 1200 m/min. En consecuencia, se han propuesto mayores requisitos de calidad para el caolín, incluyendo finura, blancura, concentración de viscosidad, valor de abrasión, etc. Gracias a los esfuerzos conjuntos de investigadores de la industria del caolín y diversas industrias de aplicaciones, la tecnología del caolín de China se ha desarrollado completamente y algunas tecnologías, incluidas la purificación, la ultrafinura y la modificación, han alcanzado los estándares mundiales.
2. Estado actual de la industria del caolín
(1) Reservas de caolín
Las reservas geológicas probadas de caolín de China son 14,32×108t, incluidas 4,18×108t en Guangdong. y 4,18 × 108 t en Fujian es 1,59 × 100 t, y Guangxi es 1,80 × 108 t. Además, el caolín de 16,7×108 toneladas se distribuye principalmente en Mongolia Interior, Shanxi, Shandong, Anhui, Liaoning, Shaanxi y otras provincias. Los recursos de caolín de Maoming se distribuyen principalmente en Shandong, Xiachi, Shange y Feishuling, cubriendo un área de aproximadamente 40 a 60 km2, con reservas probadas de aproximadamente 2,8 × 108 t y reservas prospectivas de aproximadamente 8 × 108 t. El tipo de depósito es sedimentario y erosionado, y los yacimientos se encuentran en la Formación Laohuling del Plioceno y en la Formación Huangniuling del Mioceno. Los tipos naturales de minerales incluyen caolín con grava, caolín con arena y grava y caolín con arena. En el tipo industrial predomina la arcilla caolín arenosa.
(2) Empresas de producción de caolín
En la actualidad, hay más de 100 empresas de caolín a nivel de condado o superior y más de 700 empresas municipales en el país. La capacidad de producción de mineral bruto supera las 300×104t y la capacidad de procesamiento supera las 70×104t. La escala de producción de China Kaolin Company, Maoming Kaolin Technology Co., Ltd., Fujian Longyan Kaolin Company, Yankuang Beihai Kaolin Company y Maoming Petrochemical Mining Company es de 10×104t. La producción total de caolín en el área de Maoming es de aproximadamente 38×104t/a, de las cuales la producción de caolín para raspadores de papel representa el 80% de la producción nacional total.
(3) Proceso de producción de caolín
En la actualidad, el proceso de producción típico de caolín en mi país es: el mineral en bruto se somete a extracción de arena, separación aproximada y beneficio para obtener el beneficio. luego se concentra, se utiliza una centrífuga de espiral, clasifica, purifica, blanquea o elimina químicamente el hierro del concentrado, primero se deshidrata mediante un separador de mariposa y luego un filtro prensa, finalmente se seca en una torre de secado; El producto está empaquetado y medido. Representado por Maoming Gaoling Technology Co., Ltd., el proceso se presenta de la siguiente manera.
El caolín Maoming es un tipo de cristal escamoso pseudohexagonal con alto orden, tamaño de partícula fino, alta blancura y baja viscosidad. Se ha confirmado como una materia prima importante para el caolín de fabricación de papel de alta calidad en mi país. .
El mineral de caolín se tritura bajo el impacto de alta presión de la pistola de agua y el mortero se bombea a un clasificador en espiral para eliminar la arena y luego se separa mediante un hidrociclón. El número de etapas de procesamiento del mineral depende de la naturaleza del mineral en bruto, generalmente de 2 a 4 etapas. El concentrado grueso separado se separa en productos de calidad de recubrimiento y de calidad de relleno a través de un clasificador centrífugo de espiral horizontal. Los productos con calidad de pintura se blanquean, se separan magnéticamente, se filtran, se secan y se empaquetan antes de salir de fábrica. Los productos con calidad de relleno se envían después de filtrarlos y empaquetarlos. El flujo del proceso de procesamiento de minerales se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Diagrama de flujo
La calidad de los productos de caolín en el área de Maoming se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1 Calidad del producto
1. Eliminación de arena mediante clasificador en espiral
El tamaño de grano del feldespato y el feldespato en el caolín Maoming es relativamente grueso, generalmente mayor que 325. malla El tamaño de partícula del caolín es relativamente fino, concentrado principalmente a -2 μm. Además, del análisis del tamaño de partícula del mineral crudo, se puede ver que el contenido de 40 μm es mayor, lo que representa el 80,01%; las partículas finas ocupan el segundo lugar, y el contenido de -2 μm representa 12,97; mientras que el rango de tamaño de partículas intermedias es más amplio, pero el contenido es muy pequeño, representando 7,02 de 40 ~ 2 μm, por lo que se utiliza un equipo de clasificación de gran capacidad (clasificador en espiral). ) se utiliza para una selección aproximada, se elimina una gran cantidad de colas gruesas y el tamaño de partícula final se verifica con un hidrociclón. En la actualidad, los concentradores de caolín domésticos solo utilizan hidrociclones para la clasificación. Debido a la necesidad de bombas de lodo de alta presión, la capacidad de procesamiento es pequeña y el consumo de energía es alto. El uso de clasificadores en espiral para la eliminación de arena ha superado el modelo de proceso de producción de caolín existente y ha aumentado la escala del desbaste de caolín en mi país de (1 ~ 2)×104t/unidad a 20×104t/unidad.
2. Clasificación centrífuga de caracoles horizontales
El proceso de limpieza adopta tecnología de clasificación centrífuga de caracoles horizontales para hacer que la finura del producto alcance más de -2 μm 90 y la eficiencia de clasificación alcance más de 80. En particular, está equipado con regulación de velocidad de conversión de frecuencia, que puede ajustar los parámetros del proceso (como los factores de clasificación) según diferentes materiales, mantener la estabilidad de la calidad del producto y hacer que la tecnología de clasificación de caolín alcance el nivel mundial en ese momento.
En la actualidad, la mayoría de las plantas domésticas de procesamiento de minerales de caolín utilizan hidrociclones para la separación y clasificación. En ausencia de control automático, debido a los cambios en el flujo y la presión, es difícil estabilizar la calidad del producto por encima de -2μm 90 y la eficiencia de clasificación no es alta. Además, para las plantas de procesamiento de minerales con una producción anual de más de 10.000 toneladas, la configuración del taller ocupa demasiado espacio.
3. Tecnología de eliminación de hierro con blanqueo ampliamente utilizada.
Según el análisis de fase del hierro y el titanio, el estado de aparición del hierro en el caolín es hierro mineral y hierro reticular, y una parte considerable es hierro mineral, especialmente la contaminación por lixiviación del hierro superficial. Por tanto, el blanqueo químico es el método más económico, eficaz y más utilizado. El Fe3 se reduce a Fe2 soluble mediante la reducción de lejía (como el sulfito de sodio), que luego se elimina mediante lavado. Un concentrador de caolín utiliza un método que combina separación magnética y blanqueo químico para mejorar aún más la blancura del producto y reducir el consumo de productos químicos. Mediante separación magnética, el Fe2O3 se puede reducir de 0,66 a 0,5 y la blancura se puede aumentar de 70 a 88.
4. Proceso de filtración por prensa
Las empresas nacionales de caolín solían utilizar filtración a baja presión. A través de investigación técnica, las fábricas en el área de Maoming adoptan alimentación de lechada a alta presión, con una presión que alcanza 2 ~ 2,5 MPa, lo que mejora la productividad, garantiza que el contenido de humedad del producto sea inferior a 35, ahorra consumo de energía y mejora el trabajo. ambiente.
5. Adoptar un nuevo proceso de secado.
Este producto es fácil de transportar y mejora el entorno de trabajo.
Actualmente, todos los fabricantes del área de Maoming utilizan métodos de secado instantáneo y por aspersión, cada uno con sus propias características. La evaporación instantánea, especialmente el secado fuerte mejorado, tiene una gran adaptabilidad en el proceso de producción y puede secarse en diferentes concentraciones, materiales y velocidades de alimentación, lo que garantiza la calidad de los equipos domésticos.
3. Aplicación y mercado del caolín
Industria papelera
La estructura de consumo de caolín en China es muy diferente a la del extranjero. La cantidad de caolín utilizada en cerámica y materiales refractarios representa del 70 al 80%, la fabricación de papel representa el 10%, el caucho representa el 3% y otras industrias representan el 7%. En los países desarrollados del mundo, el consumo de papel representa el 60%, los materiales refractarios el 8%, el caucho el 5%, la cerámica el 10% y otros el 17%.
Desde la década de 1990, el consumo de caolín en China ha pasado de la industria cerámica tradicional a la industria del papel. Esto se debe al rápido desarrollo de la industria del papel de China y a la introducción de más de diez líneas de producción de raspadores. durante el Octavo Plan Quinquenal. Durante el período del "Noveno Plan Quinquenal", se construyeron o ampliaron fábricas de papel como Suzhou Zixing Paper Mill, Guangzhou People's Paper Mill, Weifang Hengxin Paper Group y Suzhou Yatai Paper Co., Ltd., lo que convirtió a China en el tercer país más grande. país fabricante de papel del mundo. El consumo anual de papel per cápita de China es de sólo 38 kilogramos, muy por debajo del nivel mundial. Al mismo tiempo, el caolín recubierto de papel recubierto de alta calidad de mi país ha escaseado durante mucho tiempo y es necesario importarlo de los Estados Unidos, Gran Bretaña y otros países cada año. Con el desarrollo de la industria papelera de mi país, la demanda de caolín recubierto de alta calidad está aumentando.
Según las estadísticas, la cantidad total de papel estucado, papel de pizarra y otros papeles que utilizan caolín en nuestro país supera actualmente las 1.000×1,04t, requiriendo actualmente 1.000×1,04t de caolín de calidad papel; , La capacidad de producción anual de caolín de mi país es de aproximadamente 50 × 104t, y parte del caolín depende de las importaciones. Se prevé que se desarrollará a un ritmo de 8 en los próximos años.
(2) Industria de porcelana eléctrica
Hay más de 30 importantes fábricas de porcelana eléctrica en China, que producen diversos aisladores de alto voltaje, varios manguitos de tubería, varios pararrayos y piezas de porcelana electromecánica. , etc. Con el vigoroso desarrollo de la energía hidroeléctrica y nuclear en mi país, la industria de la porcelana eléctrica utiliza alrededor de 1,5×1,04t de caolín.
(3) Industria de la cerámica sanitaria para la construcción
Con el rápido desarrollo de la construcción urbana en China y la mejora del nivel de vida de la gente, la industria de la decoración se está volviendo cada vez más próspera. Actualmente producimos decenas de millones de azulejos esmaltados de 18,4×108m2, revestimientos y sanitarios. La producción de estos productos requiere aproximadamente 250×104t de caolín al año. Especialmente los esmaltes de cerámica de alta gama tienen una gran demanda de caolín y requisitos de alta calidad. Los productos de Longyan Kaolin Company se han utilizado en la industria del vidriado y han logrado resultados satisfactorios.
Según información de Light Industrial Ceramics Company, China es el principal productor, usuario y exportador de cerámica diaria y necesita seleccionar más de 10×104t de caolín cada año.
(4) Revestimientos arquitectónicos
La industria de revestimientos de mi país se está desarrollando rápidamente. La producción en 2006 fue de 500 × 104 t, de las cuales la producción de revestimientos arquitectónicos en 2006 fue de 150 × 104 t. un aumento del 20% desde 2005. Utilice de 5 a 10 toneladas de arcilla de caolín y aproximadamente 12 × 104t de arcilla de caolín por año. La base decapante ultrafina es especialmente adecuada para pinturas de látex. Después de que se probaron los productos de Maoming Kaolin Corporation, fabricantes de marcas de pintura conocidas como ICI y Nippon Paint solicitaron suministros y la oferta superó la demanda.
(5) Industria del plástico
Desde que se completó y puso en funcionamiento la primera fábrica de PVC en 1958, la industria del plástico de China ha transcurrido 50 años. La resina sintética de mi país ha crecido desde cero, alcanzando una producción de 237×104t en 1990. Durante el “Octavo Plan Quinquenal” y el “Noveno Plan Quinquenal”, se completaron y pusieron en funcionamiento 15 nuevos proyectos de etileno, con una producción de resina sintética plástica que alcanzó las 500×104t. Sin embargo, el consumo per cápita y anual es muy bajo y todavía existe una gran brecha en comparación con los países desarrollados. La industria del plástico mantendrá una cierta velocidad de desarrollo. En 2006, la producción de productos plásticos alcanzó las 2.800×104 toneladas. Como carga funcional, el caolín desempeña un papel importante en la industria del plástico. Sus partículas son pequeñas, escamosas y tubulares, y pueden mejorar la resistencia, dureza, blancura y aislamiento eléctrico de los productos plásticos. También tiene la función de aumentar la transmitancia de la luz dispersa en películas plásticas y bloquear los rayos infrarrojos, por lo que puede usarse ampliamente en películas agrícolas. Especialmente como relleno de volumen, reduce enormemente el coste del producto.
(6) Otras industrias
Hay más de 200 fábricas de caucho en mi país y la demanda anual de caolín es de aproximadamente 5×104t. Además, en industrias como esmalte, catalizadores de petróleo, tamices moleculares, componentes electrónicos, plásticos, pinturas, revestimientos, fibras químicas, refractarios, pesticidas, etc., se requiere una cierta cantidad de caolín cada año, y la cantidad va aumentando gradualmente. algunos departamentos requieren polvo de caolín de modificación ultrafina. En resumen, la demanda del mercado interno de caolín está aumentando.
IV. La dirección del desarrollo del caolín
(1) Mejora de la tecnología del caolín calcinado
Con el rápido desarrollo de la economía nacional, especialmente la industria del papel y State Grid Con el desarrollo de las industrias de renovación, construcción de comunicaciones y construcción, la demanda de caolín calcinado está aumentando y los requisitos son cada vez mayores. La demanda de caolín calcinado en las industrias nacionales de fabricación de papel, plásticos y revestimientos es de aproximadamente 20×104t, de las cuales la demanda de caolín calcinado de alta calidad es de 10×104t. Debido a la insuficiente producción nacional de suelo de alta calidad, cada año es necesario importar suelo de alta calidad de países como el Reino Unido y los Estados Unidos.
Aunque actualmente los productos de caolín calcinado nacionales cumplen con los requisitos de los clientes, la inversión unitaria en producto es grande, el proceso es complejo, el control de calidad es difícil y el consumo de energía es alto. El Instituto de Diseño Industrial de Minerales No Metálicos de Suzhou Sinoma coopera con empresas de producción para construir nuevas líneas de producción, apuntando al nivel avanzado del mundo y produciendo mejores productos de caolín.
(2) Tecnología de modificación de superficies de caolín
La producción de resina sintética plástica en mi país ha alcanzado las 500×104t. Aunque la industria del plástico de China ha logrado avances significativos, el consumo anual per cápita es muy bajo, menos de 5 kilogramos, y todavía existe una gran brecha en comparación con los países desarrollados. En los últimos años, se han realizado muchos trabajos de investigación sobre aspectos ultrafinos y de modificación, y se han logrado ciertos resultados, haciendo que la proporción de cargas minerales en productos plásticos represente más del 10%, y algunos productos plásticos (como cintas de embalaje ) puede llegar a más del 50%.
La blancura y finura del caolín de Maoming y otros lugares ha alcanzado ciertos requisitos. Para ocupar más participación en los productos plásticos y abrir aún más el mercado en la industria del plástico, el tratamiento de superficies es la cuestión más crítica.
El caolín modificado ultrafino tiene un efecto de refuerzo obvio en los productos de caucho, es decir, mayor resistencia al desgarro, resistencia a la corrosión y resistencia a la tracción, lo que puede reducir el contenido de caucho en bruto y lograr el propósito de reducir costos. Después del refuerzo, la resistencia al desgarro de los productos generales se puede más que duplicar y el número de curvaturas se puede aumentar de 5 a 6 veces. Por lo tanto, el caolín modificado se usa ampliamente en productos de caucho, reemplazando al negro de humo y a la sílice en grandes cantidades. Japón representa el 50% y el consumo actual de China es (25 ~ 30) × 104t.
Las cargas de los recubrimientos se denominan generalmente pigmentos extensores. Después del llenado, el caolín actúa como esqueleto y tiene las características de estabilidad química, resistencia a la corrosión y resistencia al agua. Mediante el relleno se mejoran las propiedades mecánicas de la película de pintura y tiene funciones como durabilidad, resistencia a la corrosión, aislamiento térmico y digestión. Al mismo tiempo, debido a su bajo precio, se reduce el costo de los productos terminados, como la sustitución parcial del dióxido de titanio en la pintura de señalización vial, pintura de látex para paredes exteriores de edificios, etc. , la cantidad de uso es aproximadamente 10.
La modificación superficial del caolín es generalmente modificación mecánica, modificación química o modificación mecánico-química, como mezclar polvo seco de caolín y modificador de superficie a alta velocidad en una máquina de modificación continua. Para obtener mejores efectos de modificación, existen muchos factores que influyen; la clave está en la preparación de la materia prima, el equipo de proceso y los modificadores de superficie, entre los cuales los modificadores de superficie son la tecnología más crítica. El agente acoplador de silano es el mejor reactivo para la modificación de la superficie del caolín.
Según la práctica de producción de una fábrica de caolín nacional, los productos modificados mediante tratamiento de superficie tienen un valor de producción agregado de 1.000 a 1.500 yuanes/t y una ganancia de 300 a 500 yuanes/t. son importantes y las perspectivas del mercado son amplias.
(3) ¿Síntesis de caolín 4? Tamiz molecular
La zeolita (también llamada tamiz molecular) es un aluminosilicato con un esqueleto tetraédrico. Debido a que tiene una gran cantidad de microporos con tamaños de poros uniformes y cationes intercambiables, tiene propiedades especiales de adsorción, separación e intercambio iónico. Para detergente lo que se necesita es un 4? Zeolita.
Los países desarrollados básicamente han restringido la producción de detergentes que contienen fósforo, y nuestro país también ha promulgado el "4? Norma "Zeolita", 1999 65438 La prohibición de la producción, venta y uso de detergentes que contengan fósforo entrará en vigor en la cuenca del lago Taihu el 1 de octubre. Se prevé que la demanda de China de tamices moleculares de 4? superará las 30×104t.
¿La zeolita sintética 4 incluye el método de caolín, el método de arcilla activada y el método de síntesis química? Lo mismo, 4? Zeolita El proceso es: calcinación → cristalización → lavado → secado y envasado.
La calidad del producto debe cumplir con QB1768-93. Consulte la Tabla 2 para ver los indicadores.
Tabla 2 Indicadores QB1768-93
(4) Materiales de nanoarcilla
Los nanomateriales ingresan al mundo molecular y atómico debido a su tamaño espacial, por lo que pueden lograr muchos Las propiedades únicas, como la protección contra los rayos ultravioleta y las ondas electromagnéticas, se utilizan en las industrias militar, de comunicaciones, informática y otras; se agrega nanoarcilla a refrigeradores y dispensadores de agua para tener efectos antibacterianos y desinfectantes, especialmente en cerámica; 50 veces utilizado para fabricar piezas de motor. Los plásticos a los que se añaden materiales nanominerales tienen alta resistencia, buena resistencia al calor y baja densidad, en particular, su resistencia al desgaste aumenta, que es 27 veces mayor que la del latón y 7 veces mayor que la del acero, y es retardante de llama y autoprotector; extinguiendo. Los nanoplásticos se utilizan para fabricar tuberías, piezas mecánicas de automóviles, materiales de embalaje para cerveza y productos cárnicos, etc. En la actualidad, el volumen de negocios generado por la nanotecnología ha alcanzado los 50 mil millones de dólares estadounidenses, convirtiéndose en una tecnología representativa del siglo XXI.
Los nanomateriales a base de Al2O3 producidos por el Instituto de Diseño Industrial de Minerales No Metálicos de Suzhou Sinoma han completado pequeñas pruebas y han logrado resultados iniciales, con una resistencia aumentada de 200 a 300 MPa a 1200 a 1300 MPa.
(5) Progreso en la tecnología de blanqueamiento y reducción de la viscosidad
En los últimos 20 años, la tecnología de blanqueamiento y reducción de la viscosidad ha sido uno de los temas de investigación en la industria del caolín y ha logrado grandes avances. progreso. Actualmente, la blancura alcanza 88 y la viscosidad alcanza 68. Con el rápido desarrollo de la industria papelera, se han impuesto mayores exigencias al caolín. En particular, la entrada del caolín estadounidense y del caolín brasileño en el mercado chino ha intensificado la competencia tecnológica. Después de la investigación científica y tecnológica durante el período del "Décimo Plan Quinquenal", los productos de caolín han alcanzado niveles de blancura 90 y viscosidad 72.
(6) Aplicación de tecnología de separación magnética superconductora de baja temperatura
En comparación con Estados Unidos, Brasil y otros países, los recursos de caolín de China tienen las desventajas de una baja blancura y una alta viscosidad. Yankuang Group Beihai Kaolin Company ha introducido tecnología y equipos superconductores de baja temperatura de empresas como Carpco en los Estados Unidos. La intensidad de inducción magnética del equipo es de 5T, la potencia instalada es de 37 kW y el Fe2O3 ha bajado de 0,9 a menos de 0,5.
(7) Tecnología de flotación ultrafina
Los tamaños de partículas del caolín y las impurezas incrustadas son muy finos y se pueden separar mediante tecnología de flotación ultrafina.
El desarrollo y aplicación del caolín y el desarrollo tecnológico de la industria del caolín en China
Cai Jian
(Suzhou Cai Zhong Non-metallic Minerals Design and Research Institute, Suzhou, Jiangsu 215004)
Resumen: Se presenta la historia del desarrollo de la industria minera y procesadora de caolín en China. El artículo toma como ejemplo la producción de caolín en la base de producción de caolín en Maoming, Guangdong, y se centra en el estado de desarrollo de la industria del caolín de mi país, incluidos los recursos, la producción y el procesamiento, las características técnicas del producto y las aplicaciones. El artículo compara la tecnología de producción de caolín de mi país con la de países extranjeros y analiza las tendencias de desarrollo de la tecnología de procesamiento de caolín de mi país, su desarrollo y aplicación.
Palabras clave: caolín, desarrollo y aplicación, desarrollo tecnológico.