Caolinita

La caolinita es un mineral no metálico, compuesto principalmente de caolinita, halloysita, hidromica, illita, montmorillonita y cuarzo, feldespato y otros minerales, a menudo mezclados con pirita, limonita, anatasa, cuarzo, calcedonia, alumbre, etc.
El caolín se utiliza ampliamente en las industrias de la cerámica, el papel, el caucho, los plásticos y los materiales refractarios debido a sus excelentes propiedades de transformación, como la plasticidad, la cohesividad, la sinterabilidad y la resistencia al fuego.
Existen tres tipos principales de génesis de los yacimientos de caolín: meteorización, sedimentación y alteraciones hidrotermales.

El tratamiento del caolín depende de la naturaleza del mineral y del uso final del producto. Existen dos procesos utilizados en la producción industrial: el proceso seco y el proceso húmedo. Normalmente, el caolín duro se produce por vía seca, y el caolín blando por vía húmeda.

El proceso de extracción en seco de caolinita es un proceso sencillo y económico. El mineral se tritura a 25,4 mm mediante una trituradora de martillos y se introduce en el molino de jaula para reducir el tamaño de las partículas a 6,35 mm. El aire caliente del molino de jaula reduce la humedad del caolín de aproximadamente 20% a 10%.
El mineral triturado se sigue moliendo mediante una sopladora Molino Raymond equipado con un separador centrífugo y un ciclón. Este proceso elimina la mayor parte de la arena y el producto se utiliza habitualmente en rellenos de bajo coste en las industrias del caucho, el plástico y el papel. Cuando se utiliza en la industria papelera, el producto puede emplearse como relleno en la capa de relleno con un contenido de cenizas inferior a 10% o 12%. En este momento, el brillo del producto no es elevado.

Cuando el método de beneficiación en seco requiere una elevada blancura del producto, el producto producido por el molino Raymond debe ser desferrizado en seco. El proceso seco tiene las ventajas de eliminar el proceso de deshidratación y secado, reducir la pérdida de polvo de ceniza, flujo de proceso corto, bajo coste de producción, y es adecuado para zonas de sequía y escasez de agua. Sin embargo, es necesario recurrir al proceso de beneficio húmedo para obtener caolín de gran pureza.

El proceso húmedo incluye tres etapas de preparación del mineral, tratamiento de beneficio del mineral y tratamiento del producto.
La fase de beneficio puede incluir nivelación hidráulica, flotación, floculación selectiva, separación magnética, tratamiento químico (blanqueo), etc. para eliminar distintas impurezas.

La pulpa de lodo preparada se desarena primero mediante la caja de lavado tipo rastrillo, el clasificador de tanque flotante o el ciclón, y luego se divide en dos grados de grueso y fino mediante la centrifugadora continua, el ciclón hidráulico, el separador hidráulico o el tamiz fino vibratorio (malla 325).

El grado de grano fino del clasificador se introduce en el HGMS (separador magnético de alto gradiente) para eliminar las impurezas de hierro y titanio. El producto se desprende mediante agitación y lavado y, a continuación, se lixivia con óxido de hierro. La arcilla que tiene suficiente brillo y buenas propiedades de recubrimiento puede eliminarse magnéticamente. Se decapa y se envía directamente a la operación de lixiviación. Tras la lixiviación, se añade alumbre a la pasta para coagular los minerales de arcilla y facilitar la deshidratación.

La arcilla blanqueada se deshidrata mediante una centrifugadora de alta velocidad, un filtro rotativo de vacío o un filtro prensa. Deshidratación mediante filtro o filtro prensa. La torta de filtración se vuelve a dispersar en una pasta de sólidos de 55% a 65% y, a continuación, se seca por pulverización para obtener un producto seco suelto. Parte del producto seco se mezcla con el lodo disperso para obtener sólidos de 70% y se envía a la fábrica de papel.

El producto final, que no se selecciona, tiene poco brillo y sólo puede obtenerse mediante separación magnética, flotación por espuma o floculación selectiva en el proceso. Sin embargo, estas operaciones independientes tienen sus propias ventajas e inconvenientes, por lo que la industria suele utilizar un proceso combinado de dos o tres de estos procesos para el aprovechamiento integral de los recursos arcillosos.

Caolín separación magnética de alto gradiente

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Las impurezas teñidas del caolín (como la hematita, etc.) tienen propiedades magnéticas débiles y pueden eliminarse con un separador magnético de alto gradiente. En Estados Unidos, el separador magnético húmedo de alto gradiente PEM-84 puede reducir el Fe2O3 del mineral de caolín de 0,9% a 0,6%, y el Ti2O3 de 1,8% a 2,0% a 0,8%. Este separador magnético de alto gradiente utiliza lana de acero inoxidable como medio. Cuando la intensidad de campo es de 1,5 a 2,0T, consume entre 270 y 500kw.

China ha llevado a cabo investigaciones en húmedo en suelos ácidos de Hunan, Lingyang, Boluo y Hengling, y en todas ellas se han obtenido buenos resultados en las pruebas, especialmente en la eliminación de hierro y titanio en caolín mediante separación magnética de alto gradiente de vibración. Muy buenos indicadores de ensayo A partir de los resultados de las pruebas comparativas del separador magnético de alto gradiente por vibración CLY500 de China y el separador magnético de alto gradiente PEM-84 de EE.UU., se observa que el magnético de alto gradiente de China elimina las impurezas y la blancura de hierro y titanio. El rendimiento de la máquina es mejor que los Estados Unidos.

Dado que algunas impurezas de hierro en algunas minas de caolín existen en forma de silicatos, las propiedades magnéticas son muy débiles, y el titanio existe en forma de rutilo, el método de separación magnética es difícil de trabajar, por lo que el proceso suele ir acompañado de flotación, floculación selectiva y otras operaciones. Para mejorar la calidad del producto.

En los últimos años, los separadores magnéticos superconductores se han aplicado con éxito a la clasificación de caolín, lo que no sólo reduce el consumo de energía, sino que también aumenta en gran medida la intensidad de campo, y la calidad del concentrado de caolín también es mayor. El separador magnético superconductor Eriez presenta una elevación magnética rápida, alcanzando la mayor intensidad de campo de diseño (5T) en 60 segundos, mientras que el tiempo de desmagnetización es corto, lo que reduce en gran medida el tiempo necesario para eliminar las impurezas magnéticas del imán durante el ciclo de carga. Su consumo de energía es bajo, aproximadamente 80% menos que el separador magnético convencional, y la capacidad de procesamiento es grande, de hasta 100t/h.

El Reino Unido ha probado un sistema magnético superconductor helicoidal alternativo que tiene un diseño similar al de un filtro magnético de lata convencional, salvo que mantiene el imán superconductor en estado excitado durante el ciclo de trabajo sin control de conmutación. Funcionamiento continuo. El separador magnético superconductor de alto gradiente de 3048 mm diseñado por Humboldt de Alemania tiene una estructura sencilla, un bajo coste de funcionamiento y mantenimiento y una buena estabilidad.

Proceso de flotación por espuma del caolín

El objetivo de la operación de flotación es separar las impurezas de titanio del caolín. Dado que las partículas de impurezas son extremadamente finas, suele emplearse un proceso de flotación portadora. El mineral portador puede ser calcita o arena de sílice (malla -325), y la cantidad de mineral portador es generalmente de 10% a 20% en peso del caolín, y una parte del portador puede reutilizarse después de ser reciclado.

Entre los agentes utilizados en el proceso de flotación se encuentran el silicato sódico dispersante, el hidróxido de amina ajustador del pH y la sosa cáustica, el aceite Tal colector, el ácido graso y el sulfonato cálcico de petróleo. Sin embargo, la flotación tiene muchas desventajas. La hidrofobización del portador requiere un gran número de productos químicos. El proceso de flotación sólo puede ser eficaz a una concentración más baja del lodo, lo que aumenta el coste de la deshidratación. El cuerpo cargado debe retirarse del producto arcilloso en la medida de lo posible. Reciclaje en el producto para reciclar.

Los productos químicos y los minerales portadores que permanecen en la arcilla son perjudiciales para el producto final. Cundy y Yong et al. estudiaron un proceso de flotación que no requiere un portador y hace flotar la anatasa directamente del caolín, que se caracteriza por la presencia de dispersantes (como el silicato sódico) y ajustadores del pH (normalmente hidróxido de amina). En condiciones elevadas, se friega la pulpa de alta concentración (sólidos de 40% a 60%) para eliminar los contaminantes superficiales. Al mismo tiempo, el lavado también desintegra la anatasa y la hematita de los minerales de caolín, y después atrapa un pequeño número de activadores y ácidos grasos. La anatasa cubierta por el colector forma una aglomeración selectiva en condiciones de agitación de alto cizallamiento, de modo que el tamaño de las partículas aumenta significativamente, y el lodo después de la agitación de alto cizallamiento y el lodo se diluye a 15%~ La flotación se lleva a cabo con sólidos de 20%, y el alumbre del caolín también puede eliminarse por flotación.a
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Floculación selectiva de caolinita

A pH 8~11, se observó una aglomeración selectiva de impurezas de hierro-titanio añadiendo iones de metales alcalinotérreos, como Ca2+ y Mg2+, a la lechada de caolín y, a continuación, se llevó a cabo una floculación selectiva con un polielectrolito aniónico débil. El proceso requiere una concentración de la pulpa inferior a 20%, por lo que debe eliminarse una gran cantidad de humedad en las operaciones posteriores, y el floculante residual también afecta a la calidad del producto final.

Floculación selectiva del caolín con floculante de alto peso molecular, las partículas de caolín floculan hacia el fondo, y las impurezas de hierro-titanio son de color marrón rojizo en la suspensión de la parte superior debido a las partículas finas, y la suspensión superior puede eliminarse. La mayoría de las impurezas de hierro-titanio se eliminan y se procesan mediante otras operaciones (como la separación magnética) para obtener caolín de alta calidad. Suzhou Kaolin Company ha logrado buenos indicadores utilizando un nuevo proceso de floculación selectiva. El uso de floculación selectiva y separación magnética de alto gradiente para tratar el caolín también obtuvo indicadores satisfactorios.

Lixiviación del caolín

La lixiviación se realiza en presencia de una solución débilmente ácida (pH 3 a 4) en presencia de un agente reductor (NaS2O4) para mantener el hierro disuelto en el estado Fe2+, evitando la formación de Fe(OH)3, y lavándolo con agua para separarlo del caolín. Para eliminar la materia orgánica oscura, puede blanquearse con un agente oxidante fuerte (peróxido de hidrógeno, hipoclorito de sodio, etc.), y la Suzhou Kaolin Company ha obtenido productos de caolín de alta calidad mediante blanqueo oxidativo. Se ha informado de que el tratamiento del caolín con microorganismos puede mejorar significativamente la calidad del producto.

deshidratación

La arcilla seleccionada se almacena en un tanque de pulpa durante 6-8 horas, y el pH se ajusta a 3-4, que está cerca de los puntos cero de la arcilla, para que las partículas de arcilla se aglomeren fácilmente. La adición de alumbre a la pasta ayuda a la aglomeración de las partículas de arcilla y favorece la deshidratación. El filtro cilíndrico es un dispositivo de deshidratación de uso común que aumenta la concentración de la pulpa hasta 55% a 60%. Una de las funciones importantes de la operación de filtración es eliminar los productos químicos de la arcilla.

Para mejorar este trabajo, se suele utilizar el agua pulverizada. El secado por pulverización se ha convertido en un proceso muy eficaz en la industria de la arcilla, pero es caro. En los últimos años, ha surgido un nuevo proceso de filtración que utiliza las propiedades electroforéticas de las partículas cargadas en un campo eléctrico. Las partículas de caolín tienen carga negativa a pH > 3 y están rodeadas por una niebla de iones con carga opuesta para formar una doble capa eléctrica.

En el campo eléctrico, las partículas de arcilla se mueven hacia el ánodo, y los contraiones de la niebla iónica se mueven hacia el cátodo. Cuando las partículas llegan al ánodo, se utilizan para proteger la torta de filtración formada en la película anódica del electrodo. La torta de filtración del ánodo se deshidrata aún más por electroósmosis, y el exceso de agua se bombea a través del capilar de la torta de filtración cargado negativamente por el principio electroosmótico.

El agente deshidratante se utiliza para aglomerar las partículas de caolín en partículas grandes, lo que puede acelerar la velocidad de precipitación de las partículas, facilitar la deshidratación y reducir la pérdida de caolín de las partículas finas. Por lo tanto, el desarrollo de un nuevo agente deshidratante de alta eficacia para el caolín es también una de sus direcciones de investigación.

La tecnología integral de procesamiento de minerales de caolín en el país tiene las siguientes características:

1 El mineral en bruto extraído de la mina se selecciona groseramente in situ, y un gran número de estériles se desechan en la mina. Esto no sólo resuelve el llenado de la ganga, sino que también reduce el acopio y el transporte del mineral en la planta de tratamiento de minerales. Concentrados de cada planta de desbaste;

2 El transporte por tuberías se utiliza generalmente entre las minas y las plantas seleccionadas. Desde 1939, los lodos de caolín se transportan por tuberías;

3 pulpa de alta concentración, el agente dispersante se añade a la pulpa durante el proceso de clasificación, el agente floculante se añade durante el proceso de deshidratación, y el producto del filtro prensa o del filtro de vacío puede venderse como producto sin secar;

4 Además de la clasificación por hidrociclón, la operación de beneficio también utiliza un clasificador centrífugo, un molino de arena, un separador magnético de alto gradiente y una máquina de flotación para mejorar la finura del producto y reducir impurezas como el hierro, el titanio y el azufre;

5 El proceso de blanqueo químico se utiliza habitualmente en los principales países productores de caolín, como Estados Unidos, el Reino Unido y la antigua Unión Soviética, para fabricar productos de caolín de gran blancura, pero su coste es elevado;

6 Los productos de caolín se venden a granel, en polvo grueso, en polvo fino y en pasta. El fabricante suministra diferentes productos en función de las necesidades de los usuarios. Existen muchos tipos de equipos de secado para los productos, pero la mayoría de las aplicaciones son de secado por pulverización, porque el coste es relativamente bajo;

7 Los concentradores no sólo tienen una gran capacidad de producción, sino también muchas variedades, y son productos estandarizados. Pueden satisfacer las necesidades de diferentes usuarios. China Kaolin Company tiene cuatro categorías y 34 variedades. Estos productos se utilizan ampliamente en rellenos y revestimientos de papel, materias primas de la industria cerámica, rellenos y agentes de refuerzo de caucho y plástico, fieltros de aceite de cemento blanco, revestimientos de tejados e ingredientes de agentes impermeabilizantes, ingredientes de fibra de vidrio, pigmentos de tinta, cosméticos y jabones. Rellenos, portadores de pesticidas y fertilizantes, aglutinantes para materiales abrasivos, tamices moleculares sintéticos, catalizadores del petróleo, reactores de energía atómica, etc.

1 El proceso de flotación portadora permite seleccionar caolín de grano fino. La ventaja es que aumenta la energía cinética de las partículas, pero el consumo del agente es elevado, y aumenta aún más el uso y el coste de procesamiento del mineral portador.

2 La activación de cationes polivalentes sin portador también puede hacer que la anatasa flote, pero el consumo de colectores con ácidos grasos es mayor que el de otros minerales industriales, lo que puede deberse a la gran superficie de las partículas.

3 La agitación de alto cizallamiento desempeña un doble papel en la flotación. Por un lado, disocia la anatasa de la caolinita y, por otro, induce la floculación por cizallamiento entre las partículas de anatasa cubiertas por el colector.

4 La tecnología de separación magnética de alto gradiente ha cambiado mucho el aspecto de la industria del caolín. Especialmente la separación magnética de alto gradiente por vibración puede eliminar eficazmente las impurezas de hierro y titanio del caolín, pero tiene poco efecto sobre la composición granulométrica y las propiedades físicas y químicas del producto. Produce productos de caolín de alta calidad. El tratamiento de separación magnética de alto gradiente en seco del caolín duro puede eliminar la deshidratación del producto y reducir la pérdida de producto, lo que resulta adecuado para zonas secas y con poca agua. El separador magnético superconductor de alto gradiente tiene un bajo consumo de energía y una gran capacidad de procesamiento. La pureza del producto es alta y se utilizará ampliamente en la industria del caolín.

5 La lixiviación oxidativa y el tratamiento microbiano de los productos de caolín pueden mejorar considerablemente la calidad del producto.

6 Proceso de deshidratación por electroforesis/electroósmosis para aumentar la concentración del lodo a unos 70%, y el coste de producción es mucho menor que el del secado por pulverización.

La combinación de 7 tipos de operaciones y el producto final son las principales características del proceso de tratamiento del mineral caolín.