Kaolinite

La kaolinite est un minéral non métallique, principalement composé de kaolinite, d'halloysite, d'hydromica, d'illite, de montmorillonite et de quartz, de feldspath et d'autres minéraux, souvent mélangés à de la pyrite, de la limonite, de l'anatase, du quartz, de la calcédoine, de l'alun, etc.
Le kaolin est largement utilisé dans les industries de la céramique, du papier, du caoutchouc, des plastiques et des produits réfractaires en raison de ses excellentes propriétés telles que la plasticité, la cohésion, le frittage et la résistance au feu.
Il existe trois types principaux de genèse des gisements de kaolin : les altérations météoriques, sédimentaires et hydrothermales.

Le traitement du minerai de kaolin dépend de la nature du minerai et de l'utilisation finale du produit. Deux procédés sont utilisés dans la production industrielle : le procédé par voie sèche et le procédé par voie humide. En général, le kaolin dur est produit par voie sèche et le kaolin tendre par voie humide.

Le procédé d'extraction à sec de la kaolinite est un procédé simple et économique. Le minerai est broyé à 25,4 mm par un broyeur à marteaux et introduit dans le broyeur à cage pour réduire la taille des particules à 6,35 mm. L'air chaud dans le broyeur à cage réduit l'humidité du kaolin d'environ 20% à 10%.
Le minerai concassé est ensuite broyé par une machine à souffler. Broyeur Raymond équipé d'un séparateur centrifuge et d'un cyclone. Ce procédé permet d'éliminer la majeure partie du sable et le produit est couramment utilisé dans les charges à faible coût dans les industries du caoutchouc, des plastiques et du papier. Dans l'industrie du papier, le produit peut être utilisé comme charge dans la couche de remplissage avec une teneur en cendres inférieure à 10% ou 12%. À l'heure actuelle, la luminosité du produit n'est pas élevée.

Lorsque la méthode d'enrichissement à sec exige une grande blancheur du produit, le produit fabriqué par le broyeur Raymond doit être débarrassé du fer par voie sèche. Le procédé à sec présente l'avantage d'éliminer le processus de déshydratation et de séchage, de réduire la perte de poudre de cendres, d'avoir un flux de traitement court, un faible coût de production et de convenir aux zones de sécheresse et de pénurie d'eau. Toutefois, il est nécessaire de recourir au processus d'enrichissement par voie humide pour obtenir un kaolin de grande pureté.

Le procédé humide comprend trois étapes : la préparation du minerai, l'enrichissement du minerai et le traitement du produit.
L'étape de l'enrichissement peut comprendre nivellement hydraulique, flottation, floculation sélective, séparation magnétique, traitement chimique (blanchiment), etc. pour éliminer différentes impuretés.

La pulpe de boue préparée est d'abord dessablée par la boîte de lavage de type râteau, le classificateur à réservoir flottant ou le cyclone, puis divisée en deux catégories, grossière et fine, par la centrifugeuse continue, le cyclone hydraulique, le séparateur hydraulique ou le tamis fin vibrant (325 mesh).

La qualité à grain fin du classificateur est introduite dans le HGMS (séparateur magnétique à gradient élevé) pour éliminer les impuretés de fer et de titane. Le produit est détaché par agitation et récurage, puis lessivé par l'oxyde de fer. L'argile dont la brillance est suffisamment élevée et qui possède de bonnes propriétés de revêtement peut être éliminée par magnétisme. Le produit est décapé et envoyé directement à l'opération de lixiviation. Après la lixiviation, de l'alun est ajouté à la boue pour coaguler les minéraux argileux et faciliter la déshydratation.

L'argile blanchie est déshydratée à l'aide d'une centrifugeuse à grande vitesse, d'un filtre rotatif sous vide ou d'un filtre-presse. Déshydratation par filtre ou filtre-presse. Le gâteau de filtration est redispersé en une boue de 55% à 65% de solides, puis séché par atomisation pour obtenir un produit sec en vrac. Une partie du produit sec est mélangée à la boue dispersée pour obtenir des solides de 70% et est expédiée à l'usine de papier.

Le produit final, qui n'est pas sélectionné, est peu brillant et ne peut être obtenu que par séparation magnétique, flottation par mousse ou floculation sélective dans le processus. Cependant, ces opérations indépendantes ont leurs propres avantages et inconvénients, c'est pourquoi l'industrie utilise généralement un processus combiné de deux ou trois de ces procédés pour l'utilisation complète des ressources en argile.

Séparation magnétique à haut gradient pour le kaolin

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Les impuretés colorées dans le kaolin (telles que l'hématite, etc.) ont des propriétés magnétiques faibles et peuvent être éliminées par un séparateur magnétique à haut gradient. Aux États-Unis, le séparateur magnétique humide à haut gradient PEM-84 peut réduire le Fe2O3 du minerai de kaolin de 0,9% à 0,6%, et le Ti2O3 de 1,8% à 2,0% à 0,8%. Ce séparateur magnétique à gradient élevé utilise de la laine d'acier inoxydable comme support. Lorsque l'intensité du champ est de 1,5 à 2,0T, il consomme de 270 à 500 kW.

La Chine a mené des recherches par voie humide sur les sols acides de Hunan, Lingyang, Boluo et Hengling, et tous ont obtenu de bons résultats, notamment en ce qui concerne l'élimination du fer et du titane dans le kaolin par séparation magnétique à haut gradient vibratoire. Très bons indicateurs de test. D'après les résultats des tests comparatifs entre le séparateur magnétique vibrant à haut gradient CLY500 de Chine et le séparateur magnétique à haut gradient PEM-84 des États-Unis, le séparateur magnétique à haut gradient de Chine est capable d'éliminer les impuretés de fer et de titane et de blanchir le kaolin. Les performances de la machine sont supérieures à celles des États-Unis.

Étant donné que certaines impuretés de fer dans certaines mines de kaolin existent sous forme de silicates, les propriétés magnétiques sont très faibles, et que le titane existe sous forme de rutile, la méthode de séparation magnétique est difficile à mettre en œuvre, de sorte que le processus est généralement accompagné d'une flottation, d'une floculation sélective et d'autres opérations. Pour améliorer la qualité du produit.

Ces dernières années, les séparateurs magnétiques supraconducteurs ont été appliqués avec succès au triage du kaolin, ce qui permet non seulement de réduire la consommation d'énergie, mais aussi d'augmenter considérablement l'intensité du champ, et la qualité du concentré de kaolin est également plus élevée. Le séparateur magnétique supraconducteur Eriez se caractérise par une élévation magnétique rapide, atteignant l'intensité de champ la plus élevée (5T) en 60 secondes, tandis que le temps de démagnétisation est court, ce qui réduit considérablement le temps nécessaire pour évacuer les impuretés magnétiques de l'aimant pendant le cycle de chargement. Sa consommation d'énergie est faible, environ 80% de moins qu'un séparateur magnétique conventionnel, et sa capacité de traitement est importante, jusqu'à 100t/h.

Le Royaume-Uni a testé un système magnétique supraconducteur hélicoïdal à mouvement alternatif dont la conception est similaire à celle d'un filtre magnétique à canettes conventionnel, à ceci près qu'il maintient l'aimant supraconducteur dans un état d'excitation pendant le cycle de fonctionnement sans commande de commutation. Fonctionnement continu. Le séparateur magnétique supraconducteur à haut gradient de 3048 mm conçu par l'entreprise allemande Humboldt présente une structure simple, des coûts d'exploitation et de maintenance faibles et une bonne stabilité.

Procédé de flottation par mousse du kaolin

Le but de l'opération de flottation est de faire flotter les impuretés de titane du kaolin. Les particules d'impuretés étant extrêmement fines, un procédé de flottation sur support est généralement utilisé. Le minéral porteur peut être de la calcite ou du sable siliceux (-325 mesh), et la quantité de minéral porteur est généralement de 10% à 20% en poids de kaolin, et une partie du support peut être réutilisée après avoir été recyclée.

Les agents utilisés dans le processus de flottation comprennent le dispersant, le silicate de sodium, l'ajusteur de pH, l'hydroxyde d'amine et la soude caustique, le collecteur, l'huile de tal, l'acide gras et le sulfonate de calcium de pétrole. Cependant, la flottation présente de nombreux inconvénients. L'hydrophobisation du support nécessite un grand nombre de produits chimiques. Le processus de flottation ne peut être efficace qu'à une faible concentration de la boue, ce qui augmente le coût de la déshydratation. Le corps chargé doit être retiré autant que possible du produit argileux. Recyclage dans le produit pour recyclage.

Les produits chimiques et les minéraux porteurs restant dans l'argile sont préjudiciables au produit final. Cundy et Yong et al. ont étudié un procédé de flottation qui ne nécessite pas de support et qui permet de faire flotter l'anatase directement à partir du kaolin. Ce procédé se caractérise par la présence de dispersants (tels que le silicate de sodium) et d'ajusteurs de pH (généralement de l'hydroxyde d'amine). Dans des conditions élevées, la pulpe à forte concentration (40% à 60% de solides) est lavée pour éliminer les contaminants de surface. En même temps, le lavage désintègre l'anatase et l'hématite des minéraux kaoliniques, puis piège un petit nombre d'activateurs et d'acides gras. La boue est ajoutée à la boue, et l'anatase couverte par le collecteur forme une agglomération sélective dans des conditions d'agitation à cisaillement élevé, de sorte que la taille des particules est considérablement augmentée, et la boue après agitation à cisaillement élevé et boue est diluée à 15%~ La flottation est effectuée avec des solides de 20%, et l'alun dans le kaolin peut également être éliminé par flottation.a
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Floculation sélective de la kaolinite

À un pH de 8~11, une agglomération sélective des impuretés de fer et de titane a été observée en ajoutant des ions de métaux alcalino-terreux tels que Ca2+ et Mg2+ à la boue de kaolin, puis une floculation sélective a été effectuée avec un polyélectrolyte anionique faible. Le processus nécessite une concentration de boue inférieure à 20%, ce qui signifie qu'une grande quantité d'humidité doit être éliminée lors des opérations ultérieures, et que le floculant résiduel affecte également la qualité du produit final.

Floculation sélective du kaolin avec un floculant à haut poids moléculaire, les particules de kaolin floculent vers le fond, et les impuretés de fer-titane sont rouge-brun dans la suspension dans la partie supérieure en raison des particules fines, et la suspension supérieure peut être éliminée. La plupart des impuretés de fer-titane sont éliminées et traitées par d'autres opérations (telles que la séparation magnétique) pour obtenir un kaolin de haute qualité. Suzhou Kaolin Company a obtenu de bons indicateurs en utilisant un nouveau procédé de floculation sélective. L'utilisation de la floculation sélective et de la séparation magnétique à haut gradient pour traiter le kaolin a également permis d'obtenir des indicateurs satisfaisants.

Lixiviation du kaolin

La lixiviation est effectuée en présence d'une solution faiblement acide (pH 3 à 4) en présence d'un agent réducteur (NaS2O4) pour maintenir le fer dissous dans l'état Fe2+, en évitant la formation de Fe(OH)3, et le lavage à l'eau pour le séparer du kaolin. Afin d'éliminer la matière organique sombre, il peut être blanchi avec un agent oxydant puissant (peroxyde d'hydrogène, hypochlorite de sodium, etc.), et la Suzhou Kaolin Company a obtenu des produits de kaolin de haute qualité par blanchiment oxydatif. Il a été rapporté que le traitement du kaolin avec des micro-organismes peut améliorer de manière significative la qualité du produit.

déshydratation

L'argile sélectionnée est stockée dans un réservoir à boue pendant 6 à 8 heures, et le pH est ajusté à 3-4, ce qui est proche des points zéro de l'argile, afin que les particules d'argile soient facilement agglomérées. L'ajout d'alun à la pâte favorise l'agglomération des particules d'argile et la déshydratation. Le filtre cylindrique est un dispositif de déshydratation couramment utilisé qui augmente la concentration de la boue de 55% à 60%. L'une des fonctions importantes de l'opération de filtration est d'éliminer les produits chimiques de l'argile.

Pour améliorer ce travail, on utilise souvent de l'eau pulvérisée. Le séchage par pulvérisation est devenu un procédé très efficace dans l'industrie de l'argile, mais il est coûteux. Ces dernières années, un nouveau procédé de filtration utilisant les propriétés électrophorétiques des particules chargées dans un champ électrique a vu le jour. Les particules de kaolin sont chargées négativement à un pH > 3 et sont entourées d'un brouillard d'ions de charge opposée pour former une double couche électrique.

Dans le champ électrique, les particules d'argile se déplacent vers l'anode et les contre-ions du brouillard ionique se déplacent vers la cathode. Lorsque les particules atteignent l'anode, elles sont utilisées pour protéger le gâteau de filtration formé sur le film anodique de l'électrode. Le gâteau de filtration de l'anode est ensuite déshydraté par électroosmose, et l'eau excédentaire est pompée par le capillaire du gâteau de filtration chargé négativement, selon le principe de l'électroosmose.

L'agent de déshydratation est utilisé pour agglomérer les particules de kaolin en grosses particules, ce qui peut accélérer le taux de précipitation des particules, faciliter la déshydratation et réduire la perte de kaolin des particules fines. Par conséquent, le développement d'un nouvel agent de déshydratation à haute efficacité pour le kaolin est également l'un des axes de recherche de l'entreprise.

La technologie complète de traitement des minerais de kaolin utilisée dans le pays présente les caractéristiques suivantes :

1 Le minerai brut extrait de la mine est sélectionné grossièrement sur place et un grand nombre de résidus sont rejetés dans la mine. Cela permet non seulement de résoudre le problème du remplissage des puits, mais aussi de réduire le stockage et le transport du minerai dans l'usine de traitement du minerai. Concentrés de chaque usine de dégrossissage ;

2 Le transport par pipeline est généralement utilisé entre les mines et les usines sélectionnées. Depuis 1939, les boues de kaolin sont transportées par pipeline ;

3 pulpe à haute concentration, l'agent dispersant est ajouté à la pulpe pendant le processus de tri, l'agent floculant est ajouté pendant le processus de déshydratation, et le produit du filtre-presse ou du filtre sous vide peut être vendu en tant que produit sans séchage ;

4 Outre la classification par hydrocyclone, l'opération d'enrichissement utilise également un classificateur centrifuge, un broyeur de sable, un séparateur magnétique à haut gradient et une machine de flottation pour améliorer la finesse du produit et réduire les impuretés telles que le fer, le titane et le soufre ;

5 Le processus de blanchiment chimique est couramment utilisé dans les principaux pays producteurs de kaolin, tels que les États-Unis, le Royaume-Uni et l'ex-Union soviétique, pour fabriquer des produits à base de kaolin d'une blancheur élevée, mais son coût est élevé ;

6 Les produits Kaolin sont vendus en vrac, en poudre grossière, en poudre fine et sous forme de pâte. Le fabricant fournit différents produits en fonction des besoins des utilisateurs. Il existe de nombreux types d'équipements de séchage pour les produits, mais la plupart des applications sont le séchage par pulvérisation, car le coût est relativement faible ;

7 Les concentrateurs ont non seulement une grande capacité de production, mais aussi de nombreuses variétés, et sont des produits standardisés. Ils peuvent répondre aux besoins de différents utilisateurs. China Kaolin Company compte quatre catégories et 34 variétés. Ces produits sont largement utilisés dans les charges et les revêtements de papier, les matières premières de l'industrie céramique, les charges et les agents de renforcement du caoutchouc et du plastique, les feutres de ciment blanc, les revêtements de toiture et les ingrédients des agents d'étanchéité, les ingrédients de la fibre de verre, les pigments d'encre, les cosmétiques et les savons. Charges, supports de pesticides et d'engrais, liants pour matériaux abrasifs, tamis moléculaires synthétiques, catalyseurs pétroliers, réacteurs d'énergie atomique, etc.

1 Le procédé de flottation sur support permet de sélectionner le kaolin à grains fins. L'avantage est que l'énergie cinétique des particules est augmentée, mais la consommation de l'agent est élevée, et le coût d'utilisation et de traitement du minéral porteur est encore accru.

2 L'activation de cations polyvalents sans support peut également faire flotter l'anatase, mais la consommation de collecteurs adaptés aux acides gras est plus élevée que celle d'autres minéraux industriels, ce qui peut être dû à la grande surface des particules.

3 L'agitation à haut cisaillement joue un double rôle dans la flottation. D'une part, elle dissocie l'anatase de la kaolinite et, d'autre part, elle induit une floculation par cisaillement entre les particules d'anatase recouvertes par le collecteur.

4 La technologie de séparation magnétique à haut gradient a considérablement modifié l'aspect de l'industrie du kaolin. La séparation magnétique à haut gradient par vibration, en particulier, permet d'éliminer efficacement les impuretés de fer et de titane dans le kaolin, mais a peu d'effet sur la composition granulométrique et les propriétés physiques et chimiques du produit. Produire des produits de kaolin de haute qualité. Le traitement du kaolin dur par séparation magnétique sèche à haut gradient permet d'éliminer la déshydratation du produit et de réduire les pertes de produit, ce qui convient aux zones sèches et à faible teneur en eau. Le séparateur magnétique supraconducteur à haut gradient a une faible consommation d'énergie et une grande capacité de traitement. La pureté du produit est élevée et il sera largement utilisé dans l'industrie du kaolin.

5 La lixiviation oxydante et le traitement microbien des produits kaoliniques permettent d'améliorer considérablement la qualité des produits.

6 Le processus de déshydratation par électrophorèse/électroosmose permet d'augmenter la concentration de la boue à environ 70%, et le coût de production est bien inférieur à celui du séchage par atomisation.

La combinaison de 7 types d'opérations et le produit final sont les principales caractéristiques du processus de traitement du minerai de kaolin.