Caulinite

A caulinite é um mineral não metálico, composto principalmente por caulinite, haloisite, hidromica, ilite, montmorilonite e quartzo, feldspato e outros minerais, frequentemente misturados com pirite, limonite, anatase, quartzo, calcedónia, alúmen, etc.
O caulino é amplamente utilizado nas indústrias de cerâmica, papel, borracha, plásticos e refractários devido às suas excelentes capacidades de processamento, tais como plasticidade, coesividade, sinterabilidade e resistência ao fogo.
Existem três tipos principais de génese dos depósitos de caulino: a meteorização, as alterações sedimentares e as alterações hidrotermais.

O tratamento do minério de caulino depende da natureza do minério e da utilização final do produto. Existem dois processos utilizados na produção industrial: o processo seco e o processo húmido. Normalmente, o caulino duro é produzido por via seca e o caulino mole é produzido por via húmida.

O processo de extração de caulinite a seco é um processo simples e económico. O minério é triturado até 25,4 mm por um triturador de martelos e introduzido no moinho de gaiola para reduzir o tamanho das partículas para 6,35 mm. O ar quente no moinho de gaiola reduz a humidade do caulino de cerca de 20% para 10%.
O minério triturado é posteriormente moído por uma máquina de sopro Moinho Raymond equipado com um separador centrífugo e um ciclone. Este processo remove a maior parte da areia e o produto é normalmente utilizado em cargas de baixo custo nas indústrias da borracha, dos plásticos e do papel. Quando utilizado na indústria do papel, o produto pode ser utilizado como material de enchimento na camada de enchimento com um teor de cinzas inferior a 10% ou 12%. Atualmente, o brilho do produto não é elevado.

Quando o método de beneficiamento a seco requer alta brancura do produto, o produto produzido pelo moinho Raymond deve ser removido do ferro seco. O processo seco tem as vantagens de eliminar o processo de desidratação e secagem, reduzindo a perda de pó de cinza, fluxo de processo curto, baixo custo de produção e é adequado para áreas de seca e escassez de água. No entanto, é necessário confiar no processo de beneficiamento húmido para obter caulino de alta pureza.

O processo húmido inclui três fases de preparação do minério, processamento da beneficiação do minério e processamento do produto.
A fase de beneficiação pode incluir nivelamento hidráulico, flotação, floculação selectiva, separação magnética, tratamento químico (branqueamento), etc., para remover diferentes impurezas.

A pasta de lama preparada é primeiro desarenada pela caixa de lavagem tipo ancinho, classificador de tanque flutuante ou ciclone, e depois dividida em dois graus de grosso e fino pela centrífuga contínua, ciclone hidráulico, separador hidráulico ou peneira fina vibratória (325 mesh).

O grau de granulação fina do classificador é introduzido no HGMS (separador magnético de alto gradiente) para remover as impurezas de ferro-titânio. O produto é separado por agitação e limpeza e depois lixiviado por óxido de ferro. A argila que tem um brilho suficientemente elevado e boas propriedades de revestimento pode ser removida magneticamente. A argila é retirada e enviada diretamente para a operação de lixiviação. Após a lixiviação, adiciona-se alúmen à pasta para coagular os minerais de argila e facilitar a desidratação.

A argila branqueada é desidratada por meio de uma centrífuga de alta velocidade, de um filtro rotativo de vácuo ou de um filtro-prensa. Desidratação por filtro ou filtro-prensa. O bolo de filtração é redisperso numa pasta de sólidos de 55% a 65% e depois seco por pulverização para obter um produto seco solto. Parte do produto seco foi misturado na pasta dispersa para obter sólidos de 70% e enviado para a fábrica de papel.

O produto final, que não é selecionado, tem baixo brilho e só pode ser obtido por separação magnética, flotação de espuma ou floculação selectiva no processo. No entanto, estas operações independentes têm as suas próprias vantagens e desvantagens, pelo que a indústria utiliza normalmente um processo combinado de dois ou três destes processos para uma utilização abrangente dos recursos de argila.

Separação magnética de alto gradiente de caulino

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As impurezas tingidas no caulino (como a hematite, etc.) têm propriedades magnéticas fracas e podem ser removidas por um separador magnético de alto gradiente. Nos Estados Unidos, o separador magnético de alto gradiente húmido PEM-84 pode reduzir o Fe2O3 no minério de caulino de 0,9% para 0,6%, e o Ti2O3 de 1,8% para 2,0% para 0,8%. Este separador magnético de alto gradiente utiliza lã de aço inoxidável como meio. Quando a intensidade do campo é de 1,5 a 2,0T, consome 270-500kw.

A China realizou investigação húmida em solos de Hunan acid, Lingyang, Boluo e Hengling, e todos eles obtiveram bons resultados de teste, especialmente a remoção de ferro e titânio em caulino por separação magnética de alto gradiente de vibração. Indicadores de teste muito bons. A partir dos resultados dos testes comparativos do separador magnético de alto gradiente vibratório CLY500 da China e do separador magnético de alto gradiente PEM-84 dos EUA, o magnético de alto gradiente da China é visto a partir das impurezas e brancura de ferro e titânio. O desempenho da máquina é melhor do que o dos Estados Unidos.

Uma vez que algumas impurezas de ferro em algumas minas de caulino existem sob a forma de silicatos, as propriedades magnéticas são muito fracas, e o titânio existe sob a forma de rutilo, o método de separação magnética é difícil de trabalhar, pelo que o processo é normalmente acompanhado de flotação, floculação selectiva e outras operações. Para melhorar a qualidade do produto.

Nos últimos anos, os separadores magnéticos supercondutores têm sido aplicados com sucesso na triagem de caulim, o que não só reduz o consumo de energia, mas também aumenta muito a força do campo, e a qualidade do concentrado de caulim também é maior. O separador magnético supercondutor Eriez apresenta uma elevação magnética rápida, atingindo a maior intensidade de campo de projeto (5T) em 60 segundos, enquanto o tempo de desmagnetização é curto, o que reduz consideravelmente o tempo necessário para expulsar as impurezas magnéticas do íman durante o ciclo de carga. O seu consumo de energia é baixo, cerca de 80% menos do que o separador magnético convencional, e a capacidade de processamento é grande, até 100t/h.

O Reino Unido ensaiou um sistema magnético supercondutor helicoidal alternativo que é semelhante, em termos de conceção, a um filtro magnético de latas convencional, exceto que mantém o íman supercondutor num estado excitado durante o ciclo de funcionamento sem controlo de comutação. Funcionamento contínuo. O separador magnético supercondutor de alto gradiente de 3048 mm concebido por Humboldt da Alemanha tem uma estrutura simples, baixo custo de operação e manutenção e boa estabilidade.

Processo de flotação de espuma de caulino

O objetivo da operação de flotação é flutuar as impurezas de titânio do caulino. Uma vez que as partículas de impureza são extremamente finas, é normalmente utilizado um processo de flotação de suporte. O mineral de suporte pode ser calcita ou areia de sílica (-325 mesh), e a quantidade do mineral de suporte é geralmente 10% a 20% em peso do caulim, e uma parte do suporte pode ser reutilizada após ser reciclada.

Os agentes utilizados no processo de flotação incluem o dispersante silicato de sódio, o ajustador de pH hidróxido de amina e soda cáustica, o coletor óleo de Tal, ácido gordo e sulfonato de cálcio e petróleo. No entanto, a flotação tem muitas desvantagens. A hidrofobização do suporte requer um grande número de produtos químicos. O processo de flotação só pode ser eficaz a uma concentração mais baixa da lama, aumentando assim o custo da desidratação. O corpo carregado deve ser removido do produto argiloso tanto quanto possível. Reciclagem no produto para reciclagem.

Os produtos químicos e os minerais de suporte que permanecem na argila são prejudiciais para o produto final. Cundy e Yong et al. estudaram um processo de flotação que não requer um transportador e flutua a anatase diretamente do caulino, que se caracteriza pela presença de dispersantes (como o silicato de sódio) e ajustadores de pH (normalmente hidróxido de amina). Em condições elevadas, a concentração elevada de pasta (40% a 60% de sólidos) é esfregada para remover os contaminantes da superfície. Ao mesmo tempo, a depuração também desintegra a anatase e a hematite dos minerais de caulino e, em seguida, retém um pequeno número de activadores e ácidos gordos. A lama é adicionada juntamente com a lama, e a anatase coberta pelo coletor forma uma aglomeração selectiva sob condições de agitação de alto cisalhamento, de modo que o tamanho das partículas é significativamente aumentado, e a lama após agitação de alto cisalhamento e lama é diluída para 15%~ A flotação é realizada com sólidos 20%, e o alúmen no caulino também pode ser removido por flotação.a
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Floculação selectiva da caulinite

A pH 8~11, observou-se uma aglomeração selectiva de impurezas de ferro-titânio através da adição de iões de metais alcalino-terrosos, tais como Ca2+ e Mg2+, à lama de caulino e, em seguida, procedeu-se à floculação selectiva com um polielectrólito aniónico fraco. O processo requer uma concentração de lama inferior a 20%, pelo que uma grande quantidade de humidade deve ser removida em operações subsequentes, e o floculante residual também afecta a qualidade do produto final.

Floculação selectiva de caulino com floculante de alto peso molecular, as partículas de caulino floculam para o fundo e as impurezas de ferro-titânio são castanho-avermelhadas na suspensão na parte superior devido às partículas finas, e a suspensão superior pode ser removida. A maioria das impurezas de ferro-titânio são removidas e processadas por outras operações (como a separação magnética) para obter caulim de alta qualidade. A Suzhou Kaolin Company alcançou bons indicadores utilizando um novo processo de floculação selectiva. A utilização da floculação selectiva e da separação magnética de alto gradiente para tratar o caulino também obteve indicadores satisfatórios.

Lixiviação de caulino

A lixiviação é efectuada na presença de uma solução fracamente ácida (pH 3 a 4) na presença de um agente redutor (NaS2O4) para manter o ferro dissolvido no estado Fe2+, evitando a formação de Fe(OH)3, e lavando-o com água para o separar do caulino. Para remover a matéria orgânica escura, pode ser branqueado com um agente oxidante forte (peróxido de hidrogénio, hipoclorito de sódio, etc.), e a Suzhou Kaolin Company obteve produtos de caulino de alta qualidade por branqueamento oxidativo. Foi referido que o tratamento do caulino com microrganismos pode melhorar significativamente a qualidade do produto.

desidratação

A argila selecionada é armazenada num tanque de polpa durante 6-8 horas e o pH é ajustado para 3-4, que é próximo dos pontos zero da argila, de modo a que as partículas de argila sejam facilmente aglomeradas. A adição de alúmen à pasta ajuda a aglomeração das partículas de argila e promove a desidratação. O filtro cilíndrico é um dispositivo de desidratação comummente utilizado que aumenta a concentração da pasta para 55% a 60%. Uma das funções importantes da operação de filtração é a remoção de produtos químicos da argila.

Para melhorar este trabalho, a água pulverizada é frequentemente utilizada. A secagem por pulverização tornou-se um processo muito eficaz na indústria da argila, mas é dispendioso. Nos últimos anos, surgiu um novo processo de filtração que utiliza as propriedades electroforéticas de partículas carregadas num campo elétrico. As partículas de caulino são carregadas negativamente a um pH > 3 e são rodeadas por uma névoa de iões de carga oposta, formando uma dupla camada eléctrica.

No campo elétrico, as partículas de argila movem-se em direção ao ânodo e os contra-iões da névoa iónica movem-se em direção ao cátodo. Quando as partículas atingem o ânodo, são utilizadas para proteger o bolo de filtro formado na película anódica do elétrodo. O bolo de filtro do ânodo é ainda desidratado por electroosmose, e o excesso de água é bombeado para fora através do capilar do bolo de filtro carregado negativamente pelo princípio electroosmótico.

O agente desidratante é utilizado para aglomerar as partículas de caulino em partículas grandes, o que pode acelerar a taxa de precipitação das partículas, facilitar a desidratação e reduzir a perda de caulino das partículas finas. Por conseguinte, o desenvolvimento de um novo agente desidratante de alta eficiência para o caulino é também uma das suas direcções de investigação.

A tecnologia global de transformação dos minerais de caulino no país tem as seguintes características:

1 O minério bruto extraído da mina é selecionado de forma grosseira no local e um grande número de rejeitos é descartado na mina. Isto não só resolve o enchimento do goaf, mas também reduz o armazenamento e o transporte do minério na instalação de tratamento de minério. Concentrados de cada instalação de desbaste;

2 O transporte por condutas é geralmente utilizado entre as minas e as instalações seleccionadas. Desde 1939, a lama de caulino é transportada por gasoduto;

3 polpa de alta concentração, o agente dispersante é adicionado à polpa durante o processo de triagem, o agente floculante é adicionado durante o processo de desidratação, e o produto do filtro prensa ou do filtro a vácuo pode ser vendido como um produto sem secagem;

4 Além da classificação por hidrociclone, a operação de beneficiamento também utiliza um classificador centrífugo, um moinho de areia, um separador magnético de alto gradiente e uma máquina de flotação para melhorar a finura do produto e reduzir impurezas como ferro, titânio e enxofre;

5 O processo de branqueamento químico é normalmente utilizado nos principais países produtores de caulino, como os Estados Unidos, o Reino Unido e a antiga União Soviética, para produzir produtos de caulino de elevada brancura, mas o seu custo é elevado;

6 Os produtos de caulim são vendidos a granel, em pó grosso, em pó fino e em pasta. O fabricante fornece diferentes produtos de acordo com as necessidades dos utilizadores. Existem muitos tipos de equipamento de secagem para os produtos, mas a maioria das aplicações são de secagem por pulverização, porque o custo é relativamente baixo;

7 Os concentradores não só têm uma grande capacidade de produção, mas também muitas variedades, e são produtos normalizados. Podem satisfazer as necessidades de diferentes utilizadores. A China Kaolin Company tem quatro categorias e 34 variedades. Estes produtos são amplamente utilizados em enchimentos e revestimentos de papel, matérias-primas da indústria cerâmica, enchimentos e agentes de reforço de borracha e plástico, feltros de óleo de cimento branco, revestimentos de telhados e ingredientes de agentes de impermeabilização, ingredientes de fibra de vidro, pigmentos de tinta, cosméticos e sabonetes. Enchimentos, transportadores de pesticidas e fertilizantes, aglutinantes para materiais abrasivos, peneiras moleculares sintéticas, catalisadores de petróleo, reactores de energia atómica, etc.

1 O processo de flotação de suporte permite selecionar caulino de grão fino. A vantagem é que a energia cinética das partículas é aumentada, mas o consumo do agente é elevado, e o custo de utilização e processamento do mineral transportador é ainda maior.

2 A ativação de catiões polivalentes sem um transportador também pode fazer com que a anatase flutue, mas o consumo de colectores combinados com ácidos gordos é mais elevado do que o de outros minerais industriais, o que pode dever-se à grande área de superfície das partículas.

3 A agitação de alto cisalhamento desempenha um papel duplo na flotação. Uma é dissociar a anatase da caulinite e a outra é induzir a floculação por cisalhamento entre as partículas de anatase cobertas pelo coletor.

4 A tecnologia de separação magnética de alto gradiente mudou muito a aparência da indústria de caulim. Especialmente a separação magnética de alto gradiente de vibração pode efetivamente remover as impurezas de ferro-titânio no caulim, mas tem pouco efeito sobre a composição do tamanho das partículas e as propriedades físicas e químicas do produto. Produzir produtos de caulino de alta qualidade. O tratamento de separação magnética de alto gradiente seco do caulim duro pode eliminar a desidratação do produto e reduzir a perda do produto, o que é adequado para áreas secas e com pouca água. O separador magnético supercondutor de alto gradiente tem baixo consumo de energia e grande capacidade de processamento. A pureza do produto é elevada e será amplamente utilizada na indústria do caulino.

5 A lixiviação oxidativa e o tratamento microbiano dos produtos de caulino podem melhorar consideravelmente a qualidade do produto.

6 Processo de desidratação por eletroforese/electroosmose para aumentar a concentração da pasta para cerca de 70%, e o custo de produção é muito inferior ao da secagem por pulverização.

A combinação de 7 tipos de operações e o produto final são as principais características do processo de transformação mineral do caulino.