[Huate Mineral İşleme Ansiklopedisi] Kaolinin sırlarını ortaya çıkarmak: Topraktan yüksek teknoloji malzemelerine muhteşem bir dönüşüm
Kaolin Metalik olmayan bir mineraldir, esas olarak kil ve kil kayaçlarından oluşan bir türdür.Kaolinit kil minerali. Beyaz ve narin yapısı nedeniyle Dolomitik toprak olarak da adlandırılır. Adını Jiangxi Eyaleti, Jingdezhen, Gaoling Köyü'nden almıştır. Saf kaolin beyaz, narin, yumuşak ve topraksı bir yapıya sahiptir ve plastiklik ve ateşe dayanıklılık gibi iyi fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir. Mineral bileşimi esas olarak Kaolinit, Halloysit, Hidromika, İllit, Montmorillonit, Kuvars, Feldspat ve diğer minerallerden oluşur.
Kaolin, doğada yaygın ve çok önemli bir kil mineralidir. Asidik ortamlarda, alkali metaller ve alkali toprak metallerinden yoksun magmatik ve metamorfik kayaçlarda feldispat veya diğer silikat minerallerinin ayrışmasıyla oluşur.
01 Sınıflandırma
Toprak sınıflandırması
Doğada bulunan kaolin mineralleri esas olarak kil mineralleri ve kil dışı mineraller olmak üzere ikiye ayrılır. Bunlardan kil mineralleri başlıca kaolinit minerallerini ve az miktarda montmorillonit, mika ve kloriti içerirken; kil dışı mineraller ise başlıca feldispat, kuvars ve hidratlı minerallerin yanı sıra hematit ve rodit, demir cevheri, limonit vb. gibi bazı demir minerallerini, rutil vb. gibi titanyum minerallerini ve bitki lifi vb. gibi organik maddeleri içerir. Kaolinin özelliklerini belirleyen esas olarak kil mineralleridir.
Sebep sınıflandırması
Çin'deki kaolin yatakları, "Kaolin Madeni Jeolojik Keşif Kodu"na göre, kökenlerine ve mineralizasyon jeolojisi, coğrafi koşullar, yatak ölçeği, cevher kütlesi morfolojisi ve oluşum özellikleri, farklı mineralizasyon süreçlerinde yansıyan cevher malzemesi bileşenlerindeki farklılıklara dayanarak üç tipe ve altı alt tipe ayrılır.
Hava koşullarına maruz kalma türü:Bu durum ayrıca, aşınma kalıntısı alt türü ve aşınma sonucu çözünme alt türü olmak üzere ikiye ayrılır.
Hidrotermal değişim türü:Bu durum ayrıca hidrotermal değişim alt tipi ve modern sıcak su kaynağı değişim alt tipi olmak üzere ikiye ayrılır.
Sedimanter tip:Kömür içeren tabakalarda tortul ve tortul-aşınma alt tiplerine ve kaolinit kiltaşı alt tipine ayrılır.
Endüstriyel Tip
Kaolin yataklarının oluşumuna dayanarak, "Kaolin Madeni Jeolojik Keşif Şartnameleri", Çin'deki kaolin yataklarını, mineralizasyon jeolojisi, coğrafi koşullar, yatak ölçeği, cevher kütlesi morfolojisi ve oluşum özellikleri ile farklı mineralizasyon süreçlerinin yansıttığı cevher malzemesi bileşenlerindeki farklılıklara göre üç tipe ve altı alt tipe ayırır. Doku, plastisite ve kum kütle oranına göre üç tipe ayrılırlar:
ZorKaolin: Sert ve plastik olmayan bu madde, ezilip öğütüldükten sonra plastik hale gelir.
YumuşakKaolin:Yumuşak, yüksek derecede plastik, kumlu kütle oranı <%50.
KumluKaolin:Yumuşak doku, düşük plastisite, kum kütle oranı > %50.
02 Köken
Çin'in kaolin mineral kaynakları, 267 kanıtlanmış mineral yatağı ve 2,91 milyar ton kanıtlanmış rezerviyle dünyanın en üst sıralarında yer almaktadır. Bunlar arasında: Ülkemizin kömür dışı inşaat kaolin kaynakları dünyada beşinci sırada yer almaktadır. Kanıtlanmış rezervler 1,468 milyar ton olup, ağırlıklı olarak Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan ve Jiangsu eyaletlerinde yoğunlaşmıştır ve ülkenin toplam rezervlerinin %84,55'ini oluşturmaktadır; Çin'in kömür içeren inşaat kaolin (kaolinit) rezervleri ise dünyada birinci sırada yer almakta olup, kanıtlanmış rezervler 1,442 milyar ton olup, ağırlıklı olarak Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, İç Moğolistan, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi vb. bölgelerde dağılmıştır ve bunların arasında İç Moğolistan'daki Jungar kömür yatağı en fazla kaynağa sahiptir.
Çin'de beş büyük kaolin yatağı bulunmaktadır:
(1) Hunan Eyaleti, Hengyang İlçesi, Jiepai Kasabası mineral kaynakları bakımından zengindir. Kaolin, nefelin, feldispat ve kuvars rezervleri 200 milyon tona ulaşmakta olup, yaklaşık 40 madencilik ve mineral işleme şirketi bulunmaktadır. Dapailing maden bölgesi (çoğunlukla kaolin madenleri), 80 milyon tonluk tek bir maden rezerviyle Asya'da birinci sırada yer almaktadır. Kasabanın yıllık madencilik üretimi 500.000 tondan fazla olup, ülke genelindeki yüzlerce seramik fabrikasına tedarik sağlamaktadır.
(2) Maoming bölgesindeki kaolin. Maoming Havzası'ndaki kaolin minerali, tortul kayaçların aşınmış elüvyal alt tip yatağıdır. Kuvars ve diğer kum içeriği %50'den fazladır, bu nedenle kumlu kaolin minerali olarak adlandırılır. Kökeni açısından, Maoming kaolini üç aşamalı aşınma kalıntısından geçmiştir: taşıma ve kendi kendine öğütme, ardından da aşınma. Kaolin tamamen aşınmıştır ve levhalar çoğunlukla ince parçacık boyutuna sahip monolitik yapıdadır. Başlıca kağıt üretiminde kaplama hammaddesi olarak kullanılır.
(3) Longyan Kaolin, aşınmış bir kalıntı Kaolin yatağıdır. Demir içeriği %0,3'ten az, titanyum içeriği %0,02'den az ve belirli miktarda düşük sıcaklıkta çözücü element (Li2O) içerdiği için, elektrikli porselen, üst düzey günlük kullanım eşyaları ve sanatsal porselen için ideal bir hammaddedir.
(4) Suzhou Yangshan Kaolin, bu yatak hidrotermal alterasyon Kaolinidir.Saf dokuya sahip Suzhou Yangshan çamurunun kimyasal bileşimi, kaolinitin teorik bileşimine çok yakındır. Al2O3 içeriği yaklaşık %39,0'a kadar çıkabilir, beyaz renkte ve ince taneciklidir. Başlıca katalizör taşıyıcıları ve kimyasal hammadde olarak kullanılır.
(5) Hepu Kaolin. Bu, aşınmış bir kaolin kalıntısıdır. Başlıca yapı seramikleri için hammadde olarak kullanılır.
(6) Kuzey kömür serisi Kaolin. Bu, esas olarak ülkemizin kömür üretim bölgelerinde bulunan ve inşaat, kaplama, boya ve kağıt yapımında kullanılan, kömür bazlı bir tortul kaolinit türüdür.
Yukarıda belirtilen altı büyük üretim bölgesi, Çin'in üretiminin %80'inden fazlasını oluşturmakta olup, kaynak türleri açısından da önemli temsilcilerdir.
03Use
Kaolin, esas olarak plastisitesi, yapışma özelliği, belirli kuru mukavemeti, sinterleme özellikleri ve fırınlama sonrası beyazlığı nedeniyle geniş bir kullanım alanına sahiptir ve seramik üretiminin ana hammaddesidir; beyaz, yumuşak, yüksek oranda dağılabilir, adsorbe edilebilir. Kimyasal özellikleri ve kimyasal rastgeleliği gibi mükemmel işleme özellikleri, kağıt endüstrisinde yaygın olarak kullanılmasını sağlar. Ayrıca, kauçuk, plastik, refrakter malzemeler ve petrol rafinerisi gibi endüstriyel sektörlerde ve tarım ve ulusal savunmada ileri teknolojilerde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Başlıca seramik endüstrisinde, kaplamalarda, refrakter malzemelerde, kağıt üretiminde, boyada, kauçukta, yüksek kaliteli porselende, tel ve kablolarda, endüstriyel plastiklerde, kimya endüstrisi dolgu maddelerinde, mürekkeplerde, gıdada, kozmetikte, ilaçlarda vb. kullanılır; boya ve kaplamalarda litopon ve titanyumun bir kısmının yerine geçer. Beyaz toz ve diğer pahalı malzemelerin yerini alır.
04 İşleme Teknolojisi
Kaolinden kuvars, feldispat, mika, demir mineralleri, titanyum mineralleri vb. gibi kil dışı mineralleri ve organik maddeleri ayırmak ve çeşitli endüstriyel alanların ihtiyaçlarını karşılayabilecek kaolin ürünleri üretmek için, kaolinden saflaştırma ve safsızlıkları giderme amacıyla yerçekimi ayırma, flotasyon, manyetik ayırma vb. yöntemlerin yanı sıra, bazen kimyasal ağartma, ultra ince pul haline getirme, kalsinasyon ve yüzey modifikasyonu gibi derin işleme yöntemlerinin de kullanılması gerekebilir.
(1) Hidrolik sınıflandırma
Hidrolik sınıflandırma; spiral sınıflandırmayı (+1 mm iri kumun ayrılması), çökelme tankı sınıflandırmasını (+0,053 mm ince kumun ayrılması), hidrosiklon sınıflandırmasını (-0,053 mm ince kumun ayrılması), santrifüj sınıflandırıcıyı veya küçük çaplı hidrosiklon sınıflandırmasını (0,002-0,010 mm ultra ince parçacıkların sınıflandırılması için) içerir.
(2) Yüksek gradyanlı manyetik ayırma
Kaolinden Fe2O3 ve TiO2'yi uzaklaştırmak ve kağıt kaplamaları ile yüksek kaliteli seramik hammaddeleri üretmek için manyetik yoğunlaştırıcı ortam kullanılarak 1600 kA/m'den fazla manyetik alan şiddeti üretilir.
(3) Seçici flokülasyon
Topaklaştırıcı maddeler eklenerek, ince taneli kuvars, pirit, alunit vb. gibi safsızlıklar seçici olarak ayrıştırılarak bıçakla kaplanmış kaolin üretilir. Yaygın olarak kullanılan topaklaştırıcı maddeler arasında sodyum heksametafosfat, amonyum poliakrilamid, su camı vb. bulunur.
(4) Kimyasal ağartma
Limonit ve kaolin içindeki hematitteki yüksek değerlikli demiri çözünebilir demir(II) iyonuna indirgemek için sigorta tozu gibi ağartıcı maddeler eklenir veya kaolinin beyazlığını artırmak için pirit ve boya safsızlıklarını oksitlemek amacıyla oksitleyiciler eklenir.
(5) Soyma
Pul haline getirme makinesinde, ince orta büyüklükteki bilyeler karıştırılarak öğütme etkisi yaratılır, böylece kaolin agrega parçacıkları ince kristaller halinde ayrılır ve 2 μm'den küçük parçacık boyutuna ve %90'dan fazla içeriğe sahip bıçakla kaplanmış kaolin elde edilir.
(6) Kalsinasyon
800-1000℃'de kalsine edildiğinde, kaolin suyunu kaybeder, faz dönüşümü gerçekleşir ve bazı safsızlıklar buharlaşır; bu da kaolinin beyazlığını ve yalıtım özelliğini artırır ve kablo, kauçuk ve plastik dolgu maddeleri üretiminde kullanılır. Kalsinasyon, kömür bazlı (sert) kaolin için gerekli bir işleme yöntemidir.
(7) Yüzey modifikasyonu
Kaolin kili, plastik kauçuğa eklenen kaolin kili miktarını artırmak için bir bağlayıcı madde vb. ile kaplanır ve kauçuk plastikler için kaolin kili dolgu maddelerinin işlenmesinde kullanılır.
Bunlar arasında manyetik ayırma, mineral işleme alanında yaygın olarak kullanılan fiziksel bir mineral ayırma yöntemidir. Temel prensibi, ayırmayı sağlamak için minerallerin kendi manyetik farklılıklarından yararlanmaktır. Minerallerin manyetize özelliklerine göre, manyetik ayırma, farklı minerallerin ihtiyaçlarını karşılamak üzere güçlü manyetik ayırma, zayıf manyetik ayırma, ters manyetik ayırma ve yüksek gradyanlı manyetik ayırma olarak sınıflandırılabilir. Mineral işleme ekipmanları başlıca plaka manyetik ayırıcılar, dikey halkalı yüksek gradyanlı manyetik ayırıcılar, elektromanyetik bulamaç yüksek gradyanlı manyetik ayırıcılar, düşük sıcaklık süper iletken manyetik ayırıcılar vb. içerir.
05 Mineral işleme uygulama örnekleri
Süreç 1: Yabancı bir kaolin kilini örnek olarak alırsak, bu numunedeki başlıca safsızlıklar demir oksit, titanyum oksit ve demir silikattır. Ham cevherde Fe2O3 ve TiO2 safsızlık içerikleri sırasıyla %0,89 ve %0,17 iken, beyazlık %67,29'a ulaşmaktadır.
Bu safsızlıkları etkili bir şekilde gidermek için aşağıdaki test planını belirledik: İlk olarak, ham cevheri iki manyetik ayırma işlemi için elektromanyetik bulamaç manyetik ayırıcıdan geçirerek, kaba ayırma ve ince ayırma işlemlerini gerçekleştirip, safsızlıkların çoğunu başlangıçta uzaklaştırıyoruz. Daha sonra, elde edilen konsantreyi süper iletken manyetik ayırıcıdan geçirerek safsızlığı daha da azaltıyor ve kaolinin kalitesini iyileştiriyoruz.
Test akış şeması
Test sonuçlarından görülebileceği üzere, ham cevher elektromanyetik bulamaç + elektromanyetik bulamaç + süper iletken manyetik ayırma yöntemleriyle ayrıştırılarak %0,35 Fe2O3 içeriğine ve %87,52 beyazlığa sahip bir kaolin konsantresi ürünü elde edilebilmektedir.
Süreç 2:Ham cevher, süper iletken 5T manyetik ayırma işlemine tabi tutulmuştur. Test süreci Şekil 2'de, test sonuçları ise Tablo 2'de gösterilmiştir.
ŞEKİL 2. Zenginleştirme işleminin deneysel akışı
Ham cevher, süper iletken 5T manyetik ayırma işlemine tabi tutularak, %0,40 Fe2O3, %22,92 Al2O3, %68,78 SiO2, %0,10 TiO2, %1,90 CaO içeriğine sahip, %86,97 beyazlık ve %90,90 verimle bir Kaolin konsantresi ürünü elde edildi.
Çok fonksiyonlu bir endüstriyel hammadde olan kaolin, geniş uygulama potansiyeline sahiptir. Bilim ve teknolojinin sürekli ilerlemesi ve endüstrinin sürdürülebilir gelişimiyle birlikte kaolin, daha birçok alanda önemli bir rol oynayacaktır. Gelecekte, daha derinlemesine araştırma ve teknolojik yenilikler yoluyla kaolinin uygulama alanını daha da genişletmeyi, daha verimli ve sürdürülebilir bir kullanım sağlamayı ve insan toplumunun gelişimine daha büyük katkılar sunmayı hedefliyoruz. Aynı zamanda, kaolin madenciliği ve işlenmesi sırasında ortaya çıkabilecek çevresel sorunlara da dikkat etmeli ve kaolin kaynaklarının rasyonel gelişiminin ekolojik çevrenin korunmasıyla koordineli olmasını sağlamak için aktif önlemler almalıyız.
Yayın tarihi: 13 Mayıs 2024