[Ensiklopedia Pengolahan Mineral Huate] Mengungkap rahasia Kaolin: transformasi menakjubkan dari tanah menjadi material berteknologi tinggi
Kaolin adalah mineral non-logam, sejenis tanah liat dan batuan lempung yang terutama terdiri dariMineral lempung kaolinit. Karena berwarna putih dan halus, ia juga disebut tanah dolomit. Nama tanah ini diambil dari Desa Gaoling, Jingdezhen, Provinsi Jiangxi. Kaolin murninya berwarna putih, halus, lembut, dan seperti tanah, serta memiliki sifat fisik dan kimia yang baik seperti plastisitas dan ketahanan api. Komposisi mineralnya terutama terdiri dari kaolinit, halloysit, hidromika, illit, montmorillonit, kuarsa, feldspar, dan mineral lainnya.
Kaolin adalah mineral lempung yang umum dan sangat penting di alam. Mineral ini terbentuk dari pelapukan feldspar atau mineral silikat lainnya dalam batuan beku dan metamorf di media asam yang kekurangan logam alkali dan logam alkali tanah.
01 Klasifikasi
Klasifikasi tanah
Mineral yang terkandung dalam kaolin di alam terutama terbagi menjadi mineral lempung dan mineral non-lempung. Di antaranya, mineral lempung terutama meliputi mineral kaolinit dan sejumlah kecil montmorillonit, mika, dan klorit; mineral non-lempung terutama meliputi feldspar, kuarsa, dan mineral terhidrat, serta beberapa mineral besi seperti hematit dan rhosit, bijih besi, limonit, dll., mineral titanium seperti rutil, dll., dan bahan organik seperti serat tumbuhan, dll. Mineral lempung inilah yang terutama menentukan sifat-sifat kaolin.
Klasifikasi penyebab
Berdasarkan asal usul endapan Kaolin dan berdasarkan perbedaan geologi mineralisasi, kondisi geografis, skala endapan, morfologi badan bijih dan karakteristik kemunculan, komponen material bijih yang tercermin dalam proses mineralisasi yang berbeda, "Kode Eksplorasi Geologi Tambang Kaolin" akan membagi endapan Kaolin di Tiongkok menjadi tiga tipe dan enam subtipe.
Jenis pelapukan:Selanjutnya, jenis ini dibagi lagi menjadi subtipe residu pelapukan dan subtipe pelindian pelapukan.
Jenis alterasi hidrotermal:Selanjutnya, ia dibagi lagi menjadi subtipe alterasi hidrotermal dan subtipe alterasi mata air panas modern.
Jenis sedimen:Batuan ini terbagi menjadi subtipe sedimen dan sedimen-pelapukan serta subtipe batulempung kaolinit pada lapisan batubara.
Jenis Industri
Berdasarkan genesa endapan Kaolin, "Spesifikasi Eksplorasi Geologi Tambang Kaolin" membagi endapan Kaolin di Tiongkok menjadi tiga tipe dan enam subtipe sesuai dengan perbedaan geologi mineralisasi, kondisi geografis, skala endapan, morfologi badan bijih dan karakteristik kemunculan, serta komponen material bijih yang tercermin dari proses mineralisasi yang berbeda. Menurut tekstur, plastisitas, dan fraksi massa pasirnya, endapan tersebut dibagi menjadi tiga tipe:
KerasKaolin: Keras dan bukan plastik, menjadi plastik setelah dihancurkan dan digiling.
LembutKaolin:lunak, sangat plastis, fraksi massa pasir <50%.
SandyKaolin:Tekstur lunak, plastisitas lemah, fraksi massa pasir > 50%.
02 Asal
Sumber daya mineral Kaolin Tiongkok termasuk yang terbaik di dunia, dengan 267 deposit mineral terbukti dan cadangan terbukti sebesar 2,91 miliar ton. Di antaranya: sumber daya Kaolin konstruksi non-batubara negara kita menempati peringkat kelima di dunia. Cadangan terbuktinya adalah 1,468 miliar ton, terutama terkonsentrasi di provinsi Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan, dan Jiangsu, yang mencakup 84,55% dari total cadangan negara; cadangan Kaolin konstruksi yang mengandung batubara (Kaolinit) Tiongkok menempati peringkat pertama di dunia, dengan cadangan terbukti sebesar 1,442 miliar ton, terutama tersebar di Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, Mongolia Dalam, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi, dll., di mana ladang batubara Jungar di Mongolia Dalam memiliki sumber daya terbanyak.
Terdapat lima deposit Kaolin utama di Tiongkok:
(1) Kota Jiepai, Kabupaten Hengyang, Provinsi Hunan kaya akan sumber daya mineral. Cadangan Kaolin, Nefelin, Feldspar, dan Kuarsa mencapai 200 juta ton, dan terdapat hampir 40 perusahaan pertambangan dan pengolahan mineral. Area pertambangan Dapailing (terutama tambang Kaolin) memiliki cadangan tambang tunggal sebesar 80 juta ton, yang menempati peringkat pertama di Asia. Produksi pertambangan tahunan kota ini lebih dari 500.000 ton, memasok ratusan pabrik keramik di seluruh negeri.
(2) Kaolin di daerah Maoming. Mineral Kaolin di Cekungan Maoming adalah endapan subtipe eluvial hasil pelapukan batuan sedimen. Kandungan kuarsa dan pasir lainnya lebih dari 50%, sehingga disebut mineral Kaolin berpasir. Dari segi asal, Kaolin Maoming telah melalui tiga tahap residu pelapukan - transportasi dan penggilingan sendiri - dan kemudian pelapukan. Kaolin tersebut telah sepenuhnya lapuk, dan serpihannya sebagian besar monolitik dengan ukuran partikel halus. Terutama digunakan sebagai bahan baku untuk pelapis pembuatan kertas.
(3) Kaolin Longyan adalah endapan Kaolin sisa yang lapuk. Karena kandungan besinya kurang dari 0,3%, titanium kurang dari 0,02%, dan mengandung sejumlah unsur pelarut suhu rendah (Li2O), maka ini merupakan bahan baku yang ideal untuk porselen listrik, peralatan rumah tangga kelas atas, dan porselen artistik.
(4) Kaolin Yangshan Suzhou, endapan ini adalah Kaolin alterasi hidrotermal.Komposisi kimia lumpur Suzhou Yangshan dengan tekstur murni sangat mendekati komposisi teoritis Kaolinit. Kandungan Al2O3 dapat mencapai sekitar 39,0%, dengan warna putih dan partikel halus. Terutama digunakan sebagai pembawa katalis dan bahan baku kimia.
(5) Hepu Kaolin. Ini adalah endapan kaolin sisa hasil pelapukan. Terutama digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan keramik.
(6) Seri batubara Utara Kaolin. Ini adalah kaolinit sedimen, yang terutama tersebar di daerah penghasil batubara di negara saya, dan dapat digunakan dalam konstruksi, pelapis, cat, dan pelapis pembuatan kertas - tanah berbasis batubara.
Enam wilayah produksi utama yang disebutkan di atas mencakup lebih dari 80% produksi Tiongkok, dan juga merupakan perwakilan utama dalam hal jenis sumber daya.
03Use
Kaolin memiliki beragam kegunaan, terutama karena plastisitas, daya rekat, kekuatan kering tertentu, sifat sintering, dan warna putih setelah pembakaran, menjadikannya bahan baku utama untuk produksi keramik; warnanya putih, lunak, sangat mudah terdispersi, dan mudah terserap. Sifat proses yang sangat baik seperti sifat kimia dan keacakan kimia membuatnya banyak digunakan dalam industri kertas. Selain itu, kaolin juga banyak digunakan di sektor industri seperti karet, plastik, bahan tahan api, dan penyulingan minyak bumi, serta dalam teknologi mutakhir di bidang pertanian dan pertahanan nasional. Terutama digunakan dalam industri keramik, pelapis, bahan tahan api, pembuatan kertas, cat, karet, porselen bermutu tinggi, kawat dan kabel, plastik industri, pengisi industri kimia, tinta, makanan, kosmetik, obat-obatan, dll., menggantikan litopon dan sebagian titanium dalam cat dan pelapis, serta bahan bubuk putih dan bahan mahal lainnya.
04 Teknologi Pengolahan
Untuk memisahkan mineral non-lempung dan bahan organik seperti kuarsa, feldspar, mika, mineral besi, mineral titanium, dll. dalam Kaolin dan menghasilkan produk Kaolin yang dapat memenuhi kebutuhan berbagai bidang industri, selain menggunakan pemisahan gravitasi, flotasi, pemisahan magnetik, dll. untuk memurnikan dan menghilangkan pengotor dari Kaolin, terkadang juga perlu menggunakan metode pengolahan lebih lanjut seperti pemutihan kimia, pengelupasan ultrahalus, kalsinasi, dan modifikasi permukaan untuk mengolah Kaolin.
(1) Klasifikasi hidrolik
Klasifikasi hidraulik meliputi klasifikasi spiral (pemisahan pasir kasar +1mm), klasifikasi tangki sedimentasi (pemisahan pasir halus +0,053mm), klasifikasi hidrosiklon (pemisahan pasir halus -0,053mm), pengklasifikasi sentrifugal atau klasifikasi hidrosiklon berdiameter kecil (untuk klasifikasi partikel ultrahalus 0,002-0,010mm).
(2) Pemisahan magnetik gradien tinggi
Kekuatan medan magnet lebih dari 1.600 kA/m dihasilkan dengan menggunakan media konsentrator magnetik untuk menghilangkan Fe2O3 dan TiO2 dari Kaolin dan menghasilkan lapisan kertas serta bahan baku keramik bermutu tinggi.
(3) Flokulasi selektif
Dengan menambahkan flokulan, pengotor seperti kuarsa berbutir halus, pirit, alunit, dll., dipisahkan secara selektif untuk menghasilkan Kaolin berlapis pisau. Flokulan yang umum digunakan meliputi natrium heksametafosfat, amonium poliakrilamida, natrium silikat, dll.
(4) Pemutihan kimia
Zat pemutih seperti bubuk pengencer ditambahkan untuk mereduksi besi bervalensi tinggi dalam limonit dan hematit dalam kaolin menjadi besi fero yang larut, atau oksidan ditambahkan untuk mengoksidasi pirit dan pengotor pewarna guna meningkatkan keputihan kaolin.
(5) Mengupas
Pada mesin pengolah serpihan, bola pengaduk berukuran sedang digunakan untuk menghasilkan efek penggilingan, sehingga partikel agregat Kaolin terpisah menjadi kristal tipis, menghasilkan Kaolin berlapis pisau dengan ukuran partikel kurang dari 2μm dan kandungan lebih dari 90%.
(6) Kalsinasi
Ketika dikalsinasi pada suhu 800-1000℃, Kaolin kehilangan air, terjadi transformasi fasa, dan beberapa pengotor menguap, yang meningkatkan keputihan dan isolasi Kaolin dan digunakan untuk memproduksi kabel serta pengisi karet dan plastik. Kalsinasi adalah metode pengolahan yang diperlukan untuk Kaolin berbasis batubara (keras).
(7) Modifikasi permukaan
Tanah liat Kaolin dilapisi dengan zat pengikat, dll., untuk meningkatkan jumlah tanah liat Kaolin yang ditambahkan ke dalam karet plastik, dan digunakan untuk mengolah pengisi tanah liat Kaolin untuk plastik karet.
Di antara berbagai metode tersebut, pemisahan magnetik adalah metode pemisahan mineral fisik yang banyak digunakan di bidang pengolahan mineral. Prinsip dasarnya adalah menggunakan perbedaan magnetik mineral itu sendiri untuk mencapai pemisahan. Berdasarkan sifat magnetik mineral, pemisahan magnetik dapat dibagi menjadi pemisahan magnetik kuat, pemisahan magnetik lemah, pemisahan magnetik terbalik, dan pemisahan magnetik gradien tinggi untuk memenuhi kebutuhan mineral yang berbeda. Peralatan pengolahan mineral terutama meliputi pemisah magnetik pelat, pemisah magnetik gradien tinggi cincin vertikal, pemisah magnetik gradien tinggi bubur elektromagnetik, pemisah magnetik superkonduktor suhu rendah, dll.
05 Studi kasus aplikasi pengolahan mineral
Proses 1: Mengambil contoh tanah liat Kaolin impor, pengotor utama dalam sampel ini meliputi oksida besi, oksida titanium, dan silikat besi. Pada bijih mentah, kandungan pengotor Fe2O3 dan TiO2 masing-masing adalah 0,89% dan 0,17%, sedangkan tingkat keputihannya mencapai 67,29%.
Untuk menghilangkan pengotor ini secara efektif, kami menetapkan rencana pengujian berikut: Pertama, bijih mentah dilewatkan melalui pemisah magnetik bubur elektromagnetik untuk dua proses pemisahan magnetik, pemisahan kasar dan seleksi halus, untuk menghilangkan sebagian besar pengotor pada awalnya. Kemudian, konsentrat yang diperoleh dimurnikan lebih lanjut melalui pemisah magnetik superkonduktor untuk lebih mengurangi kandungan pengotor dan meningkatkan kualitas Kaolin.
Diagram alur pengujian
Dari hasil pengujian dapat dilihat bahwa bijih mentah dapat dipisahkan dengan metode slurry elektromagnetik + slurry elektromagnetik + pemisahan magnetik superkonduktor untuk mendapatkan produk konsentrat Kaolin dengan kadar Fe2O3 0,35% dan tingkat keputihan 87,52%.
Proses 2:Bijih mentah menjalani pemisahan magnetik superkonduktor 5T. Proses pengujian ditunjukkan pada Gambar 2, dan hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 2.
GAMBAR 2 Alur eksperimental pengolahan mineral
Bijih mentah tersebut diproses dengan pemisahan magnetik superkonduktor 5T untuk mendapatkan produk konsentrat Kaolin dengan kandungan Fe2O3 0,40%, Al2O3 22,92%, SiO2 68,78%, TiO2 0,10%, CaO 1,90%, tingkat keputihan 86,97%, dan rendemen 90,90%.
Sebagai bahan baku industri multifungsi, Kaolin memiliki prospek aplikasi yang luas. Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkelanjutan serta pembangunan industri yang berkelanjutan, Kaolin akan memainkan peran penting di lebih banyak bidang. Di masa depan, kami berharap dapat lebih memperluas cakupan aplikasi Kaolin melalui penelitian dan inovasi teknologi yang lebih mendalam, mencapai pemanfaatan yang lebih efisien dan berkelanjutan, serta memberikan kontribusi yang lebih besar bagi perkembangan masyarakat. Pada saat yang sama, kita juga harus memperhatikan masalah lingkungan yang mungkin timbul selama penambangan dan pengolahan Kaolin, dan mengambil langkah-langkah aktif untuk memastikan bahwa pengembangan sumber daya Kaolin yang rasional diselaraskan dengan perlindungan lingkungan ekologis.
Waktu posting: 13 Mei 2024