[Enciclopedia de Procesamiento de Minerales de Huate] Descubriendo los secretos del caolín: una magnífica transformación del suelo en materiales de alta tecnología.
Caolín es un mineral no metálico, un tipo de arcilla y roca arcillosa compuesta principalmente deMinerales arcillosos de caolinita. Debido a su color blanco y textura delicada, también se le conoce como suelo dolomítico. Recibe su nombre de la aldea de Gaoling, en Jingdezhen, provincia de Jiangxi. Su caolín puro es blanco, delicado, suave y terroso, y posee buenas propiedades físico-químicas, como plasticidad y resistencia al fuego. Su composición mineral se compone principalmente de caolinita, halloysita, hidromica, illita, montmorillonita, cuarzo, feldespato y otros minerales.
El caolín es un mineral arcilloso común y muy importante en la naturaleza. Se forma por la meteorización del feldespato u otros minerales de silicato en rocas ígneas y metamórficas en medios ácidos que carecen de metales alcalinos y alcalinotérreos.
01 Clasificación
Clasificación del suelo
Los minerales que contiene el caolín en la naturaleza se dividen principalmente en minerales arcillosos y minerales no arcillosos. Entre ellos, los minerales arcillosos incluyen principalmente caolinita y pequeñas cantidades de montmorillonita, mica y clorita; los minerales no arcillosos incluyen principalmente feldespato, cuarzo y minerales hidratados, así como algunos minerales de hierro como hematita y rhosita, mineral de hierro, limonita, etc., minerales de titanio como rutilo, etc., y materia orgánica como fibra vegetal, etc. Son principalmente los minerales arcillosos los que determinan las propiedades del caolín.
Clasificación de la causa
Basándose en el origen de los depósitos de caolín y en las diferencias en la geología de mineralización, las condiciones geográficas, la escala del depósito, la morfología del cuerpo mineral y las características de ocurrencia, los componentes del material mineral reflejados en diferentes procesos de mineralización, el "Código de exploración geológica de minas de caolín" dividirá los depósitos de caolín de China en tres tipos y seis subtipos.
Tipo de meteorización:Se subdivide además en subtipo residual de meteorización y subtipo de lixiviación de meteorización.
Tipo de alteración hidrotermal:Se subdivide además en un subtipo de alteración hidrotermal y un subtipo de alteración de fuentes termales modernas.
Tipo sedimentario:Se divide en subtipos sedimentarios y sedimentarios-meteorizados, y en un subtipo de arcilla caolinita en los estratos que contienen carbón.
Tipo industrial
Con base en la génesis de los depósitos de caolín, las "Especificaciones de exploración geológica de minas de caolín" dividen los depósitos de caolín de China en tres tipos y seis subtipos según las diferencias en la geología de mineralización, las condiciones geográficas, la escala del depósito, la morfología del cuerpo mineralizado y las características de ocurrencia, así como los componentes del material mineralizado reflejados por diferentes procesos de mineralización. Según su textura, plasticidad y fracción de masa de arena, se dividen en tres tipos:
DuroCaolín: Duro y no plástico, se convierte en plástico después de ser aplastado y molido.
SuaveCaolín:Fracción de masa arenosa, blanda y altamente plástica <50%.
ArenosoCaolín:Textura suave, plasticidad débil, fracción de masa de arena > 50%.
02 Origen
Los recursos minerales de caolín de China se encuentran entre los más importantes del mundo, con 267 depósitos minerales probados y reservas probadas de 2.910 millones de toneladas. Entre ellos: los recursos de caolín para la construcción no provenientes del carbón de China ocupan el quinto lugar a nivel mundial. Las reservas probadas ascienden a 1.468 millones de toneladas, concentradas principalmente en las provincias de Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan y Jiangsu, lo que representa el 84,55% de las reservas totales del país; las reservas de caolín para la construcción (caolinita) con presencia de carbón de China ocupan el primer lugar a nivel mundial, con reservas probadas de 1.442 millones de toneladas, distribuidas principalmente en Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, Mongolia Interior, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi, etc., entre las cuales el yacimiento de carbón de Jungar en Mongolia Interior posee la mayor cantidad de recursos.
En China existen cinco importantes yacimientos de caolín:
(1) El pueblo de Jiepai, en el condado de Hengyang, provincia de Hunan, es rico en recursos minerales. Las reservas de caolín, nefelina, feldespato y cuarzo alcanzan los 200 millones de toneladas, y existen cerca de 40 empresas mineras y de procesamiento de minerales. La zona minera de Dapailing (principalmente minas de caolín) cuenta con una reserva de 80 millones de toneladas, la mayor de Asia. La producción minera anual de la ciudad supera las 500 000 toneladas, abasteciendo a cientos de fábricas de cerámica en todo el país.
(2) Caolín en la zona de Maoming. El caolín de la cuenca de Maoming es un depósito eluvial de roca sedimentaria meteorizada. Su contenido de cuarzo y otras arenas supera el 50%, por lo que se le denomina caolín arenoso. En cuanto a su origen, el caolín de Maoming ha pasado por tres etapas de meteorización: transporte, molienda y posterior meteorización. El caolín está completamente meteorizado y las láminas son principalmente monolíticas, con un tamaño de partícula fino. Se utiliza principalmente como materia prima para recubrimientos de papel.
(3) El caolín de Longyan es un depósito residual de caolín erosionado. Dado que su contenido de hierro es inferior al 0,3%, el de titanio inferior al 0,02% y contiene una cierta cantidad de elemento disolvente de baja temperatura (Li2O), es una materia prima ideal para la porcelana eléctrica, la porcelana de uso diario de alta gama y la porcelana artística.
(4) Caolín de Yangshan, Suzhou, este depósito es caolín de alteración hidrotermal.La composición química del lodo de Yangshan de Suzhou, de textura pura, es muy similar a la composición teórica de la caolinita. Su contenido de Al₂O₃ puede alcanzar aproximadamente el 39,0%, presentando un color blanco y partículas finas. Se utiliza principalmente como soporte de catalizadores y como materia prima química.
(5) Caolín Hepu. Se trata de un depósito residual de caolín erosionado. Se utiliza principalmente como materia prima para la cerámica de construcción.
(6) Serie de carbón del norte Caolín. Se trata de una caolinita sedimentaria, distribuida principalmente en las zonas productoras de carbón de mi país, que puede utilizarse en la construcción, revestimientos, pinturas y recubrimientos para la fabricación de papel; se trata de un suelo derivado del carbón.
Las seis principales zonas de producción mencionadas anteriormente representan más del 80% de la producción de China y son también importantes representantes en términos de tipos de recursos.
03Use
El caolín tiene una amplia gama de usos, principalmente debido a su plasticidad, adhesión, cierta resistencia en seco, propiedades de sinterización y blancura posterior a la cocción, lo que lo convierte en la principal materia prima para la producción de cerámica; es blanco, suave, altamente dispersable, adsorbible Sus excelentes propiedades de procesamiento, como las propiedades químicas y la aleatoriedad química, hacen que se utilice ampliamente en la industria papelera. Además, el caolín también se utiliza ampliamente en sectores industriales como el caucho, los plásticos, los refractarios y el refinado de petróleo, así como en tecnologías de vanguardia en la agricultura y la defensa nacional. Se utiliza principalmente en la industria cerámica, recubrimientos, materiales refractarios, fabricación de papel, pintura, caucho, porcelana de alta calidad, cables y alambres, plásticos industriales, rellenos para la industria química, tintas, alimentos, cosméticos, medicamentos, etc., reemplazando el litopón y parte del titanio en pinturas y recubrimientos Polvo blanco y otros materiales costosos.
04 Tecnología de procesamiento
Para separar los minerales no arcillosos y la materia orgánica, como el cuarzo, el feldespato, la mica, los minerales de hierro, los minerales de titanio, etc., del caolín y producir productos de caolín que satisfagan las necesidades de diversos campos industriales, además de utilizar la separación por gravedad, la flotación, la separación magnética, etc., para purificar y eliminar las impurezas del caolín, a veces también es necesario utilizar métodos de procesamiento profundo como el blanqueo químico, el descamado ultrafino, la calcinación y la modificación de la superficie para tratar el caolín.
(1) Clasificación hidráulica
La clasificación hidráulica incluye la clasificación en espiral (separación de arena gruesa de +1 mm), la clasificación en tanque de sedimentación (separación de arena fina de +0,053 mm), la clasificación por hidrociclón (separación de arena fina de -0,053 mm), el clasificador centrífugo o la clasificación por hidrociclón de pequeño diámetro (para la clasificación de partículas ultrafinas de 0,002-0,010 mm).
(2) Separación magnética de alto gradiente
Mediante el uso de medios concentradores magnéticos, se genera un campo magnético de más de 1600 kA/m para eliminar el Fe2O3 y el TiO2 del caolín y producir recubrimientos de papel y materias primas cerámicas de alta calidad.
(3) Floculación selectiva
Mediante la adición de floculantes, se separan selectivamente impurezas como cuarzo de grano fino, pirita, alunita, etc., para producir caolín recubierto con cuchillas. Entre los floculantes más comunes se encuentran el hexametafosfato de sodio, la poliacrilamida amónica y el silicato de sodio.
(4) Blanqueo químico
Se añaden agentes blanqueadores, como el polvo de seguros, para reducir el hierro de alta valencia presente en la limonita y la hematita del caolín a hierro ferroso soluble, o bien se añaden oxidantes para oxidar la pirita y las impurezas colorantes y así mejorar la blancura del caolín.
(5) Pelado
En la máquina de laminado, se utilizan bolas de molienda finas para producir un efecto de molienda, de modo que las partículas agregadas de caolín se separen en cristales delgados, produciendo caolín recubierto con cuchillas con un tamaño de partícula inferior a 2 μm y un contenido superior al 90 %.
(6) Calcinación
Al calcinarse a 800-1000 °C, el caolín pierde agua, se produce una transformación de fase y algunas impurezas se volatilizan, lo que mejora su blancura y capacidad aislante. Por ello, se utiliza en la fabricación de cables y rellenos de caucho y plástico. La calcinación es un método de procesamiento necesario para el caolín duro derivado del carbón.
(7) Modificación de la superficie
La arcilla de caolín se recubre con un agente de acoplamiento, etc., para aumentar la cantidad de arcilla de caolín añadida al caucho plástico, y se utiliza para tratar los rellenos de arcilla de caolín para plásticos de caucho.
Entre ellas, la separación magnética es un método físico de separación de minerales ampliamente utilizado en el campo del procesamiento de minerales. Su principio básico consiste en aprovechar las diferencias magnéticas propias de los minerales para lograr la separación. Según las propiedades magnéticas de los minerales, la separación magnética se puede clasificar en separación magnética fuerte, separación magnética débil, separación magnética inversa y separación magnética de alto gradiente para satisfacer las necesidades de diferentes minerales. Los equipos de procesamiento de minerales incluyen principalmente separadores magnéticos de placas, separadores magnéticos de alto gradiente de anillo vertical, separadores magnéticos de alto gradiente para lodos electromagnéticos, separadores magnéticos superconductores de baja temperatura, etc.
05 Casos de aplicación en el procesamiento de minerales
Proceso 1: Tomando como ejemplo una arcilla de caolín extranjera, las principales impurezas en esta muestra incluyen óxido de hierro, óxido de titanio y silicato de hierro. En el mineral crudo, el contenido de impurezas de Fe2O3 y TiO2 es de 0,89 % y 0,17 % respectivamente, mientras que la blancura alcanza el 67,29 %.
Para eliminar eficazmente estas impurezas, se estableció el siguiente plan de pruebas: Primero, el mineral en bruto se procesa mediante un separador magnético de lodos electromagnético para dos etapas de separación magnética: separación gruesa y selección fina, con el fin de eliminar inicialmente la mayor parte de las impurezas. Posteriormente, el concentrado obtenido se purifica aún más mediante un separador magnético superconductor para reducir aún más el contenido de impurezas y mejorar la calidad del caolín.
Diagrama de flujo de la prueba
Los resultados de las pruebas demuestran que el mineral en bruto se puede separar mediante separación magnética superconductora (sólido electromagnético + lodo electromagnético) para obtener un concentrado de caolín con un 0,35 % de Fe2O3 y una blancura del 87,52 %.
Proceso 2:El mineral en bruto se somete a una separación magnética superconductora de 5 T. El proceso de prueba se muestra en la Figura 2 y los resultados se muestran en la Tabla 2.
FIG. 2 Diagrama de flujo experimental del proceso de beneficio.
El mineral en bruto se sometió a una separación magnética superconductora de 5 T para obtener un concentrado de caolín con un 0,40 % de Fe2O3, un 22,92 % de Al2O3, un 68,78 % de SiO2, un 0,10 % de TiO2, un 1,90 % de CaO, una blancura del 86,97 % y un rendimiento del 90,90 %.
Como materia prima industrial multifuncional, el caolín tiene amplias perspectivas de aplicación. Gracias al continuo avance de la ciencia y la tecnología y al desarrollo sostenible de la industria, el caolín desempeñará un papel importante en más ámbitos. En el futuro, esperamos ampliar aún más el ámbito de aplicación del caolín mediante una investigación más profunda y la innovación tecnológica, logrando una utilización más eficiente y sostenible y contribuyendo en mayor medida al desarrollo de la sociedad. Al mismo tiempo, debemos prestar atención a los problemas ambientales que puedan surgir durante la extracción y el procesamiento del caolín, y adoptar medidas activas para garantizar que el desarrollo racional de los recursos de caolín se coordine con la protección del medio ambiente.
Fecha de publicación: 13 de mayo de 2024