Caolinita (caolín)

El caolín es un tipo de arcilla o roca arcillosa de grano fino con textura pura, compuesta principalmente de minerales arcillosos caolinita. La caolinita lleva el nombre de su descubrimiento por primera vez en Gaoling, Jingdezhen, Jiangxi, China. Los minerales de arcilla caolinita incluyen caolinita, halloysita, dikaiita y arcilla perlada. Otros minerales arcillosos y no arcillosos que componen el caolín incluyen principalmente: minerales arcillosos (hidromica, montmorillonita y clorita) minerales no arcillosos: feldespato y mica; Además, también contiene una pequeña cantidad de óxidos e hidróxidos de aluminio, minerales de hierro (limonita, magnetita, pirita), óxido de titanio, materia orgánica, etc.

La composición química teórica de la caolinita es: Al2O3 es 39,5, SiO2 es 46,54 y H2O es 13,96. La caolinita es generalmente incolora: escamas finas de color blanco, los cristales individuales son escamas pseudohexagonales o en forma de libro, el tamaño de las partículas es principalmente de 0,5 a 2 micrones y los cristales individuales en forma de gusano pueden alcanzar varios milímetros. El caolín puro puede alcanzar la composición teórica de los minerales de caolinita, que generalmente son de color blanco o gris claro. Cuando contienen impurezas, son de color amarillo, rosa, gris, negro, etc. El mineral en bruto se presenta en forma de terrones densos o tierra suelta, suave, cremoso, nacarado o opaco, translúcido a opaco, con una dureza de 1 a 2,5, menor que una uña, y una densidad relativa de 2,2 a 2,6.

El caolín puro tiene alta blancura, es suave y se dispersa y suspende fácilmente en agua, tiene buena plasticidad, alta adherencia y excelente aislamiento eléctrico. Tiene buena resistencia a los ácidos, baja capacidad de intercambio catiónico, alta resistencia al fuego y otras propiedades físicas y químicas. Consulte la Tabla 3-27-1.

Tabla 3-27-1 Propiedades físicas y químicas del caolín

II. Tipos de minerales y requerimientos industriales

1. Tipos de minerales

Según su calidad, plasticidad y contenido de arena (sintéticos, feldespatos, mica y otros minerales con tamaño de partícula > 50μm), son de origen natural. Los minerales de caolín se pueden dividir en tres tipos industriales: caolín duro, caolín blando y caolín arenoso. Sus características se muestran en la Tabla 3-27-2.

2. Tipos de depósitos

Tabla 3-27-2 Tipos de minerales de caolín

Hay muchos tipos de orígenes de depósitos de caolín en China, incluido el tipo de meteorización y Erosión hidrotermal. Variaciones y depósitos. Los depósitos de meteorización se distribuyen principalmente en Guangdong y Sichuan, los depósitos de caolín sedimentario se distribuyen principalmente en Shanxi, Hebei, Henan, Shandong y Fujian, y los depósitos de alteración hidrotermal se distribuyen principalmente en Jiangxi y otros lugares. La mayor parte del caolín producido en el norte de China pertenece a depósitos sedimentarios, mientras que la mayor parte del caolín producido en el sur de China pertenece al tipo residual erosionado y al tipo de alteración hidrotermal. Además, en el norte y en el sur existen depósitos de caolín sedimentario cuaternario, lixiviación por meteorización y lixiviación. La edad de mineralización de los depósitos de caolín es mayoritariamente mesozoica y cenozoica. El tipo de depósitos de caolín en la provincia de Henan es principalmente caolín duro depositado en la formación carbonífera del Carbonífero-Pérmico.

3. Requisitos industriales generales

Los diferentes sectores industriales tienen diferentes requisitos para la calidad del mineral de caolín. La industria cerámica generalmente requiere que el clinker de caolín tenga alta blancura, bajo contenido de colorantes y elementos conductores como hierro, manganeso y titanio, menos impurezas y otras inclusiones mecánicas para que el producto sea fácil de fundir y formar espuma durante la tostación, alta refractariedad y No se deforma después de quemarse. La industria papelera requiere que el mineral en bruto tenga una alta blancura, un buen rendimiento de pulpa y partículas finas y uniformes. Por ejemplo, las materias primas para el revestimiento de cuchillas deben utilizar caolín con un tamaño de partícula inferior a 2 μm y que represente más del 80%. La industria del caucho también requiere tamaños de partícula pequeños para producir un alto grado de dispersión y absorción, y rara vez contiene impurezas; como el Cu, que puede endurecer fácilmente el caucho de forma prematura y el Mn. El contenido de hierro y SO3 también debe ser muy bajo, pero no existen requisitos específicos de blancura. El requisito básico de la industria refractaria es una refractariedad > 1580°C; la industria del cemento blanco requiere Fe2O3 < 0,7 en el mineral y no existen requisitos estrictos para SiO2 y Al2O3. Por lo tanto, al evaluar los minerales de caolín, se deben considerar de manera integral los mismos y diferentes requisitos de varios sectores industriales, y los requisitos industriales mínimos deben usarse como estándar para clasificar los minerales y los no minerales. Sobre esta base, se deben clasificar los minerales de alta calidad. Los minerales en bruto deben clasificarse y determinarse razonablemente mediante indicadores industriales de recursos minerales. Los indicadores industriales generales pueden referirse a los siguientes estándares (Tabla 3-27-3).

Tabla 3-27-3 Normas industriales generales para depósitos de caolín

Requisitos técnicos generales de minería para depósitos de caolín: Espesor mínimo explotable de caolín duro sedimentario: 0,7 ~ 1 m minería a cielo abierto, 0,7 m se utiliza para minería a cielo abierto; espesor de remoción de piedra: 0,3 ~ 0,5 m para minería a cielo abierto y 0,3 m para minería subterránea. El espesor mínimo explotable de otros tipos de minas de caolín: 0,7 ~ 2 m para minería a cielo abierto, 1 m para minería a cielo abierto; espesor de extracción de piedra: 1 ~ 2 m para minería a cielo abierto, 1 m para minería subterránea.

Los elementos de prueba generales para depósitos de caolín incluyen: análisis químico básico de Al2O3, Fe2O3 y TiO2; análisis conjunto de SiO2_2, MgO, CaO, Na2O, K2O y TSO3_3 (ganga que contiene azufre); ③Físico propiedades: composición granulométrica, blancura, plasticidad, contracción, resistencia al fuego, etc.

Tres. Descripción general de los recursos minerales de caolín

Según la Oficina de Minas de Estados Unidos (1985), la cantidad total de recursos minerales de caolín probados en el mundo es de 117,94 millones de toneladas, distribuidas en más de 50 países y regiones, principalmente en Europa (54,43 mil millones de toneladas) y América del Norte (3,719 mil millones de toneladas), seguidas de Asia y Oceanía. Entre ellos: Estados Unidos 3.538 millones de toneladas, la ex Unión Soviética 2.268 millones de toneladas, el Reino Unido 181,4 millones de toneladas, la República Checa 100 millones de toneladas y China alrededor de 330 millones de toneladas. La producción anual de caolín en el mundo supera los 23 millones de toneladas (1994), de las cuales Estados Unidos tiene aproximadamente 100.000 toneladas, el Reino Unido y Corea del Norte han superado los 2 millones de toneladas, y Brasil, Alemania, China y la República Checa han superado los 23 millones de toneladas (1994). superó las 100.000 toneladas. Precio del caolín (1998): grado de recubrimiento de papel 100 ~ 180 dólares estadounidenses / tonelada, grado de relleno 75 ~ 100 dólares estadounidenses / tonelada, grado cerámico 60 ~ 120 dólares estadounidenses / tonelada.

China es rica en recursos de caolín y los depósitos están ampliamente distribuidos. China tiene 16 provincias, pero se distribuyen principalmente en las zonas costeras del sureste. Las reservas probadas en el este y centro sur de China representan el 80% de las reservas totales del país, distribuidas principalmente en las provincias de Jiangsu, Zhejiang, Fujian, Jiangxi, Hunan y Guangdong, pero también distribuidas en Sichuan, Guizhou, Yunnan, Shanxi, Hebei, Liaoning. , Provincia de Shandong y Henan. En mi país existen más de 200 yacimientos de caolín, incluidas arcillas cerámicas, pero hay muy pocos yacimientos grandes y la mayoría son de tamaño pequeño y mediano. Los principales yacimientos son: Jiangsu Suzhou, Sichuan Xuyong, Liaoning Dandong, Zhejiang Wenzhou, Guangdong Chao'an, Maoming, Zhanjiang, Fujian Yongchun, Minqing, Tong'an, Hunan Liling, Hengyang, Hengshan, Shanxi Datong, Jiangxi Jingdezhen, Shaanxi Luonan. , Zibo, Shandong y Yangbajing, Tíbet.

La provincia de Henan es rica en recursos de caolín. Los trabajos de los últimos años han demostrado que las reservas se encuentran entre las mejores del país. Sin embargo, por razones históricas, el grado de exploración y desarrollo es muy bajo. Las razones principales son: primero, el caolín de medida de carbón ampliamente distribuido en nuestra provincia fue reconocido relativamente tarde, y en el pasado se utilizó principalmente como depósito de arcilla refractaria para exploración, evaluación, desarrollo y utilización; segundo, debido al desarrollo de; En el pasado, el caolín en mi país se concentraba principalmente en las zonas costeras del sureste, un proceso de desarrollo y procesamiento relativamente maduro. El principal tipo de depósito mineral en esta área es el tipo erosionado y residual, y el desarrollo y la tecnología de procesamiento de caolín duro en la serie de carbón del norte solo ha logrado avances y aplicaciones en los últimos años.

El tipo genético de los depósitos de caolín en nuestra provincia es principalmente el tipo sedimentación carbonífera, seguido del tipo alteración hidrotermal y el tipo lixiviación por meteorización. Los principales depósitos minerales son Shendong en el condado de Yu, Zhongling en el condado de Gong, Aibo Jiufen, Ligou en Yiyang, Templo Fengxue en Linru, Sansan en el condado de Yu, Zhutun en el condado de Yu, Liangwa en Lushan, Donghuangdao en el condado de Jiaxian, Jingke en Jiyuan, Hay más de 10 lugares, incluidos Jiyuan Zhenyuan, Lushi Babaoshan y el Templo del Príncipe Xichuan. Las reservas probadas acumuladas son de aproximadamente 6,5438 millones de toneladas (caolín y arcilla cerámica) (termina en 654,38 0998), y la producción anual es de aproximadamente 60.000 toneladas (654,38 0998).

El caolín sedimentario que contiene carbón se produce principalmente en la serie de rocas sedimentarias del Carbonífero-Pérmico. Los estratos que contienen mineral incluyen la Formación Carbonífera Benxi, la Formación Taiyuan y la Formación Shihezi Inferior del Pérmico. El espesor de los depósitos de caolín duro de la Formación Benxi varía mucho, generalmente entre 1 m ~ nm de espesor y, a menudo, coexiste con mineral de hierro, bauxita y arcilla refractaria. Características principales: alto contenido en hierro, rico en materia orgánica, de color blanco grisáceo a negro grisáceo. Esta capa ha sido evaluada como una capa de arcilla refractaria. Según investigaciones recientes, se puede utilizar en capas, siendo una parte arcilla refractaria y otra parte de mineral de alta calidad que puede usarse como caolín para cerámica o fabricación de papel.

La blancura natural de las vetas de carbón es baja y puede alcanzar más de 90 después de la calcinación. El contenido de caolinita generalmente es superior a 90. La calidad general en el norte del río Amarillo es mejor, como el depósito de arcilla cerámica Boai Jiufufen, ubicado en la Formación Benxi, con un espesor de 0,45 ~ 2,78 m, generalmente 0,75 ~ 1,65 m. El principal componente mineral es la caolinita. y la composición química principal es 35,63 ~ 38,65 Al2O3, 44,05 ~ 45,79 SiO2. El contenido de TiO2 es de 0,40 a 1,8, la pérdida por ignición es de 7,94 a 8,76 y el índice de plasticidad es de 8,43 a 11,81. El depósito de caolinita de la Formación Benxi en Jiyuanjing contiene del 93 al 99% de caolinita, y el depósito de caolinita de la Formación Benxi de Yuanshao en Jiyuan contiene más del 95% de caolinita, incluyendo al2o 3 38,94, SiO 2 45,14, fe2o 3 0,25, y TiO2 0,38. La calidad del mineral se acerca a la composición química teórica de la caolinita.

Los depósitos de caolín duro de la Formación Shihezi del Pérmico Inferior se distribuyen principalmente al sur del río Amarillo. El espesor de los depósitos es generalmente grande, desde unos pocos metros hasta más de diez metros, y se encuentra en la parte inferior. parte de la Formación Inferior Shihezi. Principales características: bajo contenido en materia orgánica, alta blancura natural, generalmente gris azulado y alto contenido en hierro. Sin embargo, se puede utilizar en capas, utilizándose el alto contenido de hierro como arcilla refractaria y el bajo contenido de hierro como arcilla cerámica o arcilla de papel. La parte de alta calidad de la veta mineral es de mejor calidad, con una blancura natural superior a 85, de calidad pura y fina, y un alto contenido de caolinita, muy cercano a la caolinita pura. En los últimos años, con el renovado conocimiento de los minerales no metálicos, se ha fortalecido la investigación, el desarrollo y la utilización de esta capa. Las minas representativas, como la mina de arcilla cerámica Zhongling en el condado de Gong, se pueden dividir en tres capas según la calidad: la capa inferior tiene 1,28 m de espesor y puede usarse como materia prima cerámica localmente; la veta intermedia es la veta principal, 1,5; ~ 8,5 m de espesor, generalmente 3 ~ 5 m, capas gruesas de color gris oscuro y gris azul, con textura fina, escisión desarrollada y fracturas en forma de concha, la capa mineral superior tiene un espesor de 1 a 2,14 m, con un espesor máximo de más de; 13 m, y es una fina capa de esquisto de bauxita de color amarillo-marrón que contiene caolín. Las reservas probadas son 1,658 millones de toneladas. La composición química de la veta de carbón principal es: al2o 3 39,8, SiO 2 43,51, Fe2O3 menos de 3 y el índice de plasticidad es 5,8 ~ 19,97. La mina de arcilla Lushan Liangwa tiene un espesor de 2,1 ~ 15,28 m y tiene reservas de más de 8 millones de toneladas. En el pasado, se utilizaba principalmente como arcilla refractaria. Las investigaciones de los últimos años han demostrado que se pueden clasificar depósitos minerales de alta calidad, con un contenido de caolinita de 90 a 98, una blancura natural de 85 y un contenido de hierro inferior a 0,8. La mina de caolín Donghuangdao en el condado de Jiaxian comenzó su exploración en la década de 1990. Ha presentado reservas de 424.400 toneladas y reservas prospectivas de casi un millón de toneladas. Espesor de la costura principal 2,0 ~ 2,2 m, blancura natural 76,6, al2o 3 36,72 ~ 38,79, SiO 2 42,56 ~ 45,11, fe2o 3 0. Además, también hay depósitos minerales de alta calidad en Jiaozuo y Jiyuan. Entre ellos, el depósito principal en Fengou, Shaoyuan, Jiyuan tiene 1,8 m de espesor, es puro, de color blanco grisáceo y tiene un contenido de caolinita de 80 ~ 95, al2o 3. 38,08 ~ 38,52, SiO2 45,20 ~ 45,38, fe2o3 0,30.

Los depósitos de caolín alterados hidrotermalmente no están muy extendidos en nuestra provincia. La mina representativa es el depósito de arcilla cerámica Lushi Babaoshan. Está formado por alteración hidrotermal de pórfido granítico potásico. Hay dos tipos de minerales: caolinita y pórfido de granito de feldespato potásico fuertemente caolinizado. Blanco, macizo, principalmente caolinita, con alto contenido de hierro (promedio 1,5 ~ 2,5). Después del lavado, se puede utilizar como materia prima para la industria cerámica y el vidrio con alto contenido de álcali. Las reservas probadas de caolín son de 13.400 toneladas y las reservas de materias primas de vidrio con alto contenido alcalino son de 710.000 toneladas.

Los depósitos de caolín erosionados y lixiviados sólo se encuentran en Miaogou, Taishan, Xichuan. El depósito mineral se produce en y cerca de la interfaz de contacto deposicional entre la piedra caliza dolomítica del Sinio y la roca silícea del Cámbrico, y es un depósito de caolín residual erosionado. El tipo de mineral es arcilla illita-caolinita (incluida la caolinita), que se divide en caolín de alta calidad y caolín ordinario. La arcilla de caolín de alta calidad es limpia y blanca, aceitosa y brillante, resbaladiza y tiene una gran plasticidad después de humedecerse. Después del secado, se rompe fácilmente en polvo, principalmente caolinita, con trazas de caolinita y clorita, y el contenido de hierro varía de cero a trazas. La mina de caolín aquí se ha utilizado en el pasado como materia prima para materiales refractarios.

Se utiliza como materia prima cerámica desde los años 70, principalmente para porcelánico eléctrico y cerámica sanitaria.

IV.Principales usos del caolín

El caolín tiene propiedades especiales como plasticidad, adherencia, cierta resistencia en seco, sinterabilidad y blancura después de la cocción. Es un producto principal de la producción cerámica. materias primas. Las excelentes propiedades del proceso, como blancura, suavidad, alta dispersión, absorbencia e inercia química, lo hacen ampliamente utilizado en la industria del papel. Además, el caolín también se utiliza ampliamente en campos industriales como el caucho, los plásticos, los materiales refractarios y la refinación de petróleo, así como en tecnologías de vanguardia en agricultura y defensa nacional. Consulte la Tabla 3-27-4.

Tabla 3-27-4 Principales usos del caolín

5. Principales indicadores técnicos industriales del producto

1. p > Los campos de aplicación del caolín son diferentes y sus requisitos de calidad también son completamente diferentes. En términos de composición química, se requiere que el contenido de Al2O3 y SiO2 en el caolín se acerque a los valores teóricos de la caolinita en revestimientos para la fabricación de papel, radiocerámicas y crisoles refractarios. La cerámica diaria, la cerámica sanitaria de construcción, las materias primas de cemento blanco y los rellenos de caucho y plástico pueden reducir adecuadamente el contenido de Al2O3 del caolín y el contenido de SiO2 puede ser adecuadamente mayor. Los contenidos permitidos de componentes nocivos como Fe2O3, TiO2 y SO3 también son diferentes, y los valores permitidos de CaO, MgO, K2O y Na2O también son diferentes en diferentes usos. En términos de propiedades físicas, la orientación de los requisitos en diversos campos de aplicación es más obvia. Los recubrimientos de papel requieren principalmente alta blancura, baja viscosidad y tamaño de partícula fino; la industria cerámica requiere buena plasticidad, formabilidad y blancura de cocción; los materiales refractarios requieren alta resistencia refractaria, la industria del esmalte requiere buenas propiedades de suspensión, etc. Esto determina la diversidad de especificaciones y marcas de productos de caolín.

Tabla 3-27-5 Normas generales para caolín (JC88-82)

2. Normas de calidad del producto

Las normas actuales para productos de caolín de mi país son emitidas por la Administración Nacional de Materiales de Construcción Revisada en 1982. Con base en la composición química y las propiedades físicas, se desarrolló un estándar general para caolín (JC88-82), ver Tabla 3-27-5. Al mismo tiempo, se han formulado tres normas especiales para la arcilla caolín para la fabricación de papel, la arcilla caolín para esmalte y la arcilla caolín para caucho según sus usos, ver Tabla 3-27-6, Tabla 3-27-7 y Tabla 3-27. -8.

Tabla 3-27-6 Normas para arcilla caolín en la industria papelera (JC318-82)

Tabla 3-27-7 Normas para arcilla caolín en la industria del esmalte (JC319- 82)

Tabla 3-27-8 Norma de caolín para la industria del caucho (JC320-82)

6. Método de beneficio de caolín y flujo del proceso

1. método de procesamiento

Para separar del caolín minerales no arcillosos y materia orgánica como feldespato, mica, minerales de hierro y minerales de titanio, podemos producir productos de caolín que puedan satisfacer las necesidades de diversos campos de aplicación. En el procesamiento del caolín se han aplicado separación por gravedad, flotación, separación magnética, tratamiento químico y otros métodos de procesamiento para mejorar la calidad del caolín. Dadas las características del caolín sedimentario en nuestra provincia, unidades de investigación científica relevantes han propuesto dos planes de procesamiento de minerales luego de años de investigaciones y pruebas. Uno es aumentar la blancura mediante tostado para eliminar el agua y la descarburación, y el otro es aumentar la blancura mediante trituración ultrafina y blanqueo químico para alcanzar el estándar de calidad del caolín de grado de recubrimiento. Estas dos vías técnicas han madurado y se han aplicado. Los principales métodos de procesamiento del caolín se muestran en la Tabla 3-27-9.

Tabla 3-27-9 Los principales métodos de beneficio del caolín

Continuación

2. Flujo del proceso

El flujo del proceso del caolín Beneficio Generalmente consta de tres partes: preparación, separación y manipulación del producto. La parte de preparación incluye trituración, batido y otras operaciones; la parte de clasificación incluye clasificación, blanqueo, pelado y otras operaciones; la parte de procesamiento del producto incluye concentración, filtración, secado y envasado. Debido a los diferentes tipos de minerales e indicadores de productos, los procesos de procesamiento de minerales también son diferentes. El flujo de proceso principal de cada tipo de mineral se muestra en la Tabla 3-27-10.

Tabla 3-27-10 Proceso de beneficio de caolín

El vínculo clave en la producción de productos de caolín fino de alto valor agregado es la molienda ultrafina y la clasificación fina.

Mediante trituración ultrafina y clasificación fina (incluido el proceso de pelado), se puede aumentar la proporción de contenido de caolín en polvo con un tamaño de partícula de menos de 2 micrones en el producto (hasta más de 80) y obtener un recubrimiento de alta calidad. Se puede producir caolín, lo que mejora enormemente el grado de brillo y opacidad del papel. El blanqueo químico es un proceso tradicional en la industria del caolín para la eliminación de compuestos variados que contienen hierro. Su finalidad es eliminar impurezas como hierro y titanio y mejorar la blancura del producto. La separación magnética de alto gradiente y la floculación selectiva también son métodos eficaces para eliminar impurezas y mejorar la blancura. Las características del tipo y la composición del mineral deben considerarse plenamente al seleccionar los procedimientos de procesamiento para producir productos de alto valor agregado, crear altos beneficios económicos y utilizarse de manera integral en una variedad de formas.