Arcilla illita (arcilla illita)

La arcilla illita se caracteriza por el mineral illita. La illita, también conocida como moscovita de agua, es moscovita de agua coloidal dispersa. La illita es un mineral de arcilla de mica y silicato rico en potasio que lleva el nombre de su descubrimiento por primera vez en la isla estadounidense de Erie. Su fórmula química es:

k 1-x(H2O)x { Al2[als i3 o 10](OH)2-x(H2O)x }

La illita suele tomar la forma Escamosa, blanca, no hinchable, plástica, el tamaño de partícula es generalmente inferior a 4 μm, similar a la arcilla. Además de illita, las arcillas illita suelen contener moscovita, sericita, clorita, pirita, limonita, caolinita y rutilo.

La illita es un producto intermedio de la transformación por meteorización de la moscovita en minerales arcillosos. Se encuentra comúnmente en arcillas erosionadas como la mica esquisto y el gneis. También es común en suelos formados por la meteorización de rocas ígneas moderadamente ácidas.

Los minerales arcillosos illita de mi país se producen principalmente en Ouhai, Huakai, Chun'an, Zhejiang, Tianshui, Xihe, Gansu y Pingdingshan, Henan. Entre ellos, se llevó a cabo un trabajo de exploración geológica detallada en el depósito de ilita Fuchuantou en el distrito de Ouhai, provincia de Zhejiang. La mina de illita en los suburbios de Pingdingshan, Henan, tiene reservas probadas de grado C de 20 millones de toneladas. El techo del depósito es la capa de roca residual del talud cuaternario, que tiene de 1 a 10 m de espesor, y el yacimiento tiene de 20 a 30 m de espesor.

II. Principales usos y requisitos industriales de los minerales arcillosos illita

1. Usos principales

La illita tiene buena adsorción, finura, fragilidad y blancura, apta para cerámica. , plásticos, fabricación de papel, fertilizantes y otras industrias.

Industria cerámica: se utiliza para fabricar azulejos, mosaicos, ladrillos huecos, etc.

Industria del plástico: como carga, con propiedades potenciadas;

Industria del papel: utilizado como carga y recubrimiento.

Además, también se puede utilizar como materia prima para fertilizantes. Después del tratamiento, se puede convertir en fertilizantes de potasio y calcio, fertilizantes de potasio y nitrógeno, fertilizantes compuestos de potasio y nitrógeno, etc.

2. Requisitos industriales

Los requisitos industriales generales para la arcilla illita son: baja dureza, alto contenido de Al2O3, K2O y H2O en la composición química (wB/%) cuanto más alto mejor, Fe2O3+TiO2 < 0,8%, Al2O3 > 26%, K2O > 4%, SiO 2 < 54% blancura > 84%;

Los estándares de calidad de exportación se muestran en la Tabla 3-12-1.

Tabla 3-12-1 Estándares de calidad de exportación de arcilla illita de la Corporación de Importación y Exportación de Materiales y Equipos de Construcción de China

Los requisitos del trabajo geológico pueden referirse a los requisitos de las minas de caolín.

Tercero, tratamiento blanqueador de arcilla illita

La arcilla illita tiene propiedades similares al caolín y al talco, y se utiliza principalmente en campos industriales como plásticos, fabricación de papel, caucho, cosméticos y revestimientos. . La blancura de la arcilla illita es un indicador clave que afecta su utilización industrial. Hay muy pocos minerales de arcilla de illita con alta blancura y alta calidad producidos en la naturaleza. La mayoría de los minerales de arcilla de illita solo se pueden utilizar como materias primas de baja calidad debido a sus altas impurezas y baja blancura. Los principales minerales impurezas que afectan la blancura de los minerales arcillosos ilita son los minerales de titanio (anatasa, rutilo), los minerales de hierro (limonita, pirita, etc.). ), clorito, tiempo oscuro, feldespato, etc. y carbono inorgánico y orgánico. Por tanto, el proceso de tratamiento para mejorar la blancura de la arcilla illita incluye un proceso de purificación. Los principales métodos para mejorar la blancura de la arcilla illita son los siguientes:

1. Método de horneado

Los minerales de arcilla illita a menudo contienen carbono inorgánico criptocristalino o carbono orgánico, que puede volatilizarse después del tostado. . Lu Xianjun y otros realizaron experimentos de tostado y blanqueamiento de mineral de illita en el este de Zhejiang. El tamaño de las partículas del mineral es de -2 mm. Después de tostar a 900 ℃ durante 0,5 h, la blancura alcanza el 96,2 %. Después de que el 90% del mineral en bruto se muele de -2 mm a -200 mesh, la blancura después del tostado cae del 96,2% al 87,5%. La razón es que Fe2+ se convierte en Fe3+ a altas temperaturas y la anatasa se convierte en rutilo, y esta transformación se vuelve cada vez más obvia con la finura del mineral en bruto.

La lixiviación ácida antes del tostado puede reducir significativamente el contenido de hierro y mejorar la blancura mejor que el tostado directo.

2. Procesamiento y purificación de minerales

El mineral de arcilla illita generalmente adopta un proceso de purificación de molienda y clasificación, y se agrega separación magnética cuando es necesario. La separación y purificación de granos se utilizan principalmente para separar minerales de ganga con un tamaño de partícula grueso y alta dureza.

Zhang Lingyan et al. llevaron a cabo una investigación experimental sobre la separación por gravedad, la purificación y el blanqueamiento del mineral de illita de Wenzhou, Zhejiang. La ruta del proceso de procesamiento y purificación de minerales es: molienda gruesa → molienda ultrafina → clasificación hidráulica → separación magnética de alto gradiente.

Finalmente se obtuvo un concentrado de illita con una blancura del 83,3% y un contenido de partículas de -2μm del 80,4%. Durante el proceso de investigación, se descubrió que los minerales de hierro y titanio se concentran principalmente en la ley de grano grueso, es decir, los efectos de trituración y trituración ultrafina del mineral de illita tienen un gran impacto en sus operaciones posteriores. Se llevó a cabo una prueba semiindustrial utilizando la trituradora de impacto de alta velocidad CM-300 en la mina de illita. La velocidad del eje principal del pulverizador es de 2400 r/min; el tamaño de partícula del clasificador es de -10 μm y la velocidad es de 1300 rpm. Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 3-12-2 y la Tabla 3-12-3.

Tabla 3-12-2 Resultados de la prueba de trituración de la trituradora de impacto de alta velocidad (%)

Tabla 3-12-3 Resultados del análisis de partículas finas de la trituradora de impacto de alta velocidad

Como se puede ver en las dos tablas anteriores, el efecto de trituración selectiva es bueno. Los productos finos y gruesos se observan al microscopio y se analizan mediante difracción de rayos X. El mineral de grano fino es illita en escamas. Los minerales de grano grueso son principalmente pirita, pirita, rutilo y anatasa. El contenido de Fe2O3 en las partículas gruesas es 7 veces mayor que el de las partículas finas y el contenido de TiO2 es 5 veces mayor. Después de la trituración, se eliminan entre el 50 % y el 70 % de las impurezas minerales de hierro y titanio.

El efecto de molienda ultrafina es bueno, el tamaño promedio de partícula del producto es de 1,71 μm y el contenido de -10 μm alcanza el 98,8 %, lo que proporciona buenos indicadores técnicos para una mayor clasificación con hidrociclón y separación magnética de alto gradiente. .

Para minerales arcillosos de illita de grano fino incrustados con minerales de hierro y titanio, simplemente usar un fuerte separador magnético húmedo de alto gradiente para eliminar el hierro es ineficaz. Panjia Fen utiliza tecnología de separación y aglomeración magnética para tratar minerales arcillosos illita de calidad inferior y ha logrado buenos resultados. La especie magnética es polvo de magnetita natural, la intensidad del campo de la separación magnética húmeda de alto gradiente es de 1,4 ~ 1,5 t y el valor de pH de la suspensión es de 5,5 ~ 6,6. La tasa de eliminación de hierro alcanza el 53% y la blancura se puede aumentar al 79%.

Cuarto, la aplicación de minerales arcillosos de illita

1. Preparación de fertilizantes potásicos y nitrogenados.

El Instituto de Investigación y Diseño Químico de Tianjin del Ministerio de Industria Química. cooperó con otras unidades para desarrollar una ruta de proceso para la utilización integral del procesamiento químico de illita. Los productos incluyen polvo de sílice activado, sulfato de aluminio, fertilizante de nitrógeno potásico, alúmina activada, etc. Y en octubre de 1995 se construyó un conjunto de equipos industriales de 5.000 toneladas por año, lo que logró unos ingresos por ventas de 14,95 millones de yuanes por año y un beneficio neto de 2,442,5 millones de yuanes por año, con importantes beneficios sociales y económicos.

La composición química del polvo de ilita se muestra en la Tabla 3-12-4.

Tabla 3-12-4 Composición química del mineral de illita

El flujo del proceso se muestra en la Figura 3-12-1.

Figura 3-12-1 Diagrama de flujo del proceso de procesamiento químico de Illite

Calidad del producto: fertilizante de nitrógeno y potasio, K2O > 11%, contenido de nitrógeno > 14% de alumbre de potasio, grado alimenticio; ; sulfato de aluminio de grado industrial; polvo de silicio activo, que alcanza el estándar empresarial de polvo de silicio activo establecido en 1997; hidróxido de aluminio amorfo, pureza > 99,5%, superficie específica ≥ 200 m2/g.

Dado que la lixiviación de illita se lleva a cabo a alta temperatura, alta presión y en un ambiente ácido, es necesario seleccionar materiales de equipo adecuados para resolver el problema de corrosión.

Enriquecer el óxido de potasio, mejorar la calidad del hidróxido de aluminio y aumentar los nutrientes totales de los fertilizantes nitrogenados y potásicos, especialmente el contenido de óxido de potasio, son las claves para el aprovechamiento integral de la ilita. Controlando la concentración, la temperatura y el contenido de ácido residual de la solución de lixiviación ácida, se puede garantizar la cristalización del alumbre de potasio.

2. Recubrimientos para la industria papelera

Changchun Paper Mill utilizó illita para realizar pruebas de recubrimiento y todos los indicadores cumplieron con los requisitos industriales, incluida la suavidad, el brillo y la capacidad de adsorción de xileno. estándares, tiene una calidad excelente y buenas propiedades de adsorción para tintas rojas, azules y negras. Requisitos de materia prima de illita recubierta: pureza > 98 %, tamaño de partícula < 2 micras > 95 %.

3. Utilizado como relleno de refuerzo en la industria del plástico.

Guo, Qian Dingfu y otros realizaron investigaciones sobre el desarrollo y utilización de minerales arcillosos de illita en los suburbios de Pingdingshan. Los minerales arcillosos de illita se utilizan principalmente como rellenos reforzados con plástico. La composición mineral (% en peso) del mineral en bruto es: 74 illita, 17 feldespato, 4 limonita (que contiene una pequeña cantidad de goethita), 3 clorita, 1 siderita y los minerales pequeños y traza son rutilo, biotita y dióxido de titanio.

El flujo del proceso es el siguiente: mina de illita → trituración → despulpado → cribado → clasificación por hidrociclón → precipitación y concentración → secado → aventamiento y trituración → producto L (envasado y almacenamiento) → modificación y activación → Producto 2 (envasado y almacenado).

Paso de modificación de la superficie: primero, mezcle polvo de illita (muestra número 1) y ácido esteárico en una proporción de 100:1,8, colóquelo en una mezcladora sellada, controle la temperatura a 80 °C y agite durante 10 minutos, luego agregar trietanolamina en una proporción de 100:1,5. El polvo de illita modificada producido mediante este proceso es el polvo de illita número 2.

Para comparar arcilla, carbonato de calcio ligero, carbonato de calcio ligero activado ultrafino y negro de humo blanco (el relleno es de 50 puntos) en caucho, consulte la Tabla 3-1# polvo de illita y 2# polvo de illita. .

Tabla 3-12-5 Comparación de las propiedades del caucho de varios rellenos

Como se puede ver en la Tabla 3-12-4, el efecto reforzante del polvo de illita 2# es el mismo como el de la luz activa ultrafina. La calidad del carbonato de calcio es equivalente a la del sílice.

Utilice polvo de illita 1# en lugar de carbonato de calcio ligero. El rendimiento de una tubería de pared delgada de HPVC de 300 metros (tipo 110 × 1,8) para riego a baja presión se muestra en la Tabla 3-12-6.

Tabla 3-12-6 Comparación de rendimiento del polvo de illita y los productos rellenos de calcio ligeros

Utilice polvo de illita 1# (en lugar de carbonato de calcio ligero activo ultrafino) y 10# respectivamente Se utilizó polvo de illita (que reemplaza al negro de humo industrial semirreforzado) para preparar 1000 kg de dos tipos de materiales de caucho, y las propiedades de extrusión del tubo interior y calandrado del cordón interior fueron buenas. Los resultados de las pruebas de rendimiento se muestran en la Tabla 3-12-7 y la Tabla 3. Los estándares ejecutivos son GB 7036-89 y GB 2977-89.

Tabla 3-12-7 1# Rendimiento de cámaras de aire producidas con polvo de illita

Tabla 3-12-8 2# Rendimiento de neumáticos producidos con polvo de illita

Henan Pingdingshan Plastic Additives Factory ha construido una línea de producción de polvo de illita de procesamiento húmedo con una producción anual de 5.000 toneladas. Este producto se utiliza principalmente como relleno de refuerzo de plástico para reemplazar la arcilla, el carbonato de calcio ligero, el carbonato de calcio ligero activo ultrafino y el negro de humo. Los agentes de refuerzo plásticos de la serie PY producidos pueden reemplazar al negro de humo de las series N500, N600 y N700.

El relleno de caucho desarrollado por el Instituto de Física y Química de Materiales de la Universidad Fujian Huaqiao puede reemplazar total o parcialmente la sílice utilizando recursos locales de ilita, como se muestra en la Tabla 3-12-9.

Tabla 3-12-9 Comparación de las propiedades mecánicas del polvo de ilita modificada y la sílice para caucho vulcanizado

Nota: debido a que la sílice de 57 phr es el ingrediente más grande en los ingredientes plásticos Cantidad de relleno óptima , por lo que es la base de comparación.

El uso de polvo de illita modificado ultrafino en lugar de sílice en productos de caucho reduce en gran medida el costo de producción de los productos de caucho y tiene altos beneficios económicos.

Referencias principales

[1] Comité Editorial "Non-Metal Mining Handbook", "Non-Metal Mining Handbook" (Volumen 1), Metallurgical Industry Press, 1992.438+02.

[2] Wang Pu et al., Mineralogía sistemática (Zhong Juan), Geological Press, 1984.8.

[3] Lu Xianjun et al., Estudio experimental sobre el blanqueamiento de minas de illita en el este de Zhejiang, Nonmetallic Minerals, 1997.2, págs. 33 ~ 35.

[4] Pan Jiafen et al., Estudio preliminar sobre el desarrollo y utilización de illita inferior de Anqiu, Shandong, Nonmetallic Minerals, 1997.5, página 64

[5] Pan Jiafen , calidad inferior mediante el método de semilla magnética Investigación sobre tecnología de eliminación de hierro ilita, Protección y utilización de minerales, 1998.3. P.16~17.

Zhang Lingyan et al., Estudio experimental sobre trituración ultrafina selectiva de illita estacional, Protección y utilización de minerales, 1997.2, págs. 23~26.

[7] Guo et al., Estudio preliminar sobre el desarrollo y aplicación de polvo de ilita en productos plásticos, Minerales no metálicos, 1996.438+0, págs. 43 ~ 45.

[8] Ji Qinghai, Investigación sobre la aplicación de illita en caucho Pingdingshan, Mineral Protection and Utilization, 1999.3, págs. 25 ~ 27.

[9] Zhao Ji'an, Estado actual y perspectivas de la investigación y el desarrollo de illita en China, Inorganic Salt Industry, 1999.4, P.17 ~ 19.