[Enciclopédia de Processamento Mineral de Huate] Revelando os segredos do caulim: uma transformação magnífica do solo em materiais de alta tecnologia
Caulino É um mineral não metálico, um tipo de argila e rocha argilosa composta principalmente deArgila caulinítica. Devido à sua cor branca e textura delicada, também é chamada de solo dolomítico. Seu nome deriva da vila de Gaoling, em Jingdezhen, província de Jiangxi. A caulinita pura é branca, delicada, macia e terrosa, apresentando boas propriedades físico-químicas, como plasticidade e resistência ao fogo. Sua composição mineral é formada principalmente por caulinita, haloisita, hidrômica, ilita, montmorilonita, quartzo, feldspato e outros minerais.
O caulim é um mineral argiloso comum e muito importante na natureza. Ele se forma pela alteração do feldspato ou de outros minerais de silicato em rochas ígneas e metamórficas em meios ácidos com pouca ou nenhuma presença de metais alcalinos e alcalino-terrosos.
01 Classificação
Classificação do solo
Os minerais presentes no caulim na natureza dividem-se principalmente em minerais argilosos e não argilosos. Entre eles, os minerais argilosos incluem-se principalmente a caulinita e pequenas quantidades de montmorilonita, mica e clorita; os minerais não argilosos incluem principalmente feldspato, quartzo e minerais hidratados, bem como alguns minerais de ferro, como hematita e rosita, minério de ferro, limonita, etc., minerais de titânio, como o rutilo, etc., e matéria orgânica, como fibras vegetais, etc. São principalmente os minerais argilosos que determinam as propriedades do caulim.
Classificação de causas
Com base na origem dos depósitos de caulim e nas diferenças na geologia da mineralização, condições geográficas, escala do depósito, morfologia do corpo de minério e características de ocorrência, componentes do material mineralizado refletidos em diferentes processos de mineralização, o "Código de Exploração Geológica de Minas de Caulim" dividirá os depósitos de caulim da China em três tipos e seis subtipos.
Tipo de intemperismo:É ainda subdividido em subtipo residual de intemperismo e subtipo de lixiviação de intemperismo.
Tipo de alteração hidrotermal:É subdividido em subtipo de alteração hidrotermal e subtipo de alteração de fontes termais modernas.
Tipo sedimentar:É dividido em subtipos sedimentares e sedimentares-intemperizados, além do subtipo argilito caulinítico em estratos carboníferos.
Tipo Industrial
Com base na gênese dos depósitos de caulim, as "Especificações de Exploração Geológica de Minas de Caulim" dividem os depósitos de caulim da China em três tipos e seis subtipos, de acordo com as diferenças na geologia da mineralização, condições geográficas, escala do depósito, morfologia do corpo de minério e características de ocorrência, bem como os componentes do material mineralizado, refletidos por diferentes processos de mineralização. De acordo com sua textura, plasticidade e fração mássica de areia, eles são divididos em três tipos:
DuroCaulino: Duro e não plástico, transforma-se em plástico após ser esmagado e moído.
MacioCaulino:Macio, altamente plástico, fração de massa arenosa <50%.
SandyCaulino:Textura macia, baixa plasticidade, fração mássica de areia > 50%.
02 Origem
Os recursos minerais de caulim da China estão entre os maiores do mundo, com 267 depósitos minerais comprovados e reservas comprovadas de 2,91 bilhões de toneladas. Dentre eles: os recursos de caulim não carbonífero da China ocupam o quinto lugar no mundo. As reservas comprovadas são de 1,468 bilhão de toneladas, concentradas principalmente nas províncias de Guangdong, Shaanxi, Fujian, Jiangxi, Hunan e Jiangsu, representando 84,55% das reservas totais do país; as reservas de caulim carbonífero (caulinita) da China ocupam o primeiro lugar no mundo, com reservas comprovadas de 1,442 bilhão de toneladas, distribuídas principalmente em Datong, Huairen, Shuozhou, Shanxi, Jungar, Wuda, Mongólia Interior, Huaibei, Anhui, Hancheng, Shaanxi, etc., sendo que o campo carbonífero de Jungar, na Mongólia Interior, possui a maior quantidade de recursos.
Existem cinco grandes depósitos de caulim na China:
(1) A cidade de Jiepai, no condado de Hengyang, província de Hunan, é rica em recursos minerais. As reservas de caulim, nefelina, feldspato e quartzo chegam a 200 milhões de toneladas, e existem quase 40 empresas de mineração e processamento mineral. A área de mineração de Dapailing (principalmente minas de caulim) possui uma reserva de 80 milhões de toneladas em uma única mina, a maior da Ásia. A produção anual de mineração da cidade ultrapassa 500.000 toneladas, abastecendo centenas de fábricas de cerâmica em todo o país.
(2) Caulim na área de Maoming. O caulim da Bacia de Maoming é um depósito eluvial de rocha sedimentar intemperizada. Seu teor de quartzo e outros tipos de areia é superior a 50%, sendo por isso denominado caulim arenoso. Em termos de origem, o caulim de Maoming passou por três estágios de intemperismo: transporte, automotização e, finalmente, intemperismo. O caulim completamente intemperizado apresenta-se em lascas predominantemente monolíticas com granulometria fina. É utilizado principalmente como matéria-prima para revestimentos na fabricação de papel.
(3) O caulim de Longyan é um depósito residual de caulim intemperizado. Como o teor de ferro é inferior a 0,3%, o de titânio é inferior a 0,02% e contém uma certa quantidade de elemento solvente de baixa temperatura (Li2O), é uma matéria-prima ideal para porcelana elétrica, porcelana de uso diário de alta qualidade e porcelana artística.
(4) Suzhou Yangshan Kaolin, este depósito é caulim de alteração hidrotermal.A composição química da lama de Yangshan, em Suzhou, com textura pura, é muito próxima da composição teórica da caulinita. O teor de Al₂O₃ pode chegar a cerca de 39,0%, apresentando coloração branca e partículas finas. É utilizada principalmente como suporte de catalisadores e matéria-prima química.
(5) Hepu Caulim. Trata-se de um depósito residual de caulim intemperizado. É utilizado principalmente como matéria-prima para a fabricação de cerâmica.
(6) Série de carvão do norte Caulim. Trata-se de uma caulinita sedimentar, distribuída principalmente nas áreas produtoras de carvão do meu país, e pode ser utilizada na construção civil, em revestimentos, tintas e na fabricação de papel - solo à base de carvão.
As seis principais áreas de produção mencionadas acima representam mais de 80% da produção da China e também são importantes representantes em termos de tipos de recursos.
03Use
O caulim possui uma ampla gama de aplicações, principalmente devido à sua plasticidade, adesão, certa resistência a seco, propriedades de sinterização e brancura após a queima, o que o torna a principal matéria-prima para a produção de cerâmica. É branco, macio, altamente dispersível e adsorvente. Suas excelentes propriedades de processamento, como propriedades químicas e heterogeneidade química, o tornam amplamente utilizado na indústria de papel. Além disso, o caulim também é amplamente utilizado em setores industriais como borracha, plásticos, refratários e refino de petróleo, bem como em tecnologias de ponta na agricultura e defesa nacional. É usado principalmente nas indústrias cerâmica, de revestimentos, materiais refratários, fabricação de papel, tintas, borracha, porcelana de alta qualidade, fios e cabos, plásticos industriais, cargas na indústria química, tintas de impressão, alimentos, cosméticos, medicamentos, etc., substituindo litopona e parte do titânio em tintas e revestimentos, além de outros materiais caros.
04 Tecnologia de Processamento
Para separar minerais não argilosos e matéria orgânica, como quartzo, feldspato, mica, minerais de ferro, minerais de titânio, etc., presentes no caulim, e produzir caulim com componentes que atendam às necessidades de diversos setores industriais, além de utilizar métodos como separação por gravidade, flotação e separação magnética para purificar e remover impurezas, às vezes é necessário recorrer a técnicas de processamento mais avançadas, como branqueamento químico, laminação ultrafina, calcinação e modificação superficial.
(1) Classificação hidráulica
A classificação hidráulica inclui a classificação em espiral (separação de areia grossa +1mm), a classificação em tanque de sedimentação (separação de areia fina +0,053mm), a classificação por hidrociclone (separação de areia fina -0,053mm) e a classificação por classificador centrífugo ou hidrociclone de pequeno diâmetro (para classificação de partículas ultrafinas de 0,002 a 0,010mm).
(2) Separação magnética de alto gradiente
Uma intensidade de campo magnético superior a 1 600 kA/m é gerada utilizando-se meios concentradores magnéticos para remover Fe2O3 e TiO2 do caulim e produzir revestimentos de papel e matérias-primas cerâmicas de alta qualidade.
(3) Floculação seletiva
Com a adição de floculantes, impurezas como quartzo de granulação fina, pirita, alunita, etc., são separadas seletivamente para produzir caulim revestido com lâminas. Floculantes comumente usados incluem hexametafosfato de sódio, poliacrilamida de amônio, silicato de sódio, etc.
(4) Branqueamento químico
Agentes branqueadores, como o pó de seguro, são adicionados para reduzir o ferro de alta valência presente na limonita e na hematita do caulim a ferro ferroso solúvel, ou oxidantes são adicionados para oxidar a pirita e as impurezas corantes, a fim de melhorar a brancura do caulim.
(5) Descascamento
Na máquina de laminação, esferas finas de tamanho médio são utilizadas para produzir um efeito de moagem, de modo que as partículas agregadas de caulim sejam separadas em cristais finos, produzindo caulim revestido com lâminas com um tamanho de partícula inferior a 2 μm e um teor superior a 90%.
(6) Calcinação
Quando calcinado a 800-1000 °C, o caulim perde água, ocorre transformação de fase e algumas impurezas volatilizaram, o que melhora a brancura e o isolamento do caulim, sendo utilizado na produção de cabos e cargas para borracha e plástico. A calcinação é um método de processamento necessário para o caulim (duro) derivado do carvão.
(7) Modificação de superfície
A argila de caulim é revestida com um agente de acoplamento, etc., para aumentar a quantidade de argila de caulim adicionada à borracha plástica, e é usada para tratar cargas de argila de caulim para plásticos de borracha.
Dentre eles, a separação magnética é um método físico de separação mineral amplamente utilizado no processamento de minerais. Seu princípio básico é utilizar as diferenças magnéticas dos próprios minerais para realizar a separação. De acordo com as propriedades magnetizadas dos minerais, a separação magnética pode ser dividida em separação magnética forte, separação magnética fraca, separação magnética reversa e separação magnética de alto gradiente, para atender às necessidades de diferentes minerais. Os equipamentos de processamento de minerais incluem principalmente separadores magnéticos de placas, separadores magnéticos de alto gradiente de anéis verticais, separadores magnéticos de alto gradiente com suspensão eletromagnética, separadores magnéticos supercondutores de baixa temperatura, etc.
05 casos de aplicação no processamento de minerais
Processo 1: Tomando como exemplo uma argila de caulim estrangeira, as principais impurezas nessa amostra incluem óxido de ferro, óxido de titânio e silicato de ferro. No minério bruto, os teores de impurezas de Fe₂O₃ e TiO₂ são de 0,89% e 0,17%, respectivamente, enquanto a brancura atinge 67,29%.
Para remover eficazmente essas impurezas, definimos o seguinte plano de testes: Primeiro, o minério bruto é passado por um separador magnético eletromagnético de polpa para dois processos de separação magnética, separação primária e seleção fina, a fim de remover inicialmente a maior parte das impurezas. Em seguida, o concentrado obtido é purificado por meio de um separador magnético supercondutor para reduzir ainda mais o teor de impurezas e melhorar a qualidade do caulim.
Fluxograma de teste
Os resultados dos testes mostram que o minério bruto pode ser separado por suspensão eletromagnética + suspensão eletromagnética + separação magnética supercondutora para obter um concentrado de caulim com 0,35% de Fe2O3 e 87,52% de brancura.
Processo 2:O minério bruto passa por separação magnética supercondutora de 5T. O processo de teste é mostrado na Figura 2 e os resultados dos testes são mostrados na Tabela 2.
FIG. 2 Fluxograma experimental de beneficiamento
O minério bruto foi submetido à separação magnética supercondutora de 5T para obtenção de um concentrado de caulim com Fe2O3 0,40%, Al2O3 22,92%, SiO2 68,78%, TiO2 0,10%, CaO 1,90%, brancura de 86,97% e rendimento de 90,90%.
Como matéria-prima industrial multifuncional, o caulim possui amplas perspectivas de aplicação. Com o avanço contínuo da ciência e da tecnologia e o desenvolvimento sustentável da indústria, o caulim desempenhará um papel importante em mais áreas. No futuro, esperamos expandir ainda mais o escopo de aplicação do caulim por meio de pesquisas mais aprofundadas e inovação tecnológica, alcançando uma utilização mais eficiente e sustentável e contribuindo ainda mais para o desenvolvimento da sociedade humana. Ao mesmo tempo, devemos também estar atentos aos problemas ambientais que possam surgir durante a extração e o processamento do caulim e tomar medidas ativas para garantir que o desenvolvimento racional dos recursos de caulim seja coordenado com a proteção do meio ambiente.
Data da publicação: 13 de maio de 2024