Каолін — гэта тып неметалічнага мінерала, які ў асноўным складаецца з гліністых мінералаў каолініту, з хімічнай формулай Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O. Па геалагічным паходжанні каолін можна падзяліць на першасны каолін і другасны каолін. У залежнасці ад прамысловага прымянення яго можна класіфікаваць як цвёрды каолін і мяккі каолін. Сярод іх вугальны каолін з'яўляецца тыповым цвёрдым каолінам і ў асноўным выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны для вытворчасці кальцынаванага каоліну. Мяккі каолін у асноўным адносіцца да другаснага, асадкавага каоліну, які ў асноўным выкарыстоўваецца ў кераміцы, паперы і пакрыццях. Пяшчаны каолін, які змяшчае вялікую колькасць кварцавага пяску, выкарыстоўваецца ў розных галінах у залежнасці ад яго чысціні пасля выдалення пяску.
Па спосабах апрацоўкі каолін падзяляюць на прамыты, кальцынаваны і мадыфікаваны.
Дзякуючы сваім унікальным фізічным і хімічным уласцівасцям, каолін шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах, у тым ліку ў кераміцы, паперы, пакрыццях, гуме, пластмасах, вогнетрывалых матэрыялах, штодзённых хімікатах, сельскагаспадарчых матэрыялах, шкловалакне, каталізатарах і фармацэўтычных прэпаратах.
Пустая вугаль — гэта цвёрдыя адходы, якія ўтвараюцца падчас здабычы і прамывання вугалю. Гэта мінерал, які з'яўляецца сумежным мінералам вугляўмяшчальных асадкавых парод, мінеральны склад якога ў асноўным складаецца з каолініту і кварца. Звычайна ўтрыманне каолініту складае каля 70%, што робіць яго каолінам вугальнай серыі. Пустая вугаль можа выкарыстоўвацца для вытворчасці каолінавых прадуктаў, асабліва высакаякасных кальцынаваных каолінавых прадуктаў.
Вугальная пустая парода доўгі час назапашвалася ў выглядзе буйных прамысловых адходаў, займаючы землі і забруджваючы навакольнае асяроддзе. Ператварэнне вугальнай пустой пароды ў высакаякасную прадукцыю з каоліну не толькі вырашае экалагічныя праблемы, выкліканыя вугальнай пустой пародай, але і задавальняе рыначны попыт на каолін, прыносячы як экалагічныя, так і эканамічныя выгады.
Сучасныя тэхналогіі вытворчасці каоліну з вугальнай пустой пароды
Кітай валодае багатымі рэсурсамі вугальнай пустой пароды, але наяўнасць жалеза, прымешак тытана і арганічнага вугляроду абмяжоўвае развіццё вытворчасці каоліну. У апошнія гады быў дасягнуты значны прагрэс у вытворчасці каоліну з вугальнай пустой пароды. Асноўныя вытворчыя працэсы ўключаюць узбагачэнне руды, ачыстку, распластоўванне, ультратонкае памолванне, кальцынацыю і мадыфікацыю паверхні.
1. Узбагачэнне і ачыстка руды
Узбагачэнне і ачыстка руды ўключаюць ручное або механічнае выдаленне пустой пароды і жалезазмяшчальных мінералаў (напрыклад, пірыту) з вугальнай пустой пароды. Звычайна выкарыстоўваюцца такія метады, як падзел у цяжкіх асяроддзях і фотаэлектрычная сартаванне. Затым для выдалення прымешак жалеза, тытана і кварца ўжываецца далейшае драбненне, здрабненне і моцная магнітная сепарацыя, што павышае чысціню сыравіны.
2. Расслаенне
Расслойванне выкарыстоўвае слаістую структуру крышталяў каолініту ў вугальнай пустой пародзе і іх слабыя міжслаёвыя сілы. Для падзелу каолініту на ультратонкія, дробныя лускавінкі выкарыстоўваюцца фізічныя або хімічныя метады. У цяперашні час да развітых метадаў адносяцца драбненне-расслойванне, метады хуткаснай струменевай апрацоўкі і хімічнае расслойванне. Даданне хімічных агентаў падчас драбнення дазваляе камбінаваным хімічным і механічным сілам пераадолець міжслаёвыя сілы і выдаліць каляровыя прымешкі. Наступнае абложванне, цэнтрыфугаванне, магнітнае аддзяленне або адбельванне паляпшаюць беласць і тонкасць каоліну.
3. Звыштонкага памолу
Ультратонкае памолванне каоліну з'яўляецца ключавым этапам глыбокай перапрацоўкі і павышэння дабаўленай вартасці. Яго мэта — фізічна змяніць форму часціц каоліну і размеркаванне іх па памерах, значна паляпшаючы або надаючы яму новыя фізічныя і хімічныя ўласцівасці. Гэта дазваляе каоліну адпавядаць патрабаванням высокатэхналагічнага абсталявання. Звычайна выкарыстоўваецца такое абсталяванне, як шаравыя млыны, млыны Райманда, млыны еўрапейскага тыпу і струменевыя млыны, якія звычайна спалучаюцца з сістэмамі дысперсіі, дэагламерацыі і класіфікацыі для забеспячэння тонкасці парашка.
4. Кальцынацыя
Кальцынацыя ўключае тэрмічную апрацоўку вугальнай пустой пароды пасля ўзбагачэння, расслаення і драбнення пры пэўных тэмпературах. Мэты заключаюцца ў выдаленні арганічнага вугляроду і іншых мінералаў для паляпшэння беласці каоліну, выдаленні вады і гідраксільных груп з каолініту для павелічэння аб'ёму пор і хімічнай актыўнасці, а таксама ў паляпшэнні фізічных уласцівасцей. Атрыманы кальцынаваны каолін можа быць непасрэдна выкарыстаны ў розных галінах або далей апрацаваны з дапамогай мадыфікацыі паверхні і кампазітных тэхналогій.
5. Мадыфікацыя паверхні
Павярхоўная мадыфікацыя каоліну прадугледжвае апрацоўку паверхні парашка фізічнымі, механічнымі або хімічнымі метадамі ў адпаведнасці з патрабаваннямі прымянення. Мэта складаецца ў тым, каб змяніць фізічныя і хімічныя ўласцівасці, каб задаволіць патрэбы новых матэрыялаў і тэхналогій. Звычайна выкарыстоўваюцца такія рэчывы, як сіланавыя і тытанатныя злучныя агенты. Мадыфікаваны каолін знаходзіць прымяненне ў пластмасах, гуме і пакрыццях.
У цяперашні час вытворчасць каоліну на аснове вугалю пустой пароды сутыкаецца з наступнымі абмежаваннямі:
- Высокія патрабаванні да хімічнага складу вугальнай пустой пароды, што патрабуе нізкажалезнай і нізкатытанавай пустой пароды ў якасці сыравіны.
- Моцнае кіслотнае вылугаванне можа палепшыць выдаленне прымешак, але стварае вялікую колькасць кіслых сцёкавых вод, што стварае сур'ёзную нагрузку на навакольнае асяроддзе.
- Высокія патрабаванні да кантролю працэсу; няправільная тэмпература або працягласць кальцынацыі могуць прывесці да празмернай або недастатковай кальцынацыі прадуктаў, што ўплывае на беласць і актыўнасць.
Новыя працэсы атрымання каоліну з вугальнай пустой пароды
Каб вырашыць праблему абмежаванняў традыцыйнай вытворчасці каоліну з пустой пароды вугалю ў Кітаі, даследчыкі распрацавалі новы працэс, накіраваны на атрыманне экалагічна чыстага, нізкаэнергетычнага каоліну з беласцю >90%, памерам часціц <2 мкм і хуткасцю праходжання >90%, які называюць высакаякасным кальцыніраваным каолінам “Double-90”. У працэсе выкарыстоўваюцца ультратонкае памолванне + распыляльная сушка + кальцынацыя ў ратацыйнай печы, і сумесна атрымліваюцца будаўнічы пясок і поліалюмініевы хларыд жалеза. Працэс выглядае наступным чынам:
- Папярэдне здробненая вугальная пустая парода адпраўляецца на сартаванне. Ручная сартаванне, аддзяленне ад цяжкіх асяроддзяў і фотаэлектрычнае аддзяленне спалучаюцца для выдалення пустой пароды і пірыту. Аддзяленая пустая парода далей перапрацоўваецца ў будаўнічы пясок.
- Вугальная пустая парода, з якой выдаляюцца пустая парода і пірыт, адпраўляецца на драбненне. Пасля драбнення, драбнення і падрыхтоўкі пульпы матэрыял класіфікуецца на дробную і грубую пульпу. Грубая пульпа вяртаецца на ультратонкае драбненне, а дробная пульпа падвяргаецца далейшаму ультратонкаму драбненню.
- Ультратонка здробненая пульпа вугальнай пустой пароды накіроўваецца на выдаленне жалеза. Неарганічныя кіслоты выкарыстоўваюцца для выдалення слядоў жалеза і тытана, пры гэтым раствараецца невялікая колькасць алюмінію.
- Выдаленую ад жалеза суспензію фільтруюць, здрабняюць у пульпу і дыспергуюць. Дадаюць адбельвальныя рэчывы, а затым падвяргаюць распыляльнай сушцы для атрымання парашка вугальнай пустой пароды. Затым парашок абпальваюць з дапамогай ратацыйнай печы або суспензійнай абпальвання для атрымання каоліну “Double-90”, які адпавядае патрабаванай беласці і тонкасці.
- Фільтрат пасля выдалення жалеза змяшчае солі алюмінію і невялікую колькасць соляў жалеза. Ён перапрацоўваецца ў якасці зыходнай суспензіі для тонкага памолу. Калі канцэнтрацыя алюмінію і жалеза дасягае неабходнага ўзроўню, ён падвяргаецца асаджэнню, фільтрацыі і перапрацоўцы ў змешаны гідраксід алюмінію і жалеза. Змешаны гідраксід далей вылугоўваецца кіслатой, палімерызуецца і сушыцца для атрымання цвёрдага поліалюмініевага хларыду жалеза.
Гэты працэс не ўтварае адходаў або сцёкавых вод.
Заключэнне
Вытворчасць каоліну з пустой вугальнай пароды — гэта прагрэсіўны і эфектыўны спосаб выкарыстання рэсурсаў пустой пароды. Выкарыстанне пустой пароды ў якасці сыравіны для вытворчасці каоліну не толькі пашырае шляхі выкарыстання рэсурсаў, але і забяспечвае новы шлях для прамысловай трансфармацыі ў вуглездабываючых раёнах. Гэта таксама задавальняе попыт на рэсурсы каоліну ў будаўніцтве нацыянальнай эканомікі.
У прыватнасці, новы працэс атрымання каоліну на аснове пустой вугалю з нулявым узроўнем выкідаў прапануе выдатныя экалагічныя, эканамічныя і сацыяльныя перавагі. Яго прасоўванне і ўжыванне адкрыюць больш шырокія перспектывы для развіцця прамысловасці Кітая па выкарыстанні рэсурсаў пустой вугалю.
«Дзякуй за чытанне. Спадзяюся, мой артыкул будзе карысным. Калі ласка, пакіньце каментар ніжэй. Вы таксама можаце звязацца з прадстаўніком службы падтрымкі кліентаў Zelda онлайн, калі ў вас ёсць дадатковыя пытанні».
— Апублікавана Эмілі Чэн