Le kaolin est un minéral non métallique, une argile composée principalement de minéraux du groupe de la kaolinite. De couleur blanche et délicate, il est également connu sous le nom d'argile dolomitique, du nom du village de Gaoling à Jingdezhen, dans la province du Jiangxi. Il s'agit de kaolin pur, blanc et fin. C'est une terre meuble. Il possède une bonne plasticité et une bonne résistance au feu. Il présente d'autres propriétés. Il est principalement composé de kaolinite, d'éclogite, de mica, d'illite, de montmorillonite, de quartz, de feldspath et d'autres minéraux. Le kaolin a de nombreuses applications. Il est principalement utilisé dans la fabrication du papier, de la céramique et des matériaux réfractaires. On le retrouve également dans les peintures, les charges pour caoutchouc, les émaux et le ciment blanc. Il entre aussi dans la composition de certains plastiques et meules. On le trouve dans les savons, les pesticides, les médicaments, les produits chimiques et les matériaux de construction. Il est également utilisé dans le secteur de la défense nationale et d'autres industries.
Principales technologies de transformation du kaolin
Le traitement du kaolin comporte deux étapes principales : le traitement du minerai et sa purification. Il inclut également le broyage ultrafin, la calcination et la modification de surface. Kaolin Le minerai brut est principalement composé de minéraux du groupe de la kaolinite. Il contient également, en quantités variables, de la montmorillonite, de l'ilménite, de l'alumine, du quartz, du feldspath, du mica et des minéraux de fer (limonite, hématite, rhodochrosite, pyrite, etc.). On y trouve aussi des oxydes de titane (ilménite, rutile, etc.), des matières organiques (fibres végétales, tourbe, charbon) et d'autres impuretés. Son utilisation comme charge minérale nécessite un traitement et une purification.
Le procédé d'enrichissement du kaolin dépend du type de minerai. Le kaolin tendre et le kaolin sableux diffèrent du kaolin dur (kaolinite). Ils font l'objet de procédés d'enrichissement et de purification différents.
Procédé principal de production de kaolin lavé
puisard
De l'eau et un dispersant sont ajoutés au minerai brut jusqu'à l'obtention d'une consistance précise, et la suspension est préparée dans un mélangeur ou un broyeur. Le dépulpage permet de disperser le kaolin et de le séparer du sable et des impuretés végétales. On obtient ainsi une suspension de consistance optimale pour l'étape suivante.
Classificateur à vis pour éliminer le sable grossier
La granulométrie du quartz, du feldspath, du mica et des autres impuretés présentes dans le minerai brut de kaolin est grossière, généralement supérieure à 325 mesh, tandis que le kaolin est fin, principalement enrichi en particules inférieures à 2 µm. La majeure partie du sable grossier contenant du quartz et du feldspath peut être éliminée à l'aide d'un classificateur à spirale.
tri par hydrocyclone
Le procédé utilise un tri par hydrocyclone. Il élimine le sable fin kaolinique (quartz fin, feldspath et autres impuretés). Il utilise des hydrocyclones de diamètres différents (Ø75, Ø50, Ø25, etc.) pour un tri multiple.
classification par centrifugeuse à spirale horizontale
La centrifugeuse effectue un tri en spirale, basé sur les matériaux. Le processus est ajusté pour garantir la qualité du produit, notamment en modifiant des paramètres comme le facteur de séparation. Actuellement, le traitement du kaolin en Chine utilise également la classification par sélection hydrocyclone. Cependant, les variations de débit et de pression rendent difficile la stabilisation de la qualité du produit à -2 µm. Bien que l'efficacité de classification dépasse 901 TP3T, elle reste inférieure à celle des classificateurs centrifuges à spirale horizontale.
séparation magnétique
Si l'on souhaite obtenir du kaolin de bonne qualité ou de haute qualité, il est généralement nécessaire d'effectuer une séparation magnétique puissante ou à gradient élevé, un blanchiment chimique, une flottation et une floculation sélective. Les impuretés minérales colorantes présentes dans le kaolin, telles que la limonite, l'hématite, la rhodochrosite, la pyrite, l'anatase et le rutile, étant faiblement magnétiques, le kaolin, après élimination du sable, peut être séparé magnétiquement à l'aide d'un séparateur magnétique puissant ou à gradient élevé.
Étant donné que la plupart des minéraux de fer et de titane contenus dans le kaolin sont présents sous forme de particules fines, la séparation magnétique classique, bien que puissante, présente souvent un faible taux d'élimination. C'est pourquoi la plupart des industries utilisent actuellement des séparateurs magnétiques à gradient élevé pour la séparation magnétique du kaolin. Par ailleurs, les séparateurs magnétiques supraconducteurs, plus performants, sont également utilisés pour la séparation magnétique du fer dans le kaolin. Ces séparateurs magnétiques permettent non seulement d'améliorer l'intensité du champ magnétique, mais aussi d'obtenir un kaolin de meilleure qualité tout en réduisant la consommation d'énergie. Si l'indice de blancheur du kaolin après séparation magnétique ne répond toujours pas aux exigences de qualité, un blanchiment chimique est généralement effectué.
Le séparateur magnétique spécial pour le lavage du kaolin est un séparateur magnétique puissant de type humide, d'une force magnétique atteignant 16 000 GS. Il permet d'éliminer le fer régénéré et d'améliorer la blancheur du kaolin lors du broyage. Il élimine également le fer régénéré et d'autres substances faiblement magnétiques présentes dans le kaolin pendant le broyage, améliorant ainsi sa blancheur.
blanchiment chimique
Le blanchiment modifie chimiquement le kaolin. Ce procédé est souvent lié aux propriétés du kaolin et aux impuretés qu'il contient. Les principales impuretés du kaolin sont les minéraux de fer, les minéraux de titane et les matières organiques. Elles en diminuent les performances. Plusieurs méthodes de blanchiment chimique sont couramment utilisées, notamment la réduction, l'oxydation, la méthode combinant oxydoréduction et le traitement par lixiviation acide.
Processus de filtration
Ce procédé utilise une alimentation en suspension à haute pression. Cela améliore la productivité et maintient l'humidité du produit en dessous de 32 à 351 µg/m³. Il permet également de réaliser des économies d'énergie et d'améliorer l'environnement de travail.
Processus de séchage et de rupture
Le séchage à haute pression peut être utilisé.
Actuellement, la plupart de nos produits kaoliniques domestiques sont de qualité inférieure, et le kaolin 80% ne peut être utilisé que dans l'industrie céramique. La qualité et la quantité des produits kaoliniques de haute qualité doivent répondre aux exigences du marché intérieur.
Plusieurs facteurs influent sur la blancheur des produits à base de kaolin lavé. On peut les analyser sous quatre angles : la provenance du minerai, les méthodes de traitement, la granulométrie du produit et sa teneur en eau.
(1) Source de minerai
La teneur en impuretés du kaolin brut lavé, selon son origine ou sa zone d'extraction, varie, ce qui influe sur sa blancheur. Les composés de titane et de fer sont les principales impuretés affectant la blancheur du kaolin. Lorsque leur somme dépasse 11 TP3T, son indice de blancheur est généralement inférieur à 851 TP3T.
Des recherches montrent que le fer présent dans le kaolin se trouve sous différentes formes, comme la limonite, l'hématite, la pyrite, la rhodochrosite et l'ilménite. Cette diversité confère au kaolin ses différentes couleurs. Le fer se présente sous de nombreuses formes dans le kaolin et son association avec ce dernier se fait également sous différentes formes. Les formes cristallines se présentent sous forme de fines particules. Les formes amorphes se trouvent à la surface des particules de kaolin, sous forme d'encapsulation. Les formes amorphes sont les plus courantes.
Lors du traitement, il est impératif de traiter ensemble les minerais de même teinte. La couleur du minerai doit être rigoureusement classée en fonction du type de traitement. Il est formellement interdit de mélanger des minerais de teintes différentes. Seule cette méthode permet de garantir la pureté du minerai et d'obtenir un produit d'une blancheur optimale.
(2) Méthodes de valorisation
Il est primordial d'examiner avec précision la teneur en fer du kaolin afin de choisir la méthode d'élimination du fer la plus appropriée. Il existe trois grandes catégories de méthodes d'élimination du fer et de blanchiment du kaolin : physiques, chimiques et biologiques.
On utilise généralement des méthodes physiques (réélection, flottation, séparation magnétique) pour enrichir les matières premières de kaolin ou éliminer les substances nocives. Ces méthodes permettent d'abord de trier la plupart des impuretés minérales afin de purifier le kaolin. Les séparateurs magnétiques à gradient élevé et supraconducteurs ont permis d'améliorer l'élimination du fer contenu dans le kaolin.
Cependant, la méthode physique présente des limites. Elle est inefficace pour les impuretés minérales présentes en faible quantité et de petite taille. L'efficacité de la séparation est incertaine. De plus, elle ne permet pas de séparer le fer cristallin. Par conséquent, pour obtenir un kaolin blanc de haute qualité, le tri physique seul ne suffit pas.
On extrait le fer des minéraux par voie chimique. Les produits chimiques dissolvent le fer sans dissoudre les autres minéraux. La méthode chimique d'extraction du fer est bien connue : elle repose sur le procédé d'oxydoréduction. Ce procédé, éprouvé et largement utilisé, est cependant coûteux et très polluant.
Après comparaison, il est facile de constater que la méthode chimique présente des défauts. Cependant, elle reste la méthode privilégiée en pratique, car elle blanchit très bien le fer.
(3) Taille de granularité du produit
En général, plus la granulométrie du minerai est fine, plus son indice de blancheur est élevé. Cependant, les exigences granulométriques varient selon l'utilisation des minéraux. De plus, les étapes de traitement ultérieures augmentent la charge de travail et diminuent la productivité, ce qui pourrait contribuer à réduire les coûts de production.
(4) Teneur en humidité
La teneur en eau du minerai est un facteur déterminant de sa blancheur. Réduire cette teneur permet d'améliorer significativement la blancheur. Par conséquent, lors du traitement du minerai, il est essentiel d'utiliser des méthodes scientifiques et efficaces pour diminuer sa teneur en eau. C'est la seule façon d'obtenir un minerai traité d'une blancheur supérieure.
Le kaolin possède des propriétés ferrugineuses et blanchissantes. Il permet d'obtenir un cuir plus blanc et de meilleure qualité, ce qui lui confère une valeur élevée. Les types de minerai de kaolin et leurs origines varient selon les régions. Ils conduisent à différentes formes de fer. Pour l'éliminer, il est essentiel de choisir la méthode la plus adaptée à chaque situation. De nombreux essais sont nécessaires pour déterminer la méthode d'élimination du fer la plus efficace.