Kaolin is a type of non-metallic mineral, mainly composed of kaolinite clay minerals, with the chemical formula Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O. According to geological origin, kaolin can be divided into primary kaolin and secondary kaolin. Based on industrial applications, it can be categorized as hard kaolin and soft kaolin. Among them, coal-series kaolin is a typical hard kaolin and is mainly used as a raw material for producing calcined kaolin. Soft kaolin mainly refers to secondary, sedimentary kaolin, which is mainly used in ceramics, paper, and coatings. Sandy kaolin, which contains a large amount of quartz sand, is used in different fields depending on its purity after sand removal.
Berdasarkan metode pengolahannya, kaolin dapat dibagi menjadi kaolin yang dicuci, kaolin yang dikalsinasi, dan kaolin yang dimodifikasi.
Karena sifat fisik dan kimianya yang unik, kaolin banyak digunakan di berbagai bidang, termasuk keramik, kertas, pelapis, karet, plastik, bahan tahan api, bahan kimia sehari-hari, input pertanian, serat kaca, katalis, dan farmasi.
Batuan pengotor batubara adalah limbah padat yang dihasilkan selama penambangan dan pencucian batubara. Ini adalah mineral yang terkait dengan lapisan batuan sedimen pembawa batubara, dengan komposisi mineral terutama kaolinit dan kuarsa. Biasanya, kandungan kaolinit sekitar 70%, menjadikannya kaolin seri batubara. Batuan pengotor batubara dapat digunakan untuk menghasilkan produk kaolin, terutama produk kaolin kalsinasi berkualitas tinggi.
Limbah batubara telah lama ditimbun sebagai limbah industri dalam jumlah besar, menempati lahan dan mencemari lingkungan. Mengubah limbah batubara menjadi produk kaolin berkualitas tinggi tidak hanya mengatasi masalah lingkungan yang disebabkan oleh limbah batubara, tetapi juga memenuhi permintaan pasar akan kaolin, sehingga menghasilkan manfaat lingkungan dan ekonomi.
Teknologi Terkini untuk Memproduksi Kaolin dari Batuan Sisa Batubara
China memiliki sumber daya batubara pengotor yang melimpah, tetapi keberadaan pengotor besi, titanium, dan karbon organik telah membatasi perkembangannya dalam produksi kaolin. Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan signifikan telah dicapai dalam produksi kaolin dari batubara pengotor. Proses produksi utamanya meliputi pengayaan bijih, pemurnian, delaminasi, penggilingan ultrahalus, kalsinasi, dan modifikasi permukaan.
1. Pengolahan dan Pemurnian Bijih
Pengolahan dan pemurnian bijih melibatkan pemisahan pengotor dan mineral yang mengandung besi (seperti pirit) dari batubara secara manual atau mekanis. Teknik seperti pemisahan media berat dan pemilahan fotolistrik umumnya digunakan. Penghancuran lebih lanjut, penggilingan, dan pemisahan magnetik yang kuat kemudian diterapkan untuk menghilangkan pengotor besi, titanium, dan kuarsa, sehingga meningkatkan kemurnian bahan baku.
2. Delaminasi
Delaminasi memanfaatkan struktur berlapis kristal kaolinit dalam batuan pengotor batubara dan gaya antar lapisan yang lemah. Metode fisik atau kimia digunakan untuk memisahkan kaolinit menjadi serpihan ultra tipis dan halus. Saat ini, metode yang sudah mapan meliputi penggilingan-delaminasi, metode jet berkecepatan tinggi, dan delaminasi kimia. Penambahan zat kimia selama penggilingan memungkinkan gabungan gaya kimia dan mekanik untuk mengatasi gaya antar lapisan dan menghilangkan pengotor berwarna. Sedimentasi, sentrifugasi, pemisahan magnetik, atau pemutihan selanjutnya meningkatkan keputihan dan kehalusan kaolin.
3. Penggilingan Ultrahalus
Penggilingan ultrahalus kaolin merupakan langkah kunci dalam pemrosesan mendalam dan peningkatan nilai tambah. Tujuannya adalah untuk mengubah bentuk partikel dan distribusi ukuran kaolin secara fisik, sehingga secara signifikan meningkatkan atau memberikan sifat fisik dan kimia baru. Hal ini memungkinkan kaolin untuk memenuhi persyaratan aplikasi kelas atas. Peralatan seperti ball mill, Raymond mill, European-style mill, dan jet mill umumnya digunakan, biasanya dipadukan dengan sistem dispersi, de-agglomerasi, dan klasifikasi untuk memastikan kehalusan bubuk.
4. Kalsinasi
Kalsinasi melibatkan perlakuan panas pada bubuk batubara sisa pengolahan, setelah pengayaan, delaminasi, dan penggilingan, pada suhu tertentu. Tujuannya adalah untuk menghilangkan karbon organik dan mineral lainnya guna meningkatkan keputihan kaolin, menghilangkan air dan gugus hidroksil dari kaolinit untuk meningkatkan volume pori dan aktivitas kimia, serta meningkatkan sifat fisik. Kaolin hasil kalsinasi dapat langsung digunakan di berbagai bidang atau diproses lebih lanjut melalui modifikasi permukaan dan teknik komposit.
5. Modifikasi Permukaan
Modifikasi permukaan kaolin melibatkan perlakuan permukaan bubuk dengan metode fisik, mekanik, atau kimia sesuai dengan persyaratan aplikasi. Tujuannya adalah untuk mengubah sifat fisik dan kimia agar memenuhi kebutuhan material dan teknologi baru. Agen yang umum digunakan meliputi agen pengikat silan dan titanat. Kaolin yang dimodifikasi banyak diaplikasikan dalam plastik, karet, dan pelapis.
Saat ini, produksi kaolin berbasis limbah batubara menghadapi keterbatasan sebagai berikut:
- Persyaratan komposisi kimia yang tinggi untuk batuan sisa batubara, membutuhkan batuan sisa batubara dengan kandungan besi dan titanium rendah sebagai bahan baku.
- Pelindian dengan asam kuat dapat meningkatkan penghilangan pengotor tetapi menghasilkan sejumlah besar air limbah asam, yang menimbulkan beban lingkungan yang berat.
- Persyaratan pengendalian proses yang tinggi; suhu atau durasi kalsinasi yang tidak tepat dapat menyebabkan produk mengalami kalsinasi berlebih atau kurang, yang memengaruhi keputihan dan aktivitasnya.
Proses Baru untuk Memproduksi Kaolin dari Batuan Pengotor Batubara
To address the limitations of traditional coal gangue kaolin production in China, researchers have developed a new process aimed at producing environmentally friendly, low-consumption kaolin with a whiteness >90%, particle size <2 µm, and passing rate >90%—referred to as the “Double-90” high-quality calcined kaolin. The process uses ultrafine grinding + spray drying + rotary kiln calcination, and co-produces construction sand and polyaluminum ferric chloride. The process is as follows:
- Batuan sisa penambangan batubara yang telah dihancurkan dikirim untuk disortir. Penyortiran manual, pemisahan media berat, dan pemisahan fotolistrik digabungkan untuk menghilangkan batuan sisa penambangan dan pirit. Batuan sisa penambangan yang telah dipisahkan kemudian diproses lebih lanjut menjadi pasir bangunan.
- Batuan pengotor batubara, setelah batuan pengotor dan pirit dihilangkan, dikirim untuk digiling. Setelah dihancurkan, digiling, dan dibuat bubur, material tersebut diklasifikasikan menjadi bubur halus dan kasar. Bubur kasar dikembalikan untuk penggilingan ultrahalus, dan bubur halus menjalani penggilingan ultrahalus lebih lanjut.
- Bubur batubara hasil penggilingan ultrahalus dikirim untuk proses penghilangan besi. Asam anorganik digunakan untuk menghilangkan jejak besi dan titanium, dengan sejumlah kecil aluminium juga ikut larut.
- Bubur hasil penghilangan besi disaring, dihaluskan, dan didispersikan. Zat pemutih ditambahkan, kemudian dikeringkan dengan semprotan untuk mendapatkan bubuk batuan sisa batubara. Bubuk tersebut kemudian dikalsinasi menggunakan tanur putar atau kalsinasi suspensi untuk menghasilkan kaolin "Double-90" yang memenuhi tingkat keputihan dan kehalusan yang dibutuhkan.
- Filtrat dari penghilangan besi mengandung garam aluminium dan sejumlah kecil garam besi. Filtrat ini didaur ulang sebagai bubur umpan untuk penggilingan halus. Ketika konsentrasi aluminium dan besi mencapai tingkat yang dibutuhkan, filtrat tersebut mengalami pengendapan, penyaringan, dan diproses menjadi hidroksida campuran aluminium dan besi. Hidroksida campuran tersebut selanjutnya dicuci dengan asam, dipolimerisasi, dan dikeringkan untuk menghasilkan polialuminium ferri klorida padat.
Proses ini tidak menghasilkan residu limbah atau air limbah.
Kesimpulan
Produksi kaolin dari limbah batubara merupakan cara yang matang dan efektif untuk memanfaatkan sumber daya limbah batubara. Penggunaan limbah batubara sebagai bahan baku produksi kaolin tidak hanya memperluas jalur pemanfaatan sumber daya, tetapi juga menyediakan jalur baru untuk transformasi industri di daerah penghasil batubara. Hal ini juga memenuhi permintaan sumber daya kaolin dalam pembangunan ekonomi nasional.
Secara khusus, proses kaolin berbasis limbah batubara baru dengan emisi nol menawarkan manfaat lingkungan, ekonomi, dan sosial yang sangat baik. Promosi dan penerapannya akan membuka prospek yang lebih luas untuk pengembangan industri pemanfaatan sumber daya limbah batubara di Tiongkok.
Terima kasih sudah membaca. Semoga artikel saya bermanfaat. Silakan tinggalkan komentar di bawah. Anda juga bisa menghubungi perwakilan pelanggan Zelda online untuk pertanyaan lebih lanjut.
— Diposting oleh Emily Chen