Kaolin ialah sejenis mineral bukan logam, terutamanya terdiri daripada mineral tanah liat kaolinit, dengan formula kimia Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O. Mengikut asal usul geologi, kaolin boleh dibahagikan kepada kaolin primer dan kaolin sekunder. Berdasarkan aplikasi perindustrian, ia boleh dikategorikan sebagai kaolin keras dan kaolin lembut. Antaranya, kaolin siri arang batu ialah kaolin keras biasa dan terutamanya digunakan sebagai bahan mentah untuk menghasilkan kaolin yang dikalsin. Kaolin lembut terutamanya merujuk kepada kaolin sedimen sekunder, yang terutamanya digunakan dalam seramik, kertas dan salutan. Kaolin berpasir, yang mengandungi sejumlah besar pasir kuarza, digunakan dalam pelbagai bidang bergantung pada ketulenannya selepas penyingkiran pasir.
Mengikut kaedah pemprosesan, kaolin boleh dibahagikan kepada kaolin yang dibasuh, kaolin yang dikalsin dan kaolin yang diubah suai.
Disebabkan sifat fizikal dan kimianya yang unik, kaolin digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang, termasuk seramik, kertas, salutan, getah, plastik, bahan refraktori, bahan kimia harian, input pertanian, gentian kaca, pemangkin dan farmaseutikal.
Gangue arang batu ialah sisa pepejal yang dihasilkan semasa perlombongan dan pencucian arang batu. Ia merupakan mineral berkaitan lapisan batuan sedimen yang mengandungi arang batu, dengan komposisi mineral terutamanya kaolinit dan kuarza. Biasanya, kandungan kaolinit adalah kira-kira 70%, menjadikannya kaolin siri arang batu. Gangue arang batu boleh digunakan untuk menghasilkan produk kaolin, terutamanya produk kaolin yang dikalsin berkualiti tinggi.
Gangue arang batu telah lama ditimbun sebagai sisa industri pukal, memenuhi tanah dan mencemarkan alam sekitar. Mengubah gangue arang batu menjadi produk kaolin berkualiti tinggi bukan sahaja menangani masalah alam sekitar yang disebabkan oleh gangue arang batu tetapi juga memenuhi permintaan pasaran untuk kaolin, menjana manfaat alam sekitar dan ekonomi.
Teknologi Semasa untuk Menghasilkan Kaolin daripada Arang Batu Gangue
China mempunyai sumber gangue arang batu yang banyak, tetapi kehadiran besi, bendasing titanium, dan karbon organik telah mengehadkan perkembangannya dalam pengeluaran kaolin. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kemajuan yang ketara telah dicapai dalam menghasilkan kaolin daripada gangue arang batu. Proses pengeluaran utama termasuk pemanfaatan bijih, penulenan, penyingkiran, pengisaran ultrahalus, pengkalsinan, dan pengubahsuaian permukaan.
1. Pemanfaatan dan Penulenan Bijih
Pengambilan dan penulenan bijih melibatkan penyingkiran gangue dan mineral yang mengandungi besi (seperti pirit) secara manual atau mekanikal daripada gangue arang batu. Teknik seperti pemisahan media berat dan pengisihan fotoelektrik biasanya digunakan. Penghancuran, pengisaran dan pemisahan magnet yang kuat selanjutnya kemudiannya digunakan untuk membuang bendasing besi, titanium dan kuarza, sekali gus meningkatkan ketulenan bahan mentah.
2. Penyamaran
Delaminasi memanfaatkan struktur berlapis kristal kaolinit dalam gangue arang batu dan daya antara lapisannya yang lemah. Kaedah fizikal atau kimia digunakan untuk memisahkan kaolinit kepada kepingan halus yang sangat nipis. Pada masa ini, kaedah matang termasuk pengisaran-delaminasi, kaedah jet berkelajuan tinggi dan delaminasi kimia. Menambah agen kimia semasa pengisaran membolehkan gabungan daya kimia dan mekanikal mengatasi daya antara lapisan dan menghilangkan bendasing berwarna. Pemendapan, sentrifugasi, pemisahan magnetik atau pelunturan seterusnya meningkatkan keputihan dan kehalusan kaolin.
3. Pengisaran Ultrafine
Pengisaran ultrahalus kaolin merupakan langkah penting dalam pemprosesan mendalam dan meningkatkan nilai tambah. Tujuannya adalah untuk mengubah bentuk dan taburan saiz zarah kaolin secara fizikal, dengan meningkatkan atau memberikan sifat fizikal dan kimia baharu dengan ketara. Ini membolehkan kaolin memenuhi keperluan aplikasi canggih. Peralatan seperti kilang bebola, kilang Raymond, kilang gaya Eropah dan kilang jet biasanya digunakan, biasanya digandingkan dengan sistem penyebaran, penyahagglomerasian dan pengelasan untuk memastikan kehalusan serbuk.
4. Kalsinasi
Pengapuran melibatkan rawatan haba serbuk gangue arang batu, selepas pemanfaatan, penyingkiran, dan pengisaran, pada suhu tertentu. Objektifnya adalah untuk menyingkirkan karbon organik dan mineral lain untuk meningkatkan keputihan kaolin, menyingkirkan kumpulan air dan hidroksil daripada kaolinit untuk meningkatkan isipadu liang dan aktiviti kimia, dan untuk meningkatkan sifat fizikal. Kaolin yang dikalsinkan yang terhasil boleh digunakan secara langsung dalam pelbagai bidang atau diproses lebih lanjut melalui teknik pengubahsuaian permukaan dan komposit.
5. Pengubahsuaian Permukaan
Pengubahsuaian permukaan kaolin melibatkan rawatan permukaan serbuk melalui kaedah fizikal, mekanikal atau kimia mengikut keperluan aplikasi. Matlamatnya adalah untuk mengubah sifat fizikal dan kimia bagi memenuhi keperluan bahan dan teknologi baharu. Agen yang biasa digunakan termasuk agen gandingan silana dan titanat. Kaolin yang diubah suai menemui aplikasi dalam plastik, getah dan salutan.
Pada masa ini, pengeluaran kaolin berasaskan gangue arang batu menghadapi batasan berikut:
- Keperluan komposisi kimia yang tinggi untuk gangue arang batu, memerlukan gangue arang batu rendah besi dan rendah titanium sebagai bahan mentah.
- Pelarutan asid yang kuat boleh meningkatkan penyingkiran bendasing tetapi menghasilkan sejumlah besar air sisa berasid, sekali gus menimbulkan beban alam sekitar yang berat.
- Keperluan kawalan proses yang tinggi; suhu atau tempoh pengkalsinan yang tidak betul boleh menyebabkan produk dikalsinkan terlebih atau kurang, lalu menjejaskan keputihan dan aktiviti.
Proses Baharu untuk Menghasilkan Kaolin daripada Gangue Arang Batu
Bagi menangani batasan pengeluaran kaolin gangue arang batu tradisional di China, para penyelidik telah membangunkan satu proses baharu yang bertujuan untuk menghasilkan kaolin mesra alam dan penggunaan rendah dengan keputihan >90%, saiz zarah <2 µm, dan kadar lulus >90%—dirujuk sebagai kaolin berkalsin berkualiti tinggi “Double-90”. Proses ini menggunakan pengisaran ultra halus + pengeringan semburan + pengkalsinan tanur berputar, dan menghasilkan bersama pasir pembinaan dan polialuminium ferik klorida. Prosesnya adalah seperti berikut:
- Gangue arang batu hancur awal dihantar untuk diasingkan. Pengasingan manual, pemisahan media berat dan pemisahan fotoelektrik digabungkan untuk membuang gangue dan pirit. Gangue yang diasingkan diproses selanjutnya menjadi pasir pembinaan.
- Gangue arang batu, dengan gangue dan pirit dibuang, dihantar untuk pengisaran. Selepas penghancuran, pengisaran, dan penyediaan buburan, bahan dikelaskan kepada buburan halus dan kasar. Bubur kasar dikembalikan untuk pengisaran ultrahalus, dan buburan halus menjalani pengisaran ultrahalus selanjutnya.
- Bubur gangue arang batu yang dikisar ultrahalus dihantar untuk penyingkiran besi. Asid tak organik digunakan untuk membuang surih besi dan titanium, dengan sedikit aluminium juga larut.
- Bubur yang dibuang besi ditapis, dipulpakan, dan disebarkan. Agen pemutih ditambah, diikuti dengan pengeringan semburan untuk mendapatkan serbuk gangue arang batu. Serbuk tersebut kemudiannya dikalsinasi menggunakan tanur berputar atau pengkalsinasan suspensi untuk menghasilkan kaolin "Double-90" yang memenuhi keputihan dan kehalusan yang diperlukan.
- Filtrat daripada penyingkiran besi mengandungi garam aluminium dan sedikit garam besi. Ia dikitar semula sebagai buburan suapan untuk pengisaran halus. Apabila kepekatan aluminium dan besi mencapai tahap yang diperlukan, ia menjalani pemendakan, penapisan, dan diproses menjadi campuran hidroksida aluminium dan besi. Campuran hidroksida selanjutnya dilarutkan asid, dipolimerkan, dan dikeringkan untuk menghasilkan polialuminium ferik klorida pepejal.
Proses ini tidak menghasilkan sisa buangan atau air sisa.
Kesimpulan
Menghasilkan kaolin daripada gangue arang batu merupakan cara yang matang dan berkesan untuk menggunakan sumber gangue arang batu. Menggunakan gangue arang batu sebagai bahan mentah untuk pengeluaran kaolin bukan sahaja meluaskan laluan penggunaan sumber tetapi juga menyediakan laluan baharu untuk transformasi perindustrian di kawasan pengeluaran arang batu. Ia juga memenuhi permintaan sumber kaolin dalam pembinaan ekonomi negara.
Khususnya, proses kaolin berasaskan gangue arang batu baharu dengan pelepasan sifar menawarkan manfaat alam sekitar, ekonomi dan sosial yang sangat baik. Promosi dan aplikasinya akan membuka prospek yang lebih luas untuk pembangunan industri penggunaan sumber gangue arang batu China.
"Terima kasih kerana membaca. Saya harap artikel saya membantu. Sila tinggalkan komen di bawah. Anda juga boleh menghubungi wakil pelanggan dalam talian Zelda untuk sebarang pertanyaan lanjut."
- Dihantar oleh Emily Chen