ดินขาวเป็นแร่ที่ไม่ใช่โลหะชนิดหนึ่ง ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแร่ดินเหนียวคาโอลิไนต์ มีสูตรทางเคมีคือ Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O ตามแหล่งกำเนิดทางธรณีวิทยา ดินขาวสามารถแบ่งออกเป็นดินขาวปฐมภูมิและดินขาวทุติยภูมิ และตามการใช้งานในอุตสาหกรรม สามารถแบ่งออกเป็นดินขาวแข็งและดินขาวอ่อน ในจำนวนนี้ ดินขาวจากถ่านหินเป็นดินขาวแข็งทั่วไปและส่วนใหญ่ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตดินขาวเผา ดินขาวอ่อนส่วนใหญ่หมายถึงดินขาวทุติยภูมิหรือดินขาวตะกอน ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิก กระดาษ และสารเคลือบ ส่วนดินขาวปนทราย ซึ่งมีทรายควอตซ์จำนวนมาก จะถูกนำไปใช้ในด้านต่างๆ ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์หลังจากการกำจัดทรายออกแล้ว.
ตามวิธีการแปรรูป ดินขาวสามารถแบ่งออกเป็น ดินขาวล้าง ดินขาวเผา และดินขาวดัดแปลง.
เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ ดินขาวจึงถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในหลากหลายสาขา รวมถึงเซรามิก กระดาษ สารเคลือบ ยาง พลาสติก วัสดุทนไฟ สารเคมีในชีวิตประจำวัน ปัจจัยการผลิตทางการเกษตร ไฟเบอร์กลาส ตัวเร่งปฏิกิริยา และยา.
กากถ่านหินเป็นของเสียที่เป็นของแข็งที่เกิดขึ้นระหว่างการทำเหมืองและการล้างถ่านหิน เป็นแร่ที่พบร่วมกับชั้นหินตะกอนที่มีถ่านหิน โดยมีองค์ประกอบแร่หลักคือเคโอลิไนต์และควอตซ์ โดยทั่วไปแล้วปริมาณเคโอลิไนต์จะอยู่ที่ประมาณ 701 ตัน ทำให้จัดเป็นเคโอลิไนต์ในกลุ่มถ่านหิน กากถ่านหินสามารถนำไปใช้ผลิตผลิตภัณฑ์เคโอลิไนต์ได้ โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์เคโอลิไนต์เผาคุณภาพสูง.
กากถ่านหินถูกกองทิ้งไว้เป็นของเสียอุตสาหกรรมจำนวนมากเป็นเวลานาน ทำให้เปลืองพื้นที่และก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม การแปรรูปกากถ่านหินให้เป็นผลิตภัณฑ์ดินขาวคุณภาพสูงไม่เพียงแต่จะช่วยแก้ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากกากถ่านหินเท่านั้น แต่ยังตอบสนองความต้องการของตลาดสำหรับดินขาว ก่อให้เกิดประโยชน์ทั้งด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจอีกด้วย.
เทคโนโลยีปัจจุบันสำหรับการผลิตดินขาวจากกากถ่านหิน
ประเทศจีนมีทรัพยากรเศษถ่านหินอุดมสมบูรณ์ แต่การมีสิ่งเจือปนอย่างเหล็ก ไทเทเนียม และคาร์บอนอินทรีย์ ทำให้การพัฒนาการผลิตดินขาวจากเศษถ่านหินมีข้อจำกัด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีความก้าวหน้าอย่างมากในการผลิตดินขาวจากเศษถ่านหิน กระบวนการผลิตหลักประกอบด้วย การเพิ่มคุณค่าแร่ การทำให้บริสุทธิ์ การแยกชั้น การบดละเอียด การเผา และการปรับปรุงพื้นผิว.
1. การเพิ่มคุณภาพและการทำให้บริสุทธิ์ของแร่
กระบวนการเพิ่มคุณภาพและทำให้บริสุทธิ์ของแร่เกี่ยวข้องกับการกำจัดแร่ที่ไม่ต้องการและแร่ที่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบ (เช่น ไพไรต์) ออกจากถ่านหินด้วยมือหรือเครื่องจักร เทคนิคที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การแยกด้วยตัวกลางหนักและการคัดแยกด้วยแสง จากนั้นจึงทำการบด การโม่ และการแยกด้วยแม่เหล็กแรงสูงเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนของเหล็ก ไทเทเนียม และควอตซ์ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบ.
2. การแยกชั้น
กระบวนการแยกชั้นใช้ประโยชน์จากโครงสร้างเป็นชั้นของผลึกเคโอลิไนต์ในกากถ่านหินและแรงยึดเหนี่ยวระหว่างชั้นที่อ่อนแอ มีการใช้วิธีทางกายภาพหรือทางเคมีเพื่อแยกเคโอลิไนต์ออกเป็นเกล็ดบางเฉียบ ปัจจุบัน วิธีการที่พัฒนาแล้ว ได้แก่ การบดเพื่อแยกชั้น การใช้เจ็ทความเร็วสูง และการแยกชั้นด้วยสารเคมี การเติมสารเคมีในระหว่างการบดช่วยให้แรงทางเคมีและแรงทางกลรวมกันเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างชั้นและกำจัดสิ่งเจือปนที่มีสี การตกตะกอน การเหวี่ยงแยก การแยกด้วยแม่เหล็ก หรือการฟอกสีในภายหลังจะช่วยปรับปรุงความขาวและความละเอียดของเคโอลิไนต์.
3. การเจียรแบบ Ultrafine
การบดละเอียดพิเศษของดินขาวเป็นขั้นตอนสำคัญในการแปรรูปขั้นสูงและเพิ่มมูลค่าเพิ่ม จุดประสงค์คือการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดของอนุภาคดินขาวอย่างมีนัยสำคัญ เพื่อปรับปรุงหรือเพิ่มคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีใหม่ ๆ ทำให้ดินขาวสามารถตอบสนองความต้องการของการใช้งานระดับสูงได้ อุปกรณ์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เครื่องบดลูกบอล เครื่องบดเรย์มอนด์ เครื่องบดแบบยุโรป และเครื่องบดเจ็ท โดยมักใช้ร่วมกับระบบกระจายตัว การแยกกลุ่ม และการคัดแยก เพื่อให้ได้ผงที่ละเอียด.
4. การเผาไหม้
กระบวนการเผาแร่เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่ผงกากถ่านหินหลังจากผ่านกระบวนการปรับปรุงคุณภาพ การแยกชั้น และการบด ที่อุณหภูมิเฉพาะ วัตถุประสงค์คือเพื่อกำจัดคาร์บอนอินทรีย์และแร่ธาตุอื่นๆ เพื่อปรับปรุงความขาวของดินขาว เพื่อกำจัดน้ำและหมู่ไฮดรอกซิลออกจากแร่เคโอลิไนต์เพื่อเพิ่มปริมาตรของรูพรุนและกิจกรรมทางเคมี และเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพ ดินขาวที่ผ่านการเผาแล้วสามารถนำไปใช้โดยตรงในด้านต่างๆ หรือแปรรูปเพิ่มเติมผ่านการปรับเปลี่ยนพื้นผิวและเทคนิคการผสมวัสดุได้.
5. การปรับเปลี่ยนพื้นผิว
การปรับปรุงพื้นผิวของดินขาวเกี่ยวข้องกับการบำบัดพื้นผิวของผงด้วยวิธีการทางกายภาพ ทางกล หรือทางเคมี ตามความต้องการใช้งาน เป้าหมายคือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีเพื่อให้ตรงกับความต้องการของวัสดุและเทคโนโลยีใหม่ๆ สารที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ สารเชื่อมประสานซิเลนและไททาเนต ดินขาวที่ได้รับการปรับปรุงแล้วมีการใช้งานในพลาสติก ยาง และสารเคลือบ
ปัจจุบัน การผลิตดินขาวจากกากถ่านหินประสบข้อจำกัดดังต่อไปนี้:
- ข้อกำหนดด้านองค์ประกอบทางเคมีที่เข้มงวดสำหรับกากถ่านหิน โดยต้องการกากถ่านหินที่มีเหล็กและไทเทเนียมต่ำเป็นวัตถุดิบ.
- การชะล้างด้วยกรดเข้มข้นสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดสิ่งเจือปนได้ แต่จะก่อให้เกิดน้ำเสียที่เป็นกรดปริมาณมาก ซึ่งสร้างภาระหนักต่อสิ่งแวดล้อม.
- ต้องมีการควบคุมกระบวนการอย่างเข้มงวด อุณหภูมิหรือระยะเวลาการเผาที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้ผลิตภัณฑ์เผามากเกินไปหรือน้อยเกินไป ส่งผลต่อความขาวและกิจกรรมทางเคมี.
กระบวนการใหม่ในการผลิตดินขาวจากกากถ่านหิน
เพื่อแก้ไขข้อจำกัดของการผลิตดินขาวจากกากถ่านหินแบบดั้งเดิมในประเทศจีน นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการใหม่ที่มุ่งเน้นการผลิตดินขาวที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ใช้ทรัพยากรน้อย มีความขาว >90% ขนาดอนุภาค <2 µm และอัตราการผ่าน >90% ซึ่งเรียกว่าดินขาวเผาคุณภาพสูง “Double-90” กระบวนการนี้ใช้การบดละเอียดพิเศษ + การอบแห้งแบบสเปรย์ + การเผาในเตาหมุน และได้ทรายก่อสร้างและโพลีอะลูมิเนียมเฟอร์ริกคลอไรด์ร่วมด้วย กระบวนการมีดังนี้:
- เศษถ่านหินที่บดแล้วในขั้นต้นจะถูกส่งไปคัดแยก โดยใช้การคัดแยกด้วยมือ การแยกด้วยตัวกลางหนัก และการแยกด้วยแสง เพื่อกำจัดเศษหินและแร่ไพไรต์ เศษหินที่แยกได้จะถูกนำไปแปรรูปเป็นทรายสำหรับงานก่อสร้างต่อไป.
- กากถ่านหินที่กำจัดสิ่งเจือปนและแร่ไพไรต์ออกแล้ว จะถูกส่งไปบด หลังจากบดละเอียดและเตรียมเป็นสารละลายแล้ว วัสดุจะถูกแยกออกเป็นสารละลายละเอียดและหยาบ สารละลายหยาบจะถูกส่งกลับไปบดละเอียดมากเป็นพิเศษ ส่วนสารละลายละเอียดจะถูกนำไปบดละเอียดมากเป็นพิเศษอีกครั้ง.
- กากถ่านหินที่บดละเอียดมากจะถูกส่งไปกำจัดเหล็ก โดยใช้กรดอนินทรีย์ในการกำจัดเหล็กและไทเทเนียมในปริมาณเล็กน้อย พร้อมทั้งอะลูมิเนียมจำนวนเล็กน้อยที่ละลายไปด้วย.
- สารละลายที่กำจัดเหล็กออกแล้วจะถูกกรอง บด และกระจายตัว จากนั้นเติมสารฟอกขาว ตามด้วยการอบแห้งแบบสเปรย์เพื่อให้ได้ผงกากถ่านหิน ผงดังกล่าวจะถูกเผาโดยใช้เตาเผาแบบหมุนหรือการเผาแบบแขวนลอยเพื่อผลิตดินขาว "ดับเบิล 90" ที่มีความขาวและความละเอียดตามที่ต้องการ.
- ของเหลวที่ได้จากการกำจัดเหล็กประกอบด้วยเกลืออะลูมิเนียมและเกลือเหล็กในปริมาณเล็กน้อย จะถูกนำกลับมาใช้เป็นสารละลายป้อนสำหรับการบดละเอียด เมื่อความเข้มข้นของอะลูมิเนียมและเหล็กถึงระดับที่ต้องการแล้ว จะผ่านกระบวนการตกตะกอน การกรอง และแปรรูปเป็นไฮดรอกไซด์ผสมของอะลูมิเนียมและเหล็ก จากนั้นไฮดรอกไซด์ผสมจะถูกชะล้างด้วยกรด ทำให้เกิดพอลิเมอร์ และทำให้แห้ง เพื่อผลิตเป็นโพลีอะลูมิเนียมเฟอร์ริกคลอไรด์ที่เป็นของแข็ง.
กระบวนการนี้ไม่ก่อให้เกิดของเสียหรือน้ำเสียใดๆ.
บทสรุป
การผลิตดินขาวจากกากถ่านหินเป็นวิธีการที่ได้มาตรฐานและมีประสิทธิภาพในการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรกากถ่านหิน การใช้กากถ่านหินเป็นวัตถุดิบในการผลิตดินขาวไม่เพียงแต่ขยายช่องทางการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรเท่านั้น แต่ยังเป็นเส้นทางใหม่สำหรับการเปลี่ยนแปลงทางอุตสาหกรรมในพื้นที่ผลิตถ่านหิน และยังตอบสนองความต้องการทรัพยากรดินขาวในการพัฒนาเศรษฐกิจของประเทศอีกด้วย.
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กระบวนการผลิตดินขาวจากกากถ่านหินแบบใหม่ที่ปราศจากมลพิษนั้น มีประโยชน์อย่างมากต่อสิ่งแวดล้อม เศรษฐกิจ และสังคม การส่งเสริมและการประยุกต์ใช้กระบวนการนี้จะเปิดโอกาสที่กว้างขึ้นสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมการใช้ประโยชน์จากกากถ่านหินของจีน.
ขอบคุณที่อ่านนะคะ หวังว่าบทความของฉันจะเป็นประโยชน์นะคะ แสดงความคิดเห็นไว้ด้านล่างได้เลยค่ะ หรือหากมีข้อสงสัยเพิ่มเติม สามารถติดต่อตัวแทนฝ่ายบริการลูกค้าออนไลน์ของ Zelda ได้ค่ะ
— โพสต์โดย เอมิลี่ เฉิน