[ჰუატეს მინერალური დამუშავების ენციკლოპედია] კაოლინის საიდუმლოებების გამოვლენა: ნიადაგიდან მაღალტექნოლოგიურ მასალებად გარდაქმნის შესანიშნავი გზა

[ჰუატეს მინერალური დამუშავების ენციკლოპედია] კაოლინის საიდუმლოებების გამოვლენა: ნიადაგიდან მაღალტექნოლოგიურ მასალებად გარდაქმნის შესანიშნავი გზა

კაოლინი არის არამეტალური მინერალი, თიხისა და თიხნარი ქანის სახეობა, რომელიც ძირითადად შედგებაკაოლინიტის თიხის მინერალები. თეთრი და ნაზი ნიადაგის გამო, მას დოლომიტურ ნიადაგსაც უწოდებენ. მას სახელი ძიანსის პროვინციის ქალაქ ძინდეჟენის სოფელ გაოლინგის მიხედვით დაერქვა. მისი სუფთა კაოლინი თეთრი, ნაზი, რბილი და მიწისებრი ხასიათისაა და კარგი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები აქვს, როგორიცაა პლასტიურობა და ცეცხლგამძლეობა. მისი მინერალური შემადგენლობა ძირითადად კაოლინიტის, ჰალოიზიტის, ჰიდრომიკის, ილიტის, მონტმორილონიტის, კვარცის, ფელდშპატის და სხვა მინერალებისგან შედგება.

კაოლინი ბუნებაში გავრცელებული და ძალიან მნიშვნელოვანი თიხის მინერალია. იგი წარმოიქმნება ფელდშპატის ან სხვა სილიკატური მინერალების გამოფიტვით მაგმატურ და მეტამორფულ ქანებში, ტუტე და ტუტემიწა ლითონების არმქონე მჟავე გარემოში.

01 კლასიფიკაცია

ნიადაგის კლასიფიკაცია

ბუნებაში კაოლინის შემადგენლობაში შემავალი მინერალები ძირითადად იყოფა თიხის მინერალებად და არათიხოვან მინერალებად. მათ შორის თიხის მინერალები ძირითადად მოიცავს კაოლინიტის მინერალებს და მცირე რაოდენობით მონტმორილონიტს, ქარსს და ქლორიტს; არათიხოვან მინერალებს ძირითადად მიეკუთვნება ფელდშპატი, კვარცი და ჰიდრატირებული მინერალები, ასევე ზოგიერთი რკინის მინერალი, როგორიცაა ჰემატიტი და როზიტი, რკინის მადანი, ლიმონიტი და ა.შ., ტიტანის მინერალები, როგორიცაა რუტილი და ა.შ. და ორგანული ნივთიერებები, როგორიცაა მცენარეული ბოჭკოები და ა.შ. ძირითადად თიხის მინერალები განსაზღვრავენ კაოლინის თვისებებს.

მიზეზების კლასიფიკაცია

კაოლინის საბადოების წარმოშობისა და მინერალიზაციის გეოლოგიის, გეოგრაფიული პირობების, საბადოების მასშტაბის, მადნის მორფოლოგიისა და გავრცელების მახასიათებლების, სხვადასხვა მინერალიზაციის პროცესებში ასახული მადნის მასალის კომპონენტების მიხედვით, „კაოლინის მაღაროს გეოლოგიური კვლევის კოდექსი“ ჩინეთის კაოლინის საბადოებს სამ ტიპად და ექვს ქვეტიპად დაყოფს.

ამინდის ტიპი:ის ასევე იყოფა ამინდის გამოფიტვის ნარჩენ ქვეტიპად და ამინდის გამორეცხვის ქვეტიპად.

ჰიდროთერმული ცვლილების ტიპი:იგი შემდგომში იყოფა ჰიდროთერმული ცვლილების ქვეტიპად და თანამედროვე ცხელი წყაროების ცვლილების ქვეტიპად.

დანალექი ტიპი:ის იყოფა დანალექ და დანალექ-გამოფიტვის ქვეტიპებად და კაოლინიტურ თიხქვის ქვეტიპად ნახშირბადის შემცველ ფენებში.

სამრეწველო ტიპი

კაოლინის საბადოების გენეზის მიხედვით, „კაოლინის მაღაროს გეოლოგიური კვლევის სპეციფიკაციები“ ჩინეთის კაოლინის საბადოებს სამ ტიპად და ექვს ქვეტიპად ყოფს მინერალიზაციის გეოლოგიის, გეოგრაფიული პირობების, საბადოს მასშტაბის, მადნის მორფოლოგიისა და გავრცელების მახასიათებლების, ასევე მადნის მასალის კომპონენტების განსხვავებების მიხედვით, რაც ასახულია სხვადასხვა მინერალიზაციის პროცესებში. მათი ტექსტურის, პლასტიურობისა და ქვიშის მასური წილის მიხედვით, ისინი იყოფა სამ ტიპად:

რთულიკაოლინი: მაგარი და არაპლასტმასი, დაქუცმაცებისა და დაფქვის შემდეგ პლასტმასი ხდება.

რბილიკაოლინი:რბილი, მაღალი პლასტიურობით, ქვიშიანი მასის ფრაქცია <50%.

სენდიკაოლინი:რბილი ტექსტურა, სუსტი პლასტიურობა, ქვიშის მასური წილი > 50%.

02 წარმოშობა

ჩინეთის კაოლინის მინერალური რესურსები მსოფლიოში ერთ-ერთ წამყვან ადგილს იკავებს 267 დადასტურებული მინერალური საბადოთი და 2.91 მილიარდი ტონა დადასტურებული მარაგით. მათ შორის: ჩემი ქვეყნის არა-ქვანახშირის სამშენებლო კაოლინის რესურსები მსოფლიოში მეხუთე ადგილზეა. დადასტურებული მარაგები 1.468 მილიარდ ტონას შეადგენს, ძირითადად კონცენტრირებულია გუანდუნგის, შენსის, ფუძიანის, ძიანსის, ჰუნანის და ძიანსუს პროვინციებში, რაც ქვეყნის მთლიანი მარაგების 84.55%-ს შეადგენს; ჩინეთის ქვანახშირის შემცველი სამშენებლო კაოლინის (კაოლინიტის) მარაგები მსოფლიოში პირველ ადგილზეა 1.442 მილიარდი ტონა დადასტურებული მარაგებით, ძირითადად განლაგებულია დატონგში, ჰუაირენში, შუოჯოუში, შანქსიში, ჯუნგარში, ვუდაში, შიდა მონღოლეთში, ჰუაიბეიში, ანჰუიში, ჰანჩენგში, შენსში და ა.შ., რომელთა შორის ყველაზე მეტი რესურსი შიდა მონღოლეთში მდებარე ჯუნგარის ქვანახშირის საბადოს აქვს.

ჩინეთში კაოლინის ხუთი ძირითადი საბადოა:

(1) ჯიეპაის ქალაქი, ჰენგიანგის ოლქი, ჰუნანის პროვინცია, მდიდარია მინერალური რესურსებით. კაოლინის, ნეფელინის, ფელდშპატისა და კვარცის მარაგი 200 მილიონ ტონას აღწევს და აქ თითქმის 40 სამთო და მინერალური გადამამუშავებელი კომპანიაა. დაპაილინგის სამთო არეალს (ძირითადად კაოლინის მაღაროები) 80 მილიონი ტონა მარაგი აქვს, რაც აზიაში პირველ ადგილზეა. ქალაქის წლიური სამთომოპოვებითი მოცულობა 500 000 ტონას აღემატება, რაც მთელი ქვეყნის მასშტაბით ასობით კერამიკულ ქარხანას ამარაგებს.

(2) კაოლინი მაომინგის რაიონში. მაომინგის აუზში არსებული კაოლინის მინერალი დანალექი ქანის მიერ გამოფიტული ელუვიური ქვეტიპის საბადოა. მისი კვარცის და სხვა ქვიშის შემცველობა 50%-ზე მეტია, ამიტომ მას ქვიშიანი კაოლინის მინერალს უწოდებენ. წარმოშობის თვალსაზრისით, მაომინგის კაოლინმა გაიარა ამინდის ნარჩენების სამი ეტაპი - ტრანსპორტირება და თვითდაფქვა - და შემდეგ ამინდის დამუშავება. კაოლინი მთლიანად გამოფიტულია, ხოლო ვაფლები ძირითადად მონოლითურია, წვრილი ნაწილაკების ზომის. ძირითადად გამოიყენება ქაღალდის დასამზადებლად საფარების ნედლეულად.

(3) ლონგიანის კაოლინი არის ამინდის შედეგად წარმოქმნილი ნარჩენი კაოლინის საბადო. ვინაიდან რკინის შემცველობა 0.3%-ზე ნაკლებია, ტიტანი 0.02%-ზე ნაკლებია და შეიცავს გარკვეული რაოდენობის დაბალი ტემპერატურის გამხსნელ ელემენტს (Li2O), ის იდეალური ნედლეულია ელექტრო ფაიფურისთვის, მაღალი დონის ყოველდღიური გამოყენებისთვის და მხატვრული ფაიფურისთვის.

(4) სუჯოუ იანგშანის კაოლინი, ეს საბადო ჰიდროთერმული ცვლილების კაოლინია.სუჯოუ იანგშანის ტალახის ქიმიური შემადგენლობა სუფთა ტექსტურით ძალიან ახლოსაა კაოლინიტის თეორიულ შემადგენლობასთან. Al2O3-ის შემცველობა შეიძლება იყოს დაახლოებით 39.0%-მდე, თეთრი ფერისა და წვრილი ნაწილაკებით. ძირითადად გამოიყენება კატალიზატორის მატარებლებისა და ქიმიური ნედლეულის სახით.

(5) ჰეპუ კაოლინი. ეს არის ამინდის შედეგად წარმოქმნილი ნარჩენი კაოლინის საბადო. ძირითადად გამოიყენება სამშენებლო კერამიკის ნედლეულად.

(6) ჩრდილოეთის ნახშირის სერიის კაოლინი. ეს არის დანალექი კაოლინიტი, რომელიც ძირითადად გავრცელებულია ჩემი ქვეყნის ქვანახშირის მწარმოებელ რაიონებში და შეიძლება გამოყენებულ იქნას მშენებლობაში, საფარებში, საღებავებსა და ქაღალდის დამზადების საფარებში - ქვანახშირზე დაფუძნებულ ნიადაგში.

ზემოთ ხსენებული ექვსი ძირითადი წარმოების არეალი ჩინეთის წარმოების 80%-ზე მეტს შეადგენს და ასევე მნიშვნელოვანი წარმომადგენლები არიან რესურსების ტიპების თვალსაზრისით.

03Use

კაოლინს ფართო გამოყენება აქვს, ძირითადად მისი პლასტიურობის, ადჰეზიის, გარკვეული მშრალი სიმტკიცის, შედუღების თვისებებისა და გამოწვის შემდგომი სითეთრის გამო, რაც მას კერამიკის წარმოებისთვის მთავარ ნედლეულად აქცევს; ის არის თეთრი, რბილი, ადვილად დისპერსიული და ადსორბციული. მისი შესანიშნავი დამუშავების თვისებები, როგორიცაა ქიმიური თვისებები და ქიმიური შემთხვევითობა, მას ფართოდ იყენებს ქაღალდის ინდუსტრიაში. გარდა ამისა, კაოლინი ასევე ფართოდ გამოიყენება სამრეწველო სექტორებში, როგორიცაა რეზინი, პლასტმასი, ცეცხლგამძლე მასალები და ნავთობგადამუშავება, ასევე სოფლის მეურნეობისა და ეროვნული თავდაცვის უახლეს ტექნოლოგიებში. ძირითადად გამოიყენება კერამიკული მრეწველობის, საფარების, ცეცხლგამძლე მასალების, ქაღალდის დამზადების, საღებავების, რეზინის, მაღალი ხარისხის ფაიფურის, მავთულხლართებისა და კაბელების, სამრეწველო პლასტმასის, ქიმიური მრეწველობის შემავსებლების, მელნების, კვების, კოსმეტიკის, მედიკამენტების და ა.შ., ცვლის ლითოპონს და ტიტანის ნაწილს საღებავებსა და საფარებში, თეთრ ფხვნილსა და სხვა ძვირადღირებულ მასალებში.

04 დამუშავების ტექნოლოგია

კაოლინში არათიხოვანი მინერალებისა და ორგანული ნივთიერებების, როგორიცაა კვარცი, ფელდშპატი, ქარსი, რკინის მინერალები, ტიტანის მინერალები და ა.შ., გამოსაცალკევებლად და სხვადასხვა სამრეწველო დარგის საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად კაოლინის პროდუქტების წარმოებისთვის, კაოლინის გასაწმენდად და მინარევების მოსაშორებლად გრავიტაციული გამოყოფის, ფლოტაციის, მაგნიტური გამოყოფის და ა.შ. გამოყენების გარდა, ზოგჯერ აუცილებელია ღრმა დამუშავების მეთოდების გამოყენება, როგორიცაა ქიმიური გაუფერულება, ულტრაწვრილი აქერცვლა, კალცინაცია და ზედაპირის მოდიფიკაცია.

(1) ჰიდრავლიკური კლასიფიკაცია

ჰიდრავლიკური კლასიფიკაცია მოიცავს სპირალურ კლასიფიკაციას (+1 მმ მსხვილი ქვიშის გამოყოფა), სალექარი ავზის კლასიფიკაციას (+0.053 მმ წვრილი ქვიშის გამოყოფა), ჰიდროციკლონის კლასიფიკაციას (-0.053 მმ წვრილი ქვიშის გამოყოფა), ცენტრიდანული კლასიფიკატორის ან მცირე დიამეტრის ჰიდროციკლონის კლასიფიკაციას (0.002-0.010 მმ ულტრაწვრილი ნაწილაკების კლასიფიკაციისთვის).

(2) მაღალი გრადიენტის მაგნიტური გამოყოფა

1600 კამ/მ-ზე მეტი მაგნიტური ველის სიძლიერე წარმოიქმნება მაგნიტური კონცენტრატორის გამოყენებით, კაოლინიდან Fe2O3-ის და TiO2-ის მოსაშორებლად და ქაღალდის საფარებისა და მაღალი ხარისხის კერამიკული ნედლეულის მისაღებად.

(3) შერჩევითი ფლოკულაცია

ფლოკულანტების დამატებით, ისეთი მინარევები, როგორიცაა წვრილმარცვლოვანი კვარცი, პირიტი, ალუნიტი და ა.შ., შერჩევით გამოიყოფა პირით დაფარული კაოლინის მისაღებად. ხშირად გამოყენებული ფლოკულანტებია ნატრიუმის ჰექსამეტაფოსფატი, ამონიუმის პოლიაკრილამიდი, წყლის მინა და ა.შ.

(4) ქიმიური გათეთრება

ლიმონიტში და კაოლინში ჰემატიტში მაღალვალენტიანი რკინის ხსნად ფეროვან რკინამდე აღსადგენად, ემატება მათეთრებელი საშუალებები, როგორიცაა სადაზღვევო ფხვნილი, ან ოქსიდანტები პირიტისა და საღებავი მინარევების დასაჟანგავად, რათა გაუმჯობესდეს კაოლინის სითეთრე.

(5) პილინგი

ფანტელების დასაფქვავ მანქანაში გამოიყენება საშუალო ზომის წვრილმარცვლოვანი ბურთულები დაფქვის ეფექტის მისაღებად, რის შედეგადაც კაოლინის აგრეგატის ნაწილაკები თხელ კრისტალებად გამოიყოფა, რაც იწვევს პირით დაფარულ კაოლინის წარმოქმნას, რომლის ნაწილაკების ზომა 2 მკმ-ზე ნაკლებია და მისი შემცველობა 90%-ზე მეტია.

(6) კალცინაცია

800-1000℃-ზე კალცინაციისას კაოლინი კარგავს წყალს, ხდება ფაზური ტრანსფორმაცია და ზოგიერთი მინარევი აქროლებს, რაც აუმჯობესებს კაოლინის სითეთრეს და იზოლაციას და გამოიყენება კაბელების, რეზინისა და პლასტმასის შემავსებლების წარმოებისთვის. კალცინაცია ნახშირზე დაფუძნებული (მყარი) კაოლინის დამუშავების აუცილებელი მეთოდია.

(7) ზედაპირის მოდიფიკაცია

კაოლინის თიხა დაფარულია შემაერთებელი აგენტით და ა.შ., რათა გაიზარდოს პლასტმასის რეზინაში დამატებული კაოლინის თიხის რაოდენობა და გამოიყენება რეზინისა და პლასტმასის კაოლინის თიხის შემავსებლების დასამუშავებლად.

მათ შორის, მაგნიტური გამოყოფა არის ფიზიკური მინერალური გამოყოფის მეთოდი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება მინერალური გადამუშავების სფეროში. მისი ძირითადი პრინციპია თავად მინერალების მაგნიტური განსხვავებების გამოყენება გამოყოფის მისაღწევად. მინერალების მაგნიტიზებული თვისებების მიხედვით, მაგნიტური გამოყოფა შეიძლება დაიყოს ძლიერ მაგნიტურ გამოყოფად, სუსტ მაგნიტურ გამოყოფად, უკუმაგნიტურ გამოყოფად და მაღალი გრადიენტის მაგნიტურ გამოყოფად, სხვადასხვა მინერალის საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად. მინერალური გადამუშავების მოწყობილობა ძირითადად მოიცავს ფირფიტოვან მაგნიტურ გამომყოფებს, ვერტიკალურ რგოლურ მაღალ გრადიენტიან მაგნიტურ გამომყოფებს, ელექტრომაგნიტურ სუსპენზიურ მაღალ გრადიენტიან მაგნიტურ გამომყოფებს, დაბალი ტემპერატურის ზეგამტარ მაგნიტურ გამომყოფებს და ა.შ.

05 მინერალური გადამუშავების გამოყენების შემთხვევები

პროცესი 1: უცხოური კაოლინის თიხის მაგალითის სახით, ამ ნიმუშში ძირითადი მინარევებია რკინის ოქსიდი, ტიტანის ოქსიდი და რკინის სილიკატი. ნედლ მადანში Fe2O3-ის და TiO2-ის მინარევების შემცველობა შესაბამისად 0.89% და 0.17%-ია, ხოლო სითეთრე 67.29%-ს აღწევს.

ამ მინარევების ეფექტურად მოსაშორებლად, ჩვენ განვსაზღვრეთ შემდეგი ტესტირების გეგმა: პირველ რიგში, ნედლი მადნის გატარება ელექტრომაგნიტური სუსპენზიის მაგნიტურ სეპარატორში ორი მაგნიტური გამოყოფის პროცესისთვის - უხეში გამოყოფა და წვრილი გამოყოფა, მინარევების თავიდანვე უმეტესობის მოსაშორებლად. შემდეგ, მიღებული კონცენტრატი დამატებით იწმინდება ზეგამტარი მაგნიტური სეპარატორის მეშვეობით, რათა კიდევ უფრო შემცირდეს მინარევების შემცველობა და გაუმჯობესდეს კაოლინის ხარისხი.

ტესტის ნაკადის დიაგრამა

ტესტის შედეგებიდან ჩანს, რომ ნედლი მადნის გამოყოფა შესაძლებელია ელექტრომაგნიტური სუსპენზიის + ელექტრომაგნიტური სუსპენზიის + ზეგამტარი მაგნიტური გამოყოფის გამოყენებით, რათა მივიღოთ კაოლინის კონცენტრატის პროდუქტი Fe2O3 0.35%-იანი და სითეთრის 87.52%-იანი შემცველობით.

პროცესი 2:ნედლი მადანი გადის ზეგამტარ 5T მაგნიტურ გამოყოფას. ტესტირების პროცესი ნაჩვენებია ნახაზ 2-ში, ხოლო ტესტის შედეგები - ცხრილ 2-ში.

სურ. 2. გამდიდრების ექსპერიმენტული ნაკადი

ნედლი მადანი დაექვემდებარა ზეგამტარ 5T მაგნიტურ გამოყოფას, რათა მიღებულ იქნას კაოლინის კონცენტრატის პროდუქტი, რომელიც შეიცავს Fe2O3 0.40%, Al2O3 22.92%, SiO2 68.78%, TiO2 0.10%, CaO 1.90%, სითეთრეს 86.97% და მოსავლიანობას 90.90%.

როგორც მრავალფუნქციური სამრეწველო ნედლეული, კაოლინს ფართო გამოყენების პერსპექტივები აქვს. მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების უწყვეტი განვითარებისა და ინდუსტრიის მდგრადი განვითარების წყალობით, კაოლინი მნიშვნელოვან როლს შეასრულებს სხვა სფეროებში. მომავალში, ჩვენ მოუთმენლად ველით კაოლინის გამოყენების სფეროს შემდგომ გაფართოებას უფრო სიღრმისეული კვლევისა და ტექნოლოგიური ინოვაციების გზით, უფრო ეფექტური და მდგრადი გამოყენების მიღწევით და ადამიანის საზოგადოების განვითარებაში უფრო დიდი წვლილის შეტანით. ამავდროულად, ყურადღება უნდა მივაქციოთ კაოლინის მოპოვებისა და გადამუშავების დროს წარმოქმნილ გარემოსდაცვით პრობლემებსაც და მივიღოთ აქტიური ზომები იმის უზრუნველსაყოფად, რომ კაოლინის რესურსების რაციონალური განვითარება კოორდინირებული იყოს ეკოლოგიური გარემოს დაცვასთან.