[สารานุกรมการแปรรูปแร่ของ Huate] เผยความลับของดินขาว: การเปลี่ยนแปลงอันงดงามจากดินสู่วัสดุไฮเทค

[สารานุกรมการแปรรูปแร่ของ Huate] เผยความลับของดินขาว: การเปลี่ยนแปลงอันงดงามจากดินสู่วัสดุไฮเทค

คาโอลิน เป็นแร่ที่ไม่ใช่โลหะ เป็นดินเหนียวและหินดินเหนียวชนิดหนึ่ง ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยแร่ดินเหนียวเคโอลิไนต์ เนื่องจากมีสีขาวและละเอียด จึงเรียกอีกชื่อว่าดินโดโลไมต์ ชื่อนี้ตั้งตามชื่อหมู่บ้านเกาหลิง เมืองจิงเต๋อเจิ้น มณฑลเจียงซี เคโอลิไนต์บริสุทธิ์มีสีขาว ละเอียด นุ่ม และเหมือนดิน มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ดี เช่น ความยืดหยุ่นและความทนไฟ องค์ประกอบแร่หลักประกอบด้วยเคโอลิไนต์ ฮัลลอยไซต์ ไฮโดรไมกา อิลไลต์ มอนต์มอริลโลไนต์ ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ และแร่ธาตุอื่นๆ

คาโอลินเป็นแร่ดินเหนียวที่พบได้ทั่วไปและมีความสำคัญมากในธรรมชาติ เกิดจากการผุพังของเฟลด์สปาร์หรือแร่ซิลิเกตอื่นๆ ในหินอัคนีและหินแปรในสภาวะที่เป็นกรด โดยปราศจากโลหะอัลคาไลน์และโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

01 การจำแนกประเภท

การจำแนกประเภทดิน

แร่ธาตุที่พบในดินขาวตามธรรมชาติส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นแร่ดินเหนียวและแร่ที่ไม่ใช่ดินเหนียว โดยแร่ดินเหนียวส่วนใหญ่ได้แก่ แร่เคโอลิไนต์ และแร่ชนิดอื่นๆ เช่น มอนต์มอริลโลไนต์ ไมกา และคลอไรต์ ส่วนแร่ที่ไม่ใช่ดินเหนียวส่วนใหญ่ได้แก่ เฟลด์สปาร์ ควอตซ์ และแร่ไฮเดรต รวมถึงแร่เหล็กบางชนิด เช่น ฮีมาไทต์และโรไซต์ แร่เหล็ก ไลโมไนต์ เป็นต้น แร่ไทเทเนียม เช่น รูไทล์ เป็นต้น และสารอินทรีย์ เช่น เส้นใยพืช เป็นต้น คุณสมบัติของดินขาวนั้นส่วนใหญ่เกิดจากแร่ดินเหนียวเป็นหลัก

การจำแนกสาเหตุ

โดยพิจารณาจากแหล่งกำเนิดของแหล่งแร่เคโอไลน์ และความแตกต่างในด้านธรณีวิทยาการเกิดแร่ สภาพทางภูมิศาสตร์ ขนาดของแหล่งแร่ รูปร่างของแหล่งแร่ และลักษณะการเกิด รวมถึงองค์ประกอบของแร่ที่สะท้อนให้เห็นในกระบวนการเกิดแร่ที่แตกต่างกัน "ประมวลกฎหมายสำรวจธรณีวิทยาเหมืองแร่เคโอไลน์" จะแบ่งแหล่งแร่เคโอไลน์ของจีนออกเป็น 3 ประเภท และ 6 ประเภทย่อย

ประเภทการผุกร่อน:นอกจากนี้ยังแบ่งย่อยออกเป็นประเภทตกค้างจากการผุกร่อนและประเภทการชะล้างจากการผุกร่อนอีกด้วย

ประเภทการเปลี่ยนแปลงทางความร้อนใต้ดิน:นอกจากนี้ยังแบ่งย่อยออกเป็นประเภทการเปลี่ยนแปลงทางความร้อนใต้ดินและประเภทการเปลี่ยนแปลงจากน้ำพุร้อนสมัยใหม่

ประเภทตะกอน:โดยแบ่งออกเป็นประเภทตะกอนและประเภทตะกอนผุกร่อน และประเภทหินดินเหนียวเคโอลิไนต์ในชั้นหินที่มีถ่านหิน

ประเภทอุตสาหกรรม

โดยอิงจากกำเนิดของแหล่งแร่เคโอไลน์ "ข้อกำหนดทางธรณีวิทยาสำหรับการสำรวจเหมืองแร่เคโอไลน์" แบ่งแหล่งแร่เคโอไลน์ของจีนออกเป็น 3 ประเภท และ 6 ประเภทย่อย ตามความแตกต่างในด้านธรณีวิทยาการเกิดแร่ สภาพทางภูมิศาสตร์ ขนาดของแหล่งแร่ รูปร่างและลักษณะการเกิดของแหล่งแร่ และองค์ประกอบของแร่ที่สะท้อนจากกระบวนการเกิดแร่ที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ยังแบ่งตามเนื้อสัมผัส ความยืดหยุ่น และสัดส่วนมวลของทราย ออกเป็น 3 ประเภท:

แข็งคาโอลิน: มีลักษณะแข็งและไม่ใช่พลาสติก แต่จะกลายเป็นพลาสติกหลังจากถูกบดและตำ

อ่อนนุ่มคาโอลิน:อ่อนนุ่ม มีความยืดหยุ่นสูง มีสัดส่วนมวลเป็นทรายน้อยกว่า 50%

แซนดี้คาโอลิน:เนื้อสัมผัสอ่อนนุ่ม ความยืดหยุ่นต่ำ สัดส่วนมวลของทรายมากกว่า 50%

02 ต้นทาง

ทรัพยากรแร่เคโอไลน์ของจีนติดอันดับต้นๆ ของโลก โดยมีแหล่งแร่ที่พิสูจน์แล้ว 267 แห่ง และปริมาณสำรองที่พิสูจน์แล้ว 2.91 พันล้านตัน ในจำนวนนี้: ทรัพยากรเคโอไลน์ก่อสร้างที่ไม่ใช่ถ่านหินของจีนอยู่ในอันดับที่ 5 ของโลก โดยมีปริมาณสำรองที่พิสูจน์แล้ว 1.468 พันล้านตัน ส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในมณฑลกวางตุ้ง ส่านซี ฝูเจี้ยน เจียงซี หูหนาน และเจียงซู คิดเป็น 84.55% ของปริมาณสำรองทั้งหมดของประเทศ ส่วนทรัพยากรเคโอไลน์ก่อสร้าง (เคโอไลต์) ที่มีถ่านหินของจีนอยู่ในอันดับที่ 1 ของโลก โดยมีปริมาณสำรองที่พิสูจน์แล้ว 1.442 พันล้านตัน ส่วนใหญ่กระจายอยู่ในต้าถง ฮวาเหริน ซั่วโจว ซานซี จุงการ์ อู่ต้า มองโกเลียใน ฮวาเป่ย อานฮุย ฮั่นเฉิง ส่านซี เป็นต้น โดยแหล่งถ่านหินจุงการ์ในมองโกเลียในมีทรัพยากรมากที่สุด

ในประเทศจีนมีแหล่งแร่เคโอไลน์ที่สำคัญ 5 แห่ง ได้แก่:

(1) เมืองเจียปาย อำเภอเหิงหยาง มณฑลหูหนาน อุดมไปด้วยทรัพยากรแร่ธาตุ ปริมาณสำรองของแร่เคโอไลน์ เนเฟลีน เฟลด์สปาร์ และควอตซ์ มีมากถึง 200 ล้านตัน และมีบริษัทเหมืองแร่และแปรรูปแร่เกือบ 40 แห่ง พื้นที่เหมืองแร่ต้าปายหลิง (ส่วนใหญ่เป็นเหมืองแร่เคโอไลน์) มีปริมาณสำรองในเหมืองเดียวถึง 80 ล้านตัน ซึ่งครองอันดับหนึ่งในเอเชีย ผลผลิตจากการทำเหมืองในเมืองนี้มีมากกว่า 500,000 ตันต่อปี ซึ่งส่งให้กับโรงงานเซรามิกหลายร้อยแห่งทั่วประเทศ

(2) ดินขาวในพื้นที่หม่าหมิง แร่เคโอไลน์ในแอ่งหม่าหมิงเป็นหินตะกอนผุพังประเภทตะกอนน้ำพา มีปริมาณควอตซ์และทรายอื่นๆ มากกว่า 50% จึงเรียกว่าแร่เคโอไลน์ทราย ในแง่ของแหล่งกำเนิด เคโอไลน์หม่าหมิงผ่านกระบวนการผุพังสามขั้นตอน ได้แก่ การขนส่ง การบดเอง และการผุพัง เคโอไลน์จึงผุพังอย่างสมบูรณ์ และแผ่นเคโอไลน์ส่วนใหญ่เป็นเนื้อเดียวกัน มีขนาดอนุภาคละเอียด ส่วนใหญ่ใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับเคลือบผิวในอุตสาหกรรมกระดาษ

(3) ดินขาวหลงหยานเป็นแหล่งสะสมดินขาวที่ผุพัง เนื่องจากมีปริมาณเหล็กน้อยกว่า 0.3% ไทเทเนียมน้อยกว่า 0.02% และมีธาตุตัวทำละลายอุณหภูมิต่ำ (Li2O) อยู่จำนวนหนึ่ง จึงเป็นวัตถุดิบที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับเครื่องเคลือบไฟฟ้า เครื่องใช้ในชีวิตประจำวันระดับไฮเอนด์ และเครื่องเคลือบศิลปะ

(4) ดินขาวซูโจวหยางซาน แหล่งสะสมนี้เป็นดินขาวที่เกิดจากการแปรสภาพด้วยความร้อนใต้ดินโคลนหยางซานจากซูโจวที่มีเนื้อสัมผัสบริสุทธิ์ มีองค์ประกอบทางเคมีใกล้เคียงกับองค์ประกอบทางทฤษฎีของเคโอลิไนต์มาก ปริมาณ Al2O3 อาจสูงถึงประมาณ 39.0% มีสีขาวและอนุภาคละเอียด ส่วนใหญ่ใช้เป็นตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยาและวัตถุดิบทางเคมี

(5) เหอผู่ดินขาว เป็นแร่เคโอไลน์ที่ผุกร่อนและตกค้างอยู่ ส่วนใหญ่ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเครื่องปั้นดินเผา

(6) ถ่านหินชุดเหนือ คาโอลิน เป็นแร่เคโอลิไนต์ชนิดตะกอน ซึ่งส่วนใหญ่กระจายอยู่ในพื้นที่ผลิตถ่านหินของประเทศ และสามารถนำไปใช้ในการก่อสร้าง การเคลือบผิว สี และการเคลือบกระดาษได้ โดยเป็นดินที่มาจากถ่านหิน

พื้นที่การผลิตหลักทั้งหกที่กล่าวมาข้างต้นนั้นคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 80% ของผลผลิตทั้งหมดของจีน และยังเป็นตัวแทนหลักในแง่ของประเภททรัพยากรอีกด้วย

03ยูse

ดินขาวมีประโยชน์ใช้สอยหลากหลาย เนื่องจากคุณสมบัติเด่นด้านความยืดหยุ่น การยึดเกาะ ความแข็งแรงเมื่อแห้ง คุณสมบัติการเผาผนึก และความขาวหลังการเผา ทำให้เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตเซรามิก มีลักษณะสีขาว อ่อนนุ่ม กระจายตัวได้ดี และดูดซับได้ดี คุณสมบัติทางเคมีและคุณสมบัติทางเคมีที่ไม่จำเพาะเจาะจงทำให้ดินขาวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมกระดาษ นอกจากนี้ ดินขาวยังถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยาง พลาสติก วัสดุทนไฟ และการกลั่นปิโตรเลียม รวมถึงเทคโนโลยีล้ำสมัยในด้านการเกษตรและการป้องกันประเทศ โดยส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิก สารเคลือบ วัสดุทนไฟ การผลิตกระดาษ สี ยาง เครื่องเคลือบดินเผาคุณภาพสูง สายไฟและสายเคเบิล พลาสติกอุตสาหกรรม สารเติมแต่งในอุตสาหกรรมเคมี หมึกพิมพ์ อาหาร เครื่องสำอาง ยา ฯลฯ ใช้แทนลิโทโพนและไทเทเนียมบางส่วนในสีและสารเคลือบ ใช้เป็นผงสีขาวและวัสดุราคาแพงอื่นๆ

04 เทคโนโลยีการประมวลผล

เพื่อแยกแร่ธาตุที่ไม่ใช่ดินเหนียวและสารอินทรีย์ เช่น ควอตซ์ เฟลด์สปาร์ ไมกา แร่เหล็ก แร่ไทเทเนียม ฯลฯ ออกจากดินขาว และผลิตผลิตภัณฑ์ดินขาวที่สามารถตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมต่างๆ นอกจากการใช้การแยกด้วยแรงโน้มถ่วง การลอยตัว การแยกด้วยแม่เหล็ก ฯลฯ เพื่อทำให้ดินขาวบริสุทธิ์และกำจัดสิ่งเจือปนแล้ว บางครั้งยังจำเป็นต้องใช้วิธีการแปรรูปขั้นสูง เช่น การฟอกสีทางเคมี การบดละเอียด การเผา และการปรับเปลี่ยนพื้นผิว เพื่อปรับปรุงคุณภาพของดินขาวด้วย

(1) การจำแนกประเภทไฮดรอลิก

การคัดแยกด้วยระบบไฮดรอลิก ได้แก่ การคัดแยกแบบเกลียว (การแยกทรายหยาบขนาด +1 มม.) การคัดแยกด้วยถังตกตะกอน (การแยกทรายละเอียดขนาด +0.053 มม.) การคัดแยกด้วยไฮโดรไซโคลน (การแยกทรายละเอียดขนาด -0.053 มม.) การคัดแยกด้วยเครื่องแยกแบบแรงเหวี่ยง หรือการคัดแยกด้วยไฮโดรไซโคลนขนาดเล็ก (สำหรับการคัดแยกอนุภาคละเอียดมากขนาด 0.002-0.010 มม.)

(2) การแยกแม่เหล็กความชันสูง

สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความแรงมากกว่า 1,600 กิโลแอมป์/เมตร โดยใช้ตัวกลางรวมสนามแม่เหล็กเพื่อกำจัด Fe2O3 และ TiO2 ออกจากดินขาว และผลิตสารเคลือบกระดาษและวัตถุดิบเซรามิกคุณภาพสูง

(3) การตกตะกอนแบบเลือกสรร

โดยการเติมสารตกตะกอน จะช่วยแยกสิ่งเจือปน เช่น ควอตซ์เม็ดละเอียด ไพไรต์ อลูไนต์ เป็นต้น ออกไปอย่างเลือกสรร เพื่อผลิตดินขาวเคลือบใบมีด สารตกตะกอนที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ โซเดียมเฮกซาเมตาฟอสเฟต แอมโมเนียมโพลีอะคริลาไมด์ วอเตอร์กลาส เป็นต้น

(4) การฟอกสีด้วยสารเคมี

มีการเติมสารฟอกขาว เช่น ผงฟอกขาว เพื่อลดธาตุเหล็กที่มีวาเลนซ์สูงในไลโมไนต์และเฮมาไทต์ในดินขาวให้กลายเป็นเหล็กเฟอร์รัสที่ละลายได้ หรือมีการเติมสารออกซิไดซ์เพื่อออกซิไดซ์ไพไรต์และสิ่งเจือปนจากสีย้อมเพื่อปรับปรุงความขาวของดินขาว

(5) การปอกเปลือก

ในเครื่องทำเกล็ด จะใช้ลูกบอลขนาดกลางละเอียดในการกวนเพื่อให้เกิดการบด ทำให้อนุภาคของดินขาวรวมตัวแยกออกเป็นผลึกบาง ๆ ส่งผลให้ได้ดินขาวเคลือบใบมีดที่มีขนาดอนุภาคต่ำกว่า 2 ไมโครเมตร และมีปริมาณมากกว่า 90%

(6) การเผาไหม้

เมื่อเผาที่อุณหภูมิ 800-1000 องศาเซลเซียส ดินขาวจะสูญเสียน้ำ เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟส และสิ่งเจือปนบางส่วนระเหยออกไป ซึ่งช่วยปรับปรุงความขาวและคุณสมบัติในการเป็นฉนวนของดินขาว และนำไปใช้ในการผลิตสายเคเบิล ยาง และสารเติมแต่งในพลาสติก การเผาเป็นวิธีการแปรรูปที่จำเป็นสำหรับดินขาวที่ได้จากถ่านหิน (ดินขาวแข็ง)

(7) การปรับเปลี่ยนพื้นผิว

ดินขาวคาโอลิ่นจะถูกเคลือบด้วยสารเชื่อมประสาน ฯลฯ เพื่อเพิ่มปริมาณดินขาวคาโอลิ่นที่เติมลงในยางพลาสติก และใช้ในการปรับปรุงคุณสมบัติของดินขาวคาโอลิ่นที่เป็นสารเติมแต่งสำหรับยางพลาสติก

ในบรรดาวิธีการแยกแร่ต่างๆ การแยกด้วยแม่เหล็กเป็นวิธีการแยกแร่ทางกายภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการแปรรูปแร่ หลักการพื้นฐานคือการใช้ความแตกต่างของสนามแม่เหล็กของแร่เองเพื่อให้เกิดการแยก ตามคุณสมบัติทางแม่เหล็กของแร่ การแยกด้วยแม่เหล็กสามารถแบ่งออกเป็น การแยกด้วยแม่เหล็กแรงสูง การแยกด้วยแม่เหล็กอ่อน การแยกด้วยแม่เหล็กแบบย้อนกลับ และการแยกด้วยแม่เหล็กความชันสูง เพื่อให้เหมาะสมกับความต้องการของแร่ชนิดต่างๆ อุปกรณ์แปรรูปแร่ส่วนใหญ่ประกอบด้วย เครื่องแยกแม่เหล็กแบบแผ่น เครื่องแยกแม่เหล็กความชันสูงแบบวงแหวนแนวตั้ง เครื่องแยกแม่เหล็กความชันสูงแบบสารละลายแม่เหล็กไฟฟ้า เครื่องแยกแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิต่ำ เป็นต้น

05 กรณีศึกษาการประยุกต์ใช้กระบวนการแปรรูปแร่

ขั้นตอนที่ 1: ยกตัวอย่างเช่น ดินขาวเคโอไลน์จากต่างประเทศ สารเจือปนหลักในตัวอย่างนี้ ได้แก่ เหล็กออกไซด์ ไทเทเนียมออกไซด์ และเหล็กซิลิเกต ในแร่ดิบ ปริมาณสารเจือปนของ Fe2O3 และ TiO2 อยู่ที่ 0.89% และ 0.17% ตามลำดับ ในขณะที่ความขาวอยู่ที่ 67.29%

เพื่อกำจัดสิ่งเจือปนเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ เราจึงกำหนดแผนการทดสอบดังต่อไปนี้: ขั้นแรก นำแร่ดิบผ่านเครื่องแยกแม่เหล็กแบบสารละลายแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อดำเนินการแยกแม่เหล็กสองขั้นตอน คือ การแยกหยาบและการคัดเลือกละเอียด เพื่อกำจัดสิ่งเจือปนส่วนใหญ่ในเบื้องต้น จากนั้น นำสารเข้มข้นที่ได้ไปทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมผ่านเครื่องแยกแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด เพื่อลดปริมาณสิ่งเจือปนและปรับปรุงคุณภาพของดินขาวให้ดียิ่งขึ้น

แผนผังขั้นตอนการทดสอบ

จากผลการทดสอบพบว่า แร่ดิบสามารถแยกได้โดยใช้กระบวนการแยกด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า + การแยกด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า + การแยกด้วยแม่เหล็กยิ่งยวด เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์แร่เคโอไลน์เข้มข้นที่มีปริมาณ Fe2O3 0.35% และความขาว 87.52%

ขั้นตอนที่ 2:แร่ดิบผ่านกระบวนการแยกด้วยสนามแม่เหล็กยิ่งยวด 5T กระบวนการทดสอบแสดงในรูปที่ 2 และผลการทดสอบแสดงในตารางที่ 2

รูปที่ 2 แผนผังขั้นตอนการทดลองการเพิ่มคุณค่าแร่

แร่ดิบถูกนำไปแยกด้วยสนามแม่เหล็กยิ่งยวด 5T เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์แร่เคโอไลน์เข้มข้นที่มี Fe2O3 0.40%, Al2O3 22.92%, SiO2 68.78%, TiO2 0.10%, CaO 1.90%, ความขาว 86.97% และผลผลิต 90.90%

ดินขาวเป็นวัตถุดิบอุตสาหกรรมอเนกประสงค์ที่มีศักยภาพในการใช้งานกว้างขวาง ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรม ดินขาวจะมีบทบาทสำคัญในด้านต่างๆ มากขึ้น ในอนาคต เราหวังว่าจะสามารถขยายขอบเขตการใช้งานของดินขาวให้กว้างขวางยิ่งขึ้น ผ่านการวิจัยเชิงลึกและนวัตกรรมทางเทคโนโลยี เพื่อให้เกิดการใช้ประโยชน์อย่างมีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้น และมีส่วนช่วยในการพัฒนาสังคมมนุษย์มากยิ่งขึ้น ในขณะเดียวกัน เราควรให้ความสำคัญกับปัญหาสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการทำเหมืองและการแปรรูปดินขาว และดำเนินมาตรการเชิงรุกเพื่อให้มั่นใจว่าการพัฒนาทรัพยากรดินขาวอย่างมีเหตุผลนั้นสอดคล้องกับการปกป้องสิ่งแวดล้อม