Установка по промывке каолина: полное руководство по переработке и отбеливанию китайской глины
Каолин, широко известный как «китайская глина», представляет собой мягкий, землистый, обычно белый минерал, образующийся в результате химического выветривания минералов силиката алюминия, таких как полевой шпат. Хотя каолин часто ассоциируется с керамической промышленностью, его истинная ценность заключается в использовании в качестве высококачественного покрытия и наполнителя в бумажной, лакокрасочной, резиновой и косметической промышленности.
Однако сырой каолин, добываемый из земли, редко бывает чисто белым. Обычно он загрязнен крупным кварцевым песком, слюдой и, что наиболее важно, окрашивающими примесями, такими как оксиды железа (ржавчина) и диоксид титана. Разница между малоценной глиной для изготовления кирпича и высокоценным пигментом для покрытия бумаги полностью определяется уровнем совершенства установки по промывке каолина.
Как ведущий подрядчик в области EPC (проектирование, закупки и строительство), OreSolution разработала передовые линии по производству промытого каолина по всему миру. В этом всеобъемлющем техническом руководстве подробно описан процесс преобразования сырой глины из шахты в ультратонкий, ультрабелый коммерческий продукт, с акцентом на критические этапы измельчения, микроклассификации, магнитного отбеливания и высоконапорного обезвоживания.
В каолиновой промышленности цены диктуются двумя абсолютными показателями: белизной (яркостью) и распределением частиц по размеру (тонкостью). Завод, предназначенный просто для «промывки» глины без усовершенствованной ультратонкой классификации (с использованием специальных циклонов) или удаления железа (с использованием сверхпроводящих магнитов или химического отбеливания), не сможет производить продукцию высшего качества, теряя миллионы долларов.
Часть 1: Определение цели — коммерческое применение каолина
Перед разработкой технологической схемы переработки каолина необходимо определить целевой рынок. Различные отрасли промышленности предъявляют к глине совершенно разные требования в отношении физических и оптических свойств.
Часть 2: Блок-схема мокрой переработки — шаг за шагом
Хотя для очень чистых месторождений возможна сухая обработка (обычно просто дробление и воздушная классификация для низкокачественных применений), подавляющее большинство коммерческого каолина подвергается мокрой обработке (промывке) для достижения высокой чистоты.
Этап 1: Размола и дезагрегация (приготовление суспензии)
Сырую глину нельзя дробить как твердую породу. Вместо этого ее необходимо «размолоть» (смешать с водой), чтобы разбить глинистую матрицу и выделить отдельные пластинчатые частицы каолина из песка и породы.
- Сырая руда подается в мощную ложную промывочную машину или высокоскоростной блендер (размолочную машину).
- Добавляются вода и диспергирующие агенты (такие как силикат натрия или полиакрилаты). Цель состоит в том, чтобы создать однородную суспензию (обычно 30-40% твердых веществ), в которой частицы глины полностью взвешены и отделены от крупного кварцевого песка.
Этап 2: Очистка от песка
Размолотая суспензия содержит значительное количество крупного кварца, слюды и невыветренного полевого шпата, которые в совокупности называются «песком». Его необходимо немедленно удалить, чтобы защитить оборудование, расположенное ниже по потоку.
- Грубое удаление песка: шлам проходит через линейный вибрационный грохот (например, с ячейками от 60 до 100 меш) для удаления корней, крупного гравия и крупного песка.
- Тонкое удаление песка: Недостаточный по размеру материал с сита прокачивается через первичный кластер крупных гидроциклонов. Тяжелый песок выходит из нижней части (подтекание) и отправляется в спиральную промывочную машину или обезвоживающий сито для продажи в качестве побочного продукта (строительный песок). Мелкая суспензия каолина переливается из верхней части.
Этап 3: Микроклассификация (определение размера частиц)
Именно на этом этапе раскрывается истинная ценность каолина. Для производства высококачественной бумаги требуется, чтобы до 90 % частиц были меньше 2 микрон.
Для достижения такой микроскопической фракции OreSolution использует многоступенчатые гидроциклоны малого диаметра. Это высокоспециализированные полиуретановые циклоны (часто диаметром всего 50 или 75 мм), работающие под высоким давлением. Суспензия прокачивается через несколько ступеней этих микроциклонов, что позволяет точно отделить ультратонкий каолин (перелив) от немного более грубого каолина и тонкой слюды (подлив).
Часть 4: Процесс отбеливания — удаление железа и титана
Даже после удаления песка мелкая каолиновая суспензия может по-прежнему иметь желтоватый или красноватый оттенок из-за микроскопических примесей железа (Fe2O3) и титана (TiO2). Чтобы достичь желанной яркости 85%+, необходимо применять агрессивные методы отбеливания.
Часть 5: Деламинация — инжиниринг пластин
Частицы природного каолина существуют в виде «буклетов» — стопок плоских шестиугольных пластин. Для таких применений, как покрытие бумаги, эти буклеты необходимо разделить на отдельные плоские пластины, чтобы увеличить блеск и непрозрачность. Этот процесс называется расслоением.
Деламинация достигается с помощью специальных измельчающих мельниц (мельниц с перемешиваемыми средами), заполненных мелкими керамическими или стеклянными шариками. Интенсивное сдвиговое воздействие аккуратно раздвигает пластинки каолина, не разбивая их по горизонтали.
Часть 6: Обезвоживание и сушка (энергетическое узкое место)
К моменту, когда каолин достигает конца очистительного контура, он представляет собой сильно разбавленную суспензию (часто 10-15% твердых веществ). Поскольку частицы каолина микроскопические и плоские, они упорно удерживают воду. Эффективное удаление этой воды является наиболее сложной механической задачей на каолиновой промывочной установке.
- Флокуляция и сгущение: pH суспензии регулируется для коагуляции глины. Она закачивается в огромный высокоэффективный сгуститель. Глина оседает на дне, сгущаясь до примерно 30% твердых веществ, в то время как чистая вода переливается для повторного использования.
- Фильтрация под высоким давлением: сгущенная суспензия должна быть спрессована в кек. Из-за ультратонкой структуры глины стандартная фильтрация не работает. Мы используем полностью автоматизированные пластинчато-рамные фильтр-прессы высокого давления или современные трубчатые прессы. Это позволяет сжать влагу до 25-30%, создавая твердые «каолиновые кеки».
- Сушка: фильтр-кеки экструдируются в виде лапши или измельчаются, а затем подаются в ротационную сушилку или сушилку-распылитель. Конечным продуктом является сухой порошок (влажность <1%), готовый к упаковке в мешки или транспортировке навалом.
Часто задаваемые вопросы: устранение неисправностей на предприятиях по переработке каолина
О: Каолиновые шламы обладают высокой тиксотропностью (они становятся густыми и гелеобразными при отстое). Если вы чрезмерно сгустите шлам без добавления достаточного количества диспергаторов (дефлокулянтов), таких как полиакрилат натрия, он превратится в твердую пасту в ваших трубах. Перед перекачкой в фильтр-пресс необходимо обеспечить надлежащий контроль реологии с помощью дозирования химических веществ.
О: Можно, но для руд с высоким содержанием железа это часто экономически нецелесообразно. Химическое отбеливание требует использования дорогостоящих реагентов (гидросульфита) пропорционально количеству присутствующего железа. Используя сначала высокоградиентный магнитный сепаратор, вы механически удаляете большую часть железа, что значительно сокращает текущие затраты на химическое отбеливание.
О: Ультратонкий каолин (<2 микрона) быстро забивает стандартные фильтрующие ткани. Убедитесь, что вы используете фильтрующие ткани с правильным номинальным микроном, многонитевые/однонитевые. Кроме того, давление подачи может быть слишком низким. Для высококачественной фильтрации каолина часто требуется давление подачи более 15 бар (220 PSI), чтобы вытеснить воду из тонкой пластинчатой структуры.
Вывод: преимущества инженерных решений EPC
Превращение сырой песчаной глины в блестящий белый ультратонкий промышленный пигмент — это задача, требующая микроскопической точности. Плохо спроектированная установка по промывке каолина будет испытывать проблемы с загрязнением песком, не сможет достичь требуемой яркости и столкнется с катастрофическими затруднениями на этапе обезвоживания.
В OreSolution мы подходим к переработке каолина с помощью комплексной методологии EPC. От первоначальных испытаний реологии и белизны в нашей лаборатории до проектирования сложных микроциклонных контуров и ввода в эксплуатацию систем фильтрации под высоким давлением — мы гарантируем, что ваша линия по производству промытого каолина будет работать непрерывно и прибыльно.
Вы хотите модернизировать свое месторождение каолина? Свяжитесь с OreSolution сегодня, чтобы проконсультироваться с нашими специалистами по промышленным минералам и начать проектирование вашей установки по промывке высокочистого каолина.