1. 고령토 선광
고령토의 선광 과정은 본질적으로 고령석 광물, 할로이사이트 광물 및 기타 점토 광물을 분리하고 석영, 장석, 운모 및 비점토 독립적으로 제거하는 것입니다. 자철광, 갈철광, 적철광, 피로루사이트, 듀로망가나이트, 금홍석과 같은 광물. 건식 광물 가공과 습식 광물 가공으로 나눌 수 있습니다.
(1) 건식 선광
건식 선광은 간단하고 경제적인 가공 기술입니다.
원광석→건조→분쇄→분쇄 → 분쇄 → 모래 제거 → 철 제거
건식 선광은 제품의 탈수 및 건조 공정을 절약하고 미세 분말의 손실을 줄일 수 있으며 공정이 짧고 생산 비용이 낮아 가뭄에 적합합니다. 그리고 물 부족 지역. 그러나 제품의 품질은 원광석의 품질에 따라 크게 영향을 받으며 불안정합니다.
(2) 습식 선광
습식 선광 공정에는 광석 준비, 광물 가공, 제품 가공의 세 단계가 포함됩니다.
1. 광석 준비 단계
배치, 파쇄, 진흙 분쇄 및 분산 작업이 포함됩니다. 슬러리화는 원료 광석을 슬러리화 기계에서 물 및 분산제와 혼합하는 작업으로, 원료 광석을 분산시키고 선별 작업에 적합한 미세도의 고령토 슬러리를 준비하는 동시에 큰 모래와 자갈을 제거할 수 있습니다. 카올린 습식 분리 공정에서는 원광석이 먼저 슬러리로 만들어져 미네랄이 입상 단량체 형태로 물에 해리됩니다. 입자 크기는 미크론 이하입니다. 불순물 광물(예: 석영, 장석, 운모, 황철석, 티탄암 등)에서 카올리나이트 광물을 분리하려면 점토 입자를 미세한 입자, 중간 입자, 거친 입자의 세 가지 입자 크기로 나누어야 합니다. 카올린 입자의 계면은 반대 전하를 띠고 있으며, 입자들이 서로 끌어당겨 응집을 형성하는 경우, 전하를 띤 카올린 표면에 이온화 및 흡착을 시켜서 동일한 전하를 갖게 하고, 흡착할 수 있도록 적절한 분산제를 첨가할 필요가 있습니다. 서로 반발력이 작용하여 이때 진흙은 액체가 됩니다(슬러리의 농도는 일반적으로 5% ~ 14%). 슬러리 내의 광물 입자가 완전히 분산되어야만 효과적으로 분류되고 분류될 수 있습니다. 일반적으로 점토 현탁액이 중성-알칼리성(pH=8)일 때 안정적인 분산 상태를 나타냅니다. 일반적으로 사용되는 분산제는 다음과 같습니다.
pH 조정: 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3);
Ca2+ 침전: 옥살산암모늄(NH4) 2C2O4;
복합 Al3+, Fe3+: 구연산나트륨(Na3C6H5O7·2H2O), 복합 다가 금속 이온: 물유리(Na2O·mSiO2), 피로인산나트륨(Na4P2O7), 헥사메타인산나트륨(NaPO3) 6.
2. 광석 드레싱 단계
광석 드레싱 단계에는 모래 제거, 분류, 부유, 화학적 표백, 자력 분리 등이 포함되어 다양한 불순물을 제거합니다.
(1) 모래 제거
습식 모래 제거는 주로 석영, 장석, 운모 및 기타 유해 광물과 절단물과 같은 거친 불순물을 제거합니다. 일부 철-티타늄 광물도 제거할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 갈퀴형 부유 탱크 분류기, 나선형 분류기, 하이드로사이클론 및 진동 스크린이 사용됩니다. 우리나라의 소규모 광산에서는 자연침전을 이용하여 모래를 제거한 후 침전조에 들어가 농축하고, 침전, 탈수, 건조를 거쳐 벽돌모양의 고령토를 생산합니다. 이 제품은 일반적으로 세라믹 산업에서 사용됩니다. 기계화된 선광 공장에서는 먼저 단일 샤프트 슬러리를 사용하여 거친 모래의 일부를 제거한 다음 추가 모래 제거를 위해 하이드로사이클론 또는 진동 스크린으로 들어갑니다. 보고서에 따르면 현재 해외에 새로운 유형의 모래 제거용 장비인 산업용 임펠러(독일산)가 있습니다. 산업 평가를 마친 후 이는 나선형 분류기 및 진동 스크린의 기존 생산 공정을 대체할 수 있습니다.
(2) 등급 지정
현재 우리나라에서는 주로 등급 지정 방법을 사용하여 고급 제품, 특히 페인트 등급 카올린 제품을 생산합니다.
1) 수력분류 : 원광석수를 교반조건에서 진흙현탁액으로 만들어 점토광물과 불순물광물을 입상단량체 형태로 물속에 분산시키고, 적절한 분산제를 동시에 첨가하여 자연적으로 침전시킨 후 상부 카올린 현탁액을 수집하였다.
2) 다양한 분류기: 하이드로사이클론, 진동 미세 스크린, 거친 등급과 미세 등급으로 구분됩니다.
제지 코팅 가공 과정에서 2μm 입자 크기 함량은 항상 작업 지수의 제어점으로 사용되었습니다. 입자 크기는 2μm 미만이 아니라 가능한 한 균일해야 합니다. , 분쇄 중 과분쇄를 방지하기 위한 것이므로 분류해야 합니다.
소위 분류는 광물 입자의 크기나 밀도의 차이를 이용하여 광물을 분리하는 것입니다. 슬러리를 구성하는 광물의 입자 크기가 매우 다르면 일반적으로 유사하면 스크린으로 분류합니다. 밀도 차이에 따라 분류됩니다. 일반적으로 사용되는 등급 지정 장비에는 물 셰이커, 하이드로사이클론, 원심분리기 등이 포함됩니다.
고령토 심층 가공 기술의 초미세 등급화를 위해 해외에서는 일반 구조의 수평 나선형 원심 분리기를 처리하는 동안 나선형, 중간 및 거친 부분의 교반으로 인해 수평 나선형 원심 분리기가 자주 사용됩니다. 입자는 정착하기 어렵고, 오버플로와 함께 운반되며 동시에 미세 입자의 상당 부분이 나선형 푸시에 의해 슬래그 배출구로 운반되어 배출되므로 분류 효과가 떨어집니다. 현재 외국에서 가장 진보되고 완전한 입자 분류 장치는 미국에서 생산되는 특허 원심 분리기입니다.
(3) 부유선광
선광 방법은 고령토 정화에 매우 널리 사용되는 광물 가공 공정으로 현재 기술과 장비가 지속적으로 개선되고 업데이트되어 고령토 농축물을 생산할 수 있습니다. 산업적 요구를 충족시키기 위해 더 높은 백색도를 얻으려면.
부선은 특정 현탁 장비와 부양 시약을 사용하여 불순물 광물을 제거하는 정제 방법입니다. 고령토 원광석에 포함된 불순물이 다르기 때문에 사용되는 부유선광 방법, 화학 물질 및 장비도 다릅니다. 일반적으로 사용되는 방법으로는 거품부선, 피기백부선, 이중액층부선, 선택적응집부선 등이 있다. 폼 부유선광은 수 미크론 미만의 광물, 특히 일부 선택이 어려운 광물 가공에는 거의 영향을 미치지 않으며 일반적으로 일반적으로 사용되지 않습니다.
1) 초미세입자 현탁법: 초미세입자 부유선광(피기백 부유선광이라고도 함)은 3μm 미만의 광물을 100% 처리할 수 있으며, 그 중 48%는 0.5μm 미만입니다(예: 예추석, 석영모래, 전기석, 산화철 등)은 미세한 광물을 선택하는 가장 효과적인 과정 중 하나입니다. 이 방법은 포집제로 올레산(타르유, 연료유)을, 발포제로 소나무유를, 분산제로 규산나트륨을, 선택보조제로 수용성 알칼리토금속염(석유칼슘설폰산염)을 사용하여 pH를 조절하는 방법이다. 값(일반적으로 pH=9 정도)을 가지며 -325 메쉬 방해석, 석영, 형석, 중정석 등을 담체로 사용하여 선별할 미세한 광물 불순물을 포착하는 것이 이 방법의 핵심입니다. 그리고 미네랄과 기포 사이의 접촉 표면. 부유 공정 중에 수집기에 흡착된 담체가 불순물 입자를 운반하여 발포층으로 상승하고 발포체의 오버플로와 함께 배출됩니다. 따라서 고령토는 언더플로우 제품의 목적을 달성합니다. 분리. 점토에 남아있는 화학물질과 담체 광물은 최종 제품에 유해하므로 최대한 제거해야 합니다. 캐리어 미네랄이 폼에서 회수된 후 재활용될 수 있습니다. 일반적으로 담체 광물의 입자 크기를 줄이고 교반 강도를 높이면 담체 광물과 미세 현탁 광물 입자 사이의 충돌 속도가 크게 증가하여 선별 지수 향상에 매우 유리합니다. 또한 담체 광물의 사전 소수화 처리는 철 제거율을 향상시키는 데 필수적인 조치입니다.
초미립자 부유선광의 장점은 일반 장비와 부유시약을 사용할 수 있으며, 분리 효과가 일반적으로 70%의 철 및 티타늄 불순물을 제거할 수 있으며 백색도는 100% 이상에 도달할 수 있다는 점입니다. 90. 단점은 과정이 복잡하다는 점이다.
2) 이중액층 부유법: 이중액층 부유법은 초미립자 부유법을 기반으로 개발된 방법으로, 먼저 카올린 슬러리에 분산제를 첨가하고, pH를 5 사이로 조정합니다. 11. 미네랄 중 하나를 선택적으로 포획할 수 있는 양이온 포집제(지방산)와 사염화탄소를 첨가한 다음 유기 액체(공업용 등유)와 혼합합니다. 슬러리의 pH는 8~12이며, 유화는 두 개의 액체 층을 형성합니다. : 카올린-수층 및 불순물-유기액층. 수상에서는 정제된 카올린을 회수하고, 유상에서는 불순물인 미네랄을 제거하는 방식으로, 미네랄을 사용하지 않고 소수성만 사용하는 것이 특징입니다. 불순물과 비극성 유기액체를 포집할 수 있는 수집기를 사용하여 슬러리를 처리합니다. 부유선광 공정은 분류 전에 슬러리의 고형분을 조정해야 합니다. 최고의 정렬 효과를 얻으십시오. 영국의 카올린 컴퍼니(ECC Company)에서는 이 방법을 이용하여 카올린 중의 토르말린과 기타 불순물의 분리에 관한 연구를 진행하고 있으며, 점토 슬러리에 분산제로 규산나트륨과 알칼리를 첨가하고, 혼합제로는 공업용 등유를, 지방산을 사용하고 있다. 혼합 후 방치하면 두 액체가 층으로 분리됩니다. 액체 단계에서는 순수한 카올린이 회수되고 오일 단계에서는 전기석이 회수됩니다. 사용한 혼합제(공업용 등유)는 불순물을 제거한 후 재사용할 수 있습니다. 이 방법의 단점은 비용이 더 높다는 것입니다.
3) 선택적 응집 및 부유 세척 방법:
① 카올리나이트의 선택적 응집. 이 방법은 음이온성 응집제(예: 고분자 응집제 폴리아크릴아미드)를 사용하여 카올리나이트를 가교 결합을 통해 느슨한 네트워크 응집 상태로 연결하여 바닥에 침전됩니다.
박편형 카올리나이트의 경우 층과 끝 표면의 전기화학적 특성이 다르기 때문에 끝 표면은 응집제(폴리아크릴아미드)와 강하게 상호 작용합니다. 이 중합체와 끝 표면의 흡착은 브리지 결합을 형성하여 끝 표면을 끝 표면으로 만듭니다. . 응집은 입자 사이에 응집을 일으키고 바닥으로 가라앉습니다.
현탁액에는 다른 미네랄이 남아있어 일정 시간 방치한 후 현탁액을 부어내고, 플록을 깨끗한 물에 넣어 교반한 후 추가로 분리합니다.
② 석영, 명반석, 기타 불순물을 선택적으로 응집시킵니다. 카올리나이트와 불순물 광물의 전기화학적 특성은 상당히 다릅니다. 석영과 같은 불순물을 응집시켜 분산 및 정지 상태의 미세한 카올린을 만들기 위해 특정 응집제를 선택할 수도 있습니다. . 따라서, 고순도 및 미세한 입자 크기를 갖는 카올린 제품을 얻을 수 있다.
이 방법은 지난 20년 동안 개발되었으며 미국, 러시아, 영국, 독일, 체코, 미립자 광물 가공에서 가장 유망하고 효과적인 공정 중 하나로 간주됩니다. 등은 모두 이 공정을 채택하여 결과적으로 카올린의 선별 능력과 광물 처리 회수율이 향상되었습니다.
1970년대 후반부터 우리나라에서는 주로 명반석 제거를 위해 고령토의 선택적 응집 및 부유선광에 대한 연구를 시작하여 일정한 성과를 거두었다. 시험에서는 분산제로 물유리를, 응집제로 가수분해 폴리아크릴아미드를 사용하고, 슬러리를 활성화시키기 위해 Ca2+를 첨가한 결과 광석 탈황율은 65.72%에 달했다. 시험에서 응집제 농도는 160×10-6, 응집제 폴리아크릴아미드의 가수분해도는 70%, 침전 시간은 180분, pH=9.5~10, 물유리 투입량은 400×10-6이었다. 최고의 효과. 슬러리에 Ca2+를 첨가하면 카올린과 명반석이 서로 다른 응집 효과를 나타낼 수 있습니다. CaCl2가 40×10-6에 도달하면 명반석 응집 회복률이 92%에 도달할 수 있습니다.
(4) 표백
고령토의 표백은 주로 고령토에 함유된 철 및 산화티타늄 착색 불순물과 염색된 유기물을 제거하기 위한 것이다.
1) 화학적 표백: 화학적 방법을 사용하여 카올린 입자 표면을 단단하게 덮고 있는 산화철막을 제거할 수 있습니다. 이 부분의 철은 자선선별법이나 부유선법으로는 제거하기 어렵기 때문에 화학적 표백을 사용해야 한다. 즉, 화학적 방법을 사용하여 철, 티타늄 등의 유색 불순물을 용해시킨 후 헹구어내는 방법을 사용한다. 일반적으로 사용되는 화학적 표백방법으로는 산화환원법, 산용해법, 염소화법 등이 있다.
환원 방법: 이 방법의 핵심은 카올린 점토의 불용성 Fe3+를 가용성 Fe2+로 환원시킨 후 이를 세척하여 제거함으로써 카올린 점토의 백색도를 향상시키는 것입니다. 이것은 고령토 산업의 전통적인 철 제거 방법입니다. 표백 전 펄프를 믹서에 투입하여 교반하고 응집제를 첨가하여 응집시킨 후 표백합니다. 일반적으로 사용되는 환원제에는 아황산나트륨(보험 분말이라고도 함), 티오황산나트륨, 아황산아연 등이 포함됩니다.
이 과정을 통해 불용성인 Fe3+→Fe2+를 만든 후 세척을 통해 제거할 수 있습니다.
광석 특성, 온도, pH 값, 약품 투입량, 펄프 농도, 표백 시간, 교반 강도 등 표백 효과에 영향을 미치는 요인은 다양합니다. 광석 중의 불순물이 별 모양이고 분산되어 있으며 함량이 낮을 경우 표백 효과가 더 좋아지고 백색도가 크게 향상됩니다. 광석에 유기물이 포함되어 있고 불순물 함량이 높으면 표백 효과가 떨어지고 백색도가 크게 증가하지 않습니다. 표백 과정 중 온도는 일반적으로 상온이어야 합니다. 온도가 너무 높으면 표백 속도는 빨라질 수 있지만 열을 많이 소비하고 약품이 너무 빨리 분해되어 폐기물이 발생하고 환경을 오염시킵니다. ; 너무 낮으면 반응이 느려지고 생산 능력이 감소합니다. 슬러리의 pH 값을 2~4로 조정하면 표백 효과가 가장 좋습니다. 약제의 투여량은 일반적으로 투여량이 증가할수록 표백속도가 빨라지고 백색도도 증가하지만, 일정 수준에 도달하면 더 이상 백색도가 증가하지 않습니다. 슬러리 농도는 12%~15%가 바람직하다. 표백 시간이 너무 길거나 너무 짧아서는 안 되며, 너무 짧으면 공기 중의 산소로 인해 Fe2+가 Fe3+로 산화되기 때문에 화학 물질이 낭비되고 카올린의 품질이 저하됩니다. 백색도는 요구 사항을 충족하지 않습니다. 반응이 완료된 후 즉시 여과하고 세척하십시오. 그렇지 않으면 표면이 점차 황색으로 변합니다. 제품의 황변 문제와 관련하여 1970년대 미국에서는 황변을 방지하기 위해 인산염을 첨가하는 특허가 있었습니다. 구체적인 방법은 먼저 환원 표백을 위해 이티온산 나트륨을 첨가하고 일정 시간이 지난 후 인산염을 첨가하는 것입니다. 표백된 제품이 영구적인 표백을 달성할 수 있다는 것이 입증되었습니다.
디티온산염으로 카올린을 표백하면 카올린의 백색도와 밝기가 어느 정도 향상될 수 있습니다. 그러나 이 환원제는 매우 불안정하며 열, 습기 또는 공기에 노출되면 분해될 수 있습니다. 표백 과정에서 자체 분해 반응에서 상당한 양의 Na2S2O4가 소비됩니다. 이러한 폐기물을 피하기 위해 최근에는 아연 분말 표백 방법, 수소화붕소나트륨 표백 방법, 이산화황 전기분해 등 여러 가지 개선된 방법이 개발되었습니다. 이들 방법의 유사점은 표백 과정에서 즉시 Na2S2O4가 생성되어 약품 낭비를 피하고 비용을 절감하며 더 나은 표백 효과를 얻을 수 있다는 점입니다.
황철석과 유기물이 함유된 카올린의 경우 일반적으로 황철석이 환원된 상태라도 수용성 황산제1철과 황산제2철로 산화되어 유기물이 산화되는 방식이 일반적이다. 동시에 쉽게 씻겨나가는 무색 산화물로 변합니다. 자료에 따르면 해외에서는 산화-환원 복합 표백 방식이 채택된 바 있으며, 실험을 통해 이 방식이 단순 환원 표백이나 산화 표백보다 더 효과적인 것으로 입증됐다. 예를 들어 미국 조지아산 카올린 점토는 함량이 80%로 2μm 미만이고 백색도는 70.2%로 진흙 20%를 만든 뒤 표백용 환원제(Na2S2O4)를 첨가하면 백색도가 72.0%로 높아진다. 분명히 이 효과는 만족스럽지 않습니다. 진흙에 과산화수소(과산화수소), 차아염소산나트륨 등의 산화제를 먼저 첨가하여 카올린의 착색 불순물을 완전히 반응시킨 후, Na2S2O4를 첨가하여 표백시키면 백색도를 85.0%까지 높일 수 있습니다.
산 용해법: 카올린의 내산성, 내알칼리성 특성을 이용하여 카올린을 산용액(HCl, H2SO4, 옥살산)으로 처리하여 불용성 화합물을 수용성 화합물로 전환시키고, 카올린에서 분리하십시오. 일반적으로 불순물을 완전히 용해시키기 위해 산화제(과산화수소 등)나 환원제(염화주석, 히드록실아민염산염 등)를 동시에 첨가할 수 있다. 산표백의 효과는 철광석의 발생상태, 산의 양, 반응온도 등과 관련이 있다. 파종된 상태로 카올린 표면에 존재하는 적철광은 염산에 쉽게 용해되어 제거되는 반면, 카올린에는 티타늄광물이 함유되어 있다 제거가 어렵습니다. 불순물을 제거하고 백색도를 향상시키려면 이 방법을 사용하십시오.
카올린을 황산으로 처리하려면 2×155Pa 압력의 압력솥에 2~3시간 동안 보관해야 하며, 8~10%의 H2SO4 용액을 과잉으로 사용해야 합니다. 이 방법을 사용하면 카올린의 Fe2O3를 약 90% 제거할 수 있습니다. 진한 황산과 황산암모늄을 1:2 비율로 혼합하여 카올린을 100°C에서 2시간 동안 처리합니다. 현탁액을 여과하고 황산으로 세척하여 티타늄 및 철 불순물을 제거합니다. 0.1~0.5% 옥살산 또는 옥살산나트륨의 뜨거운 용액을 사용하면 잘게 분쇄된 카올린 입자 표면에 존재하는 철-티타늄 화합물을 용해하여 제거할 수 있습니다.
해외 카올린 표백 연구의 새로운 진전: 예를 들어 카올린 분말에 NH4Cl을 첨가하면 카올린을 200~300°C에 첨가하면 냉각 후 철이 침출됩니다. 묽은염산으로 FeCl3를 첨가하여 표백할 수 있다. 현재 실험 단계에서는 이 표백을 고온 및 밀봉 조건에서 수행해야 합니다.
2) 생물학적 철 제거 및 표백: 산화철(리모나이트, 침철광)에서 철을 용해하는 능력을 가진 특정 미생물(박테리아, 곰팡이)을 활용합니다. 미생물의 철분 용해 능력을 이용하여 카올린에 포함된 철 불순물을 제거할 수 있습니다. 미생물의 철분 용해 능력은 매우 복잡하며 그 이유는 아직 명확하지 않습니다. 일부 사람들은 이것이 착화제 역할을 하는 유기산 및 기타 대사산물의 형성과 관련이 있다고 생각하며, 또한 효소에 의한 철분의 환원과 관련이 있다고 생각합니다. 그리고 비효소적 가수분해.
먼저 배양액(즉, 침출제)을 준비하는 2단계 처리 방법이 개발되었다. 침출제는 균주를 30°C의 영양배지에서 배양하여 형성된다. 영양 배지에는 3g NH4NO3, 1gKH2PO4, 0.5gMgSO4·7H2O 및 자연수 1리터당 다양한 양의 당밀이 포함되어 있습니다. 배지의 초기 pH 값은 약 7이다. 이러한 종류의 미생물은 표면이나 물 속에서 생성되는데, 배양에 소요되는 시간은 배양방법과 배지 내 시럽의 초기 농도에 따라 달라진다. 일반적으로 5~14이다. 시럽의 초기 농도가 150g/L보다 높을 때 최종 pH 값은 항상 2보다 작고 침출제의 유기산 농도는 대략 40g/L보다 높습니다. 전체 유기산 함량 중 옥살산과 구연산 함량의 합이 95% 이상을 차지하는데, 동일한 양의 유기산을 함유한 합성 침출제에 염산을 첨가하여 산성화하면 동일한 침출 효과를 얻을 수 있다. pH=0.5로.
침출제가 준비된 후 카올린은 90°C에서 침출제로 침출됩니다. 테스트에는 11가지 종류의 카올린이 사용되었으며, Fe2O3 함량은 0.65% ~ 1.49% 범위이고 Al2O3 함량은 32% ~ 32%입니다. 35.2%, 철 함량은 0.65%~1.49% 범위로 수산화물 형태로 나타나며 주로 침철석이 카올린에 함유되어 존재하고 나머지 철은 외부에서 침투하여 카올린 균사체를 오염시킨다. 시험 교반 강도는 400~600r/min, 최적의 슬러리 농도는 20%~25%, 처리 시간은 2~5h입니다. 그 결과를 표 7-3에 나타내었다. 표에서 볼 수 있듯이 침출제로 처리한 후 Fe2O3 함량은 0.65%에서 1.49%로 감소하고 0.44%에서 0.75%로 백색도가 증가함을 알 수 있다. 55~87~86~92. 철과 함께 카올린에서 소량의 알루미늄만 침출됩니다. 침출 주기를 연장하면 카올린에서 더 많은 철이 침출될 수 있지만 동시에 알루미늄이 강하게 용해되므로 일반적으로 침출 시간을 적절하게 제어해야 합니다.
3) 철 제거 및 표백의 자기 분리: 거의 모든 카올린 원료 광석에는 소량의 철 광물(Fe2O3는 일반적으로 0.5%~3%), 주로 산화철, 티탄철광, 로사이트 철이 포함되어 있습니다. 광석, 황철석, 운모, 전기석 등 이러한 유색 불순물은 일반적으로 자성이 약하므로 자력선별기를 사용하여 유해한 불순물을 제거할 수 있습니다. 자력선별이란 광물의 자력차를 이용하여 자장 속에서 광물 입자를 분리하는 방법으로, 가공 중에 혼입된 자철광, 일메나이트 등 자성이 강한 광물이나 철분을 제거하는데 효과적이다. 약한 자성 광물의 경우 한 가지 방법은 먼저 구워서 강자성 산화철로 변환될 때까지 기다린 다음 자성 분리를 수행하는 것입니다. 또 다른 방법은 고구배 강자장 자기 분리를 사용하는 것입니다.
표 7-3 다양한 미생물 방법에 의한 카올린에서 철 제거
(Guo Shouguo et al., 1991에 따름)
A. 강한 자기장 자기 분리 프랑스
1973년 미국은 최초의 고구배 자기 분리기를 생산했습니다. 1981년 우리나라 창예연구소에서는 우리나라 최초의 반공업형 주기 고구배 자력분리기를 개발했는데, 이는 세라믹 원료의 정제에 사용되었습니다. 현재 고령토와 같은 비금속 광석에서 철을 제거하기 위해 고구배 자기 분리기가 널리 사용되어 왔습니다.
고경도 자기 분리기의 작동 원리: 작업 시 먼저 전류를 켜면 코일이 자기장을 생성하고 스틸 울이 자화됩니다. 그런 다음 공급 밸브, 배출 밸브 및 유량 조절 밸브가 자동으로 열리고 슬러리가 들어갑니다. 분류 상자가 자화된 스틸 울을 통과한 후 자화된 재료가 스틸 울에 의해 차단됩니다. 남아 있는 자화되지 않은 슬러리는 배출 밸브를 통과하여 배출됩니다. 스틸울의 비자성 슬러리를 씻어낸 후 전원을 끄면 스틸울의 자성이 사라지고 자화된 자성 광물이 물로 씻겨 나옵니다. 전체 과정은 프로그램에 따라 자동으로 제어됩니다. .
이 방법에는 두 가지 주요 특징이 있습니다. 하나는 높은 자기장 강도(약 107Gs/cm)를 생성할 수 있는 자성 응축 매체(일반적으로 스틸 울)를 가지고 있다는 것입니다. 고급 스크류 튜브 자석 구조. 고경사자분리 기술은 유용광물에서 약한 자성을 띠는 미세입자는 물론 콜로이드 입자까지 제거하는데 매우 효과적입니다. 이 방법의 장점은 공정이 간단하고 생산량이 높으며 비용이 낮고 오염이 없다는 점입니다. 분리 작업 매개변수를 조정하여 다양한 등급의 제품을 생산할 수 있으며 필요에 따라 생산 비용을 제어할 수 있습니다. 효과가 좋고 적응력이 강한 기술입니다. , 더 나은 경제적 이점이 있습니다. 단점은 장비 투자가 많고 전력 소모가 많다는 점이다. 1970년대 초 미국의 많은 제조업체에서는 부유선광 및 화학적 표백과 같은 전통적인 카올린 정제 방법을 완전히 또는 부분적으로 대체하기 위해 이 기술을 사용했습니다. 미국 중부 조지아 지역의 일부 카올린 회사는 높은 기울기 자기 분리를 표준 처리 공정으로 채택했습니다. 표 7-4는 PEM-5 고구배 자기 기계를 사용하여 다양한 출처의 카올린에 대한 철 및 티타늄 제거 테스트 결과를 보여줍니다.
표 7-4 다양한 출처의 카올린에 대한 PEM-5 고구배 자기 분리 결과
(Guo Shouguo 외, 1991에 따름)
표의 데이터에서 우리는 높은 경사도 자기 기계 광물 가공에서 유해한 불순물인 티타늄이 철보다 제거하기 쉽다는 것을 알 수 있습니다.
B. 초전도 자기 분리
고령토 광체의 지속적인 채굴로 인해 고령토 원료 광석의 품질이 점차 감소하고 고령토에 존재하는 철-티타늄 광물의 입자 크기가 감소합니다. 또한 작은 고구배 자기 분리기라도 몇 마이크론 미만의 약한 상자성 광물을 분리할 수 없습니다. 보도에 따르면 현재 10개 이상의 국가에서 초전도 자기 분리기를 사용하여 카올린에서 철과 티타늄을 제거하는 연구에 참여하고 있습니다.
초전도 자력 분리 장치는 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.
첫 번째는 니오븀-티타늄 선 또는 니오븀-주석 선으로 감긴 초전도 자석이고, 두 번째는 니오븀-티타늄 또는 니오븀-주석 자석을 냉각하기 위해 액체 헬륨과 액체 질소를 사용하는 초저온 냉동 시스템입니다. 4.2K에서 자석에 직류 전류가 흐르지 않는 지점까지. 세 번째는 분류 파이프라인 또는 분류 장치이므로 분류할 광물 입자 또는 펄프가 비자성 광물과 분리됩니다. 초전도 자기장. 초전도 자기 분리기는 매질의 유무와 생성되는 기울기에 따라 비경사 초전도 자기 분리기와 고경사 초전도 자기 분리기로 나눌 수 있습니다. 이러한 종류의 자기 분리기는 카올린이 더 적합합니다. 미크론 또는 서브 미크론 수준의 극히 약한 상자성장 광물. 초전도 자성선별기는 기존 자성선별기에 비해 전력소모를 80~90% 절감할 수 있어 연간 15만달러(약 1억5000만원)의 면적을 절약할 수 있다. 47%; 또한 빠른 여기 및 감자 기능을 갖추고 있어 장비가 잔해물을 분류, 감자 제거 및 세척하는 데 필요한 시간을 줄여 광물 처리 능력을 크게 높일 수 있습니다. 이 장비의 처리능력은 6t/h이다.
미국 벨 전화 연구소는 100,000Gs 전자석을 만들었는데, 이는 1,600kW의 전력을 소비하고 분당 4.5톤의 수냉이 필요하다. 1976년 초 일본은 175,000Gs 초전도 자석을 제조했는데, 이는 총 전력 소비가 15kW에 불과한 세계에서 가장 강력한 초전도 자석입니다.
2. 카올린 박리 및 초미세 분쇄
카올린의 섬도와 형태는 종이, 고무, 플라스틱 충전제, 종이 코팅, 화장품 증점제 등의 응용 분야에 영향을 받습니다. 따라서, 선별된 카올린을 껍질을 벗기고 초미세분쇄를 해야 제품의 품질을 향상시킬 수 있는데, 이는 기존의 방법으로는 달성하기 어려운 일이다. 최근 몇 년 동안 초미세 가공 기술 연구에 큰 진전이 있었습니다. 예를 들어, 초음속 기류 분쇄와 같은 방법을 사용하여 카올린의 미세도를 향상시켜 더 많은 코팅 등급과 제품을 생산할 수 있는 새로운 방법을 열었습니다. 고급 충진재 등급 제품으로 자원 활용률이 확대되어 더 나은 경제적 이익을 얻었습니다. 카올린 점토의 박리 및 초미세 파쇄를 위한 주요 기술로는 파쇄 및 박리, 고압 압출, 기류 파쇄 등이 있다.
1. 분쇄 및 박리 방법
조립 카올린은 다수의 단일 시트로 구성되는 경우가 많습니다. 박리 공정은 박리된 카올리나이트 집합체(>2μm)를 분쇄하는 것입니다. 단일 조각 또는 감소된 적층 층. 현재 스트리핑에 사용되는 주요 장비는 플레이크 분쇄기입니다. 분쇄 매체에는 도자기 구슬, 유리 구슬, 인공 커런덤 구슬 및 나일론 폴리에틸렌 구슬이 포함됩니다. 비드의 상대밀도는 약 2~4.5이고, 직경은 2~3mm이다. 진흙과 미세 분쇄 매체의 혼합물을 교반함으로써 분쇄 매체가 서로 충돌하여 카올리나이트를 벗겨내는 목적을 달성합니다. 카올리나이트가 벗겨진 후에는 결정 구조가 일반적으로 파괴되지 않으며 새로운 표면이 오염되지 않습니다. 카올리나이트의 유색 불순물을 해리 및 방출할 수 있으며 이는 침전 또는 원심분리에 의해 제거될 수 있습니다. 따라서 섬도가 크게 향상되는 동시에 백색도와 광택도 향상됩니다. 제지 산업에 사용되며 종이의 광택과 불투명도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 공정은 간단하지만 생산효율이 다소 낮고 에너지 소모량이 크다.
2. 고압압출법
고압압출법은 카올린을 고압압출장치에 넣어서 만드는 방법이다. 최대 5.88×107Pa)로 조정된 진흙은 950m/s의 선형 속도로 좁은 틈새에서 마찰로 압출되고, 재료가 틈새를 벗어나면 압력이 갑자기 감소하여 정상 압력으로 임펠러에 분사됩니다. 고속을 이용하여 팝콘과 같은 캐비테이션 효과를 발생시키는 전단력과 정공효과의 원리로 카올리나이트의 결정면이 약한 결합력으로 수소결합 방향을 따라 한 겹씩 벗겨져 코팅등급의 생산이 가능합니다. 80%가 2μm 미만인 제품.
이 공정으로 가공된 카올린의 입자 크기 범위는 2~20μm입니다. 고압 균질기로 처리된 슬러리에서 2μm 미만의 입자 크기를 원래의 18%에서 37%로 증가시킬 수 있다는 것이 테스트 결과 입증되었습니다. 예를 들어 Fujian의 Longyan 고령토 광산은 자연 백색도가 매우 높고(75-80) 고령토 함량이 20%-30%입니다. 선택 후 고령토는 입자 크기가 2-5μm이고 5~10μm. 페인트급 제품의 규격에 미치지 못함. 고압압출법을 사용하면 2μm 이하의 입자가 80% 이상 차지하는 페인트급 제품을 얻을 수 있어 경제성이 가장 높음. 이익.
3. 기류 분쇄법
기류 분쇄법의 핵심은 유체 에너지를 이용하여 분말에 큰 전단 충돌, 마찰 등을 가하는 것입니다. 힘이 입자 자체의 파괴 응력보다 크면 입자가 부서집니다.
750m/s 이상의 초고속 기류를 유체 에너지로 사용하는 방식으로, 특수 장치에서 분말 입자가 서로 충돌하여 분쇄되는 동시에 파쇄된 입자도 함께 분쇄기에 투입됩니다. 분무된 와류 기류는 특수 분류 챔버에서 분류된 후 원심 작용을 통해 분류 사이클론의 거친 입자가 바깥쪽으로 던져지고 루프 파이프를 통해 초음속 노즐로 다시 재활용됩니다. 노즐에서 나온 속도는 분쇄실과 충돌하여 소용돌이치는 거친 입자 중 특정 입자 크기보다 작은 분쇄된 미세 입자만 배출되어 수집기에 의해 수집됩니다. 기류 분쇄 후, 소성된 카올린의 90% 이상이 5μm 이하의 입자 크기를 갖는 것을 볼 수 있으며, 이 방법은 좋은 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있습니다.
4. 화학적 박리법
화학적 박리법은 카올리나이트를 특정 제제에 담가서 결정체가 들어가도록 하는 방법이다. 수소결합으로 결합된 결정 표면층이 쌓여 결정층 사이의 수소결합이 파괴되고 결정층 사이의 결합력이 약화된다. 크리스탈 층 사이의 상대적인 변위가 쉬워져 크리스탈 스택이 "느슨해집니다". 이때, 작은 외력이 가해지면 적층된 웨이퍼는 층별로 벗겨질 수 있으며, 생성된 작은 스케일은 단위 카올리나이트 결정층에 가깝다. 많은 화학 물질이 있습니다: 요소 포화 용액(CO(NH2)2), 히드라진, 벤지딘, 아세트아미드 아크릴산. 연구 끝에 쑤저우 비금속 광물 산업 설계 및 연구소의 Shen Changle과 Jiang Jun은 산업 생산에서 화학적 박리 방법을 사용하는 데 가장 큰 장애물은 박리 능력보다는 약제의 높은 비용이라고 믿었습니다. 에이전트 자체. 그러나 구소련 학자들은 값싼 필링제를 발견했다고 주장했다.
5. 급속동결 플레이킹 방식
이 플레이킹 방식은 카올린을 초저압 실린더에 빠르게 통과시키는 방법이다. 액체질소는 카올리나이트의 결정층 사이의 물이 급격하게 얼어 팽창하여 결정층이 파괴되고, 약한 수소결합이 끊어져 적층된 카올리나이트가 단결정이 되는 현상이다.
3. 고령토 소성 가공
선택된 고령토를 특정 온도에서 소성하여 다양한 용도로 사용할 수 있는 고령토 클링커로 만든 후 파쇄, 분쇄 및 분류합니다. 소성 온도는 용도에 따라 다르지만 일반적으로 800~1500°C 사이에서 특수 세라믹, 정밀 주조, 고무, 플라스틱 및 내화물을 생산하는 데 사용됩니다.
하소란 카올린의 성질을 향상시키기 위한 특수한 가공방법이다. 종이 코팅 산업에서 소성 카올린을 사용하면 종이의 산란력과 은폐율을 높이고 잉크 흡착 속도를 높일 수 있습니다. 저항력을 높이기 위해 케이블 필러로 사용됩니다. 4A 제올라이트 합성, 염화알루미늄 생산 및 빙정석 산업에서 하소는 카올린의 화학적 활성을 증가시킬 수 있습니다. 고령토는 고온 하소 후 백색도를 높일 수 있으며 고가의 이산화티타늄을 부분적으로 대체할 수 있습니다. 하소된 카올린은 멀라이트를 생산하는 데 사용될 수 있습니다. 석탄계 카올린의 경우 소성을 통해 탄소를 제거하고 백색도를 향상시킬 수 있기 때문에 소성은 필수 공정이다.
소성 과정에서 온도가 증가함에 따라 카올리나이트는 다양한 상 변화를 겪게 됩니다. 소성 상 변화 과정의 반응식은 다음과 같습니다.
비금속 광물 가공 및 개발 활용
500~700°C 사이에서 결정수가 제거되어 여전히 플레이크 형태를 유지하는 메타카올리나이트가 생성되는 것을 반응식에서 알 수 있다. 실리콘 스피넬 상은 925℃ 이후에 생성됩니다. 1100°C에서는 멀라이트 같은 상이 생성됩니다. 멀라이트는 1400°C에서 생산됩니다.
카올린 소성 온도의 선택은 용도에 따라 다릅니다. 케이블 충진재 및 화학제품으로서 온도는 700°C 정도가 되어야 합니다. 제지 코팅제를 생산할 때는 800~900°C의 온도를 선택하는 것이 좋습니다. 이때 생성된 메타카올리나이트는 여전히 박편 모양을 유지합니다. 백색도와 휘도가 높은 필러를 생산하기 위해서는 1000°C 내외의 온도를 선택할 수 있습니다. 멀라이트를 생산할 때 온도는 1400°C 이상이어야 합니다.
소성 카올린의 백색도를 향상시키기 위해 소성 첨가제를 첨가할 수 있다. 첨가제의 종류는 다양하며, 광석의 성질에 따라 합리적으로 첨가제를 선택해야 한다.
IV. 표면 개질 처리
카올린은 플라스틱, 고무, 페인트, 케이블 등의 충전재로 사용되어 다양한 유기 고분자 재료 등과 쉽고 균일하게 분산됩니다. 결합을 위해서는 카올린 표면에 유기 커플링제 층을 코팅해야 합니다. 이 과정을 표면 개질이라고 합니다. 커플링제와 카올린의 조합에는 화학 반응, 물리적 흡착 또는 두 가지가 모두 포함됩니다. 일반적으로 사용되는 커플링제로는 실란, 티타네이트, 알루미네이트, 스테아르산 및 이들의 비누가 있습니다.
건식 개질 방법과 습식 개질 방법이 있는데, 습식 개질보다는 건식 개질 방법이 더 효과적이다. 일반적으로 사용되는 장비는 고속 반죽기입니다.
변형된 생산에서는 카올린이 단일 나사 또는 이중 나사 반죽기에서 특정 온도에서 유기 물질과 직접 혼합됩니다.
개질 효과를 확인하기 위해 적외선 분광법을 사용하면 커플링제의 코팅 면적을 정확하게 측정할 수 있습니다. 간단한 방법은 소수성법을 이용하는 것인데, 개질된 제품을 소량 취하여 깨끗한 물이 담긴 비이커에 넣고 유리막대로 1~2분간 저어준 후 물의 탁도를 관찰하는 것이다. 중지합니다. 개질 효과가 좋은 카올린은 소수성이므로 가라앉지 않고 물 표면에 떠다닙니다.