광석에서 분말까지: 카올린 정제, 분쇄, 개질
카올린은 고품질 매장량이 거의 없는 중요한 비재생 광물 자원입니다. 현재 더 많은 산업에서 고급 카올린에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 시장 수요가 전반적인 성장률을 앞지르면서 중국의 수급 불균형이 심화되고 있습니다.
따라서 이 광물소재를 다양한 산업적 응용 분야에 적합하게 만들기 위해서는 다양한 가공기술을 연구하고 적용하는 것이 필수적이다.
카올리나이트 선광 및 정제
손 선택 방법
수동 선별법은 광물 입자의 크기나 밀도 차이를 이용하여 광물을 분리합니다. 주로 장석이나 석영과 같은 불순물을 제거하고, 카올린의 순도와 소성 백도를 향상시키며, 소규모 기업에 적합합니다.
물 선택 방법
물 선별법은 물을 매개체로 사용하여 미네랄과 불순물 미네랄을 분리합니다. 석영, 장석, 운모 또는 철-티타늄 미네랄과 같은 더 큰 미네랄 입자를 제거할 수 있습니다. 이 방법은 간단하고 조작이 쉬우며, 비용이 저렴하고 고품질 광물에 적합합니다.
부유법
부유선광법은 광석의 물리적, 화학적 표면 특성을 기반으로 유용 광물을 광석에서 분리합니다. 캐리어 부유선광, 선택적 응집, 이중 액체 부유선광과 같은 첨단 기술은 세라믹 원료의 전처리에 효과적입니다.
흡착 부유법은 석회석 분말을 카올린 슬러리에 첨가하여 Fe2O3를 흡착하는 반면, 이중 액체 부유법은 슬러리의 pH를 조절하고, 포집제와 유기 용액을 첨가하여 층화 및 분리를 가능하게 합니다.
자기 분리 방법
자기 분리는 다양한 광석이나 물질의 자기적 차이를 이용하여 자기력과 다른 힘의 작용으로 분리하는 과정입니다.
석탄계 카올린의 철 성분은 비교적 복잡합니다. 다양한 고구배 자기 분리법을 사용하여 다양한 석탄계 카올린에서 철을 제거할 수 있습니다. 현재 고구배 자기 분리법은 다음과 같이 구분할 수 있습니다.
1. 맥동 고구배 자기 분리
2. 건식 고구배 자기분리
3. 진동 고구배 자기 분리
4. 선택적 응집과 고구배 자기 분리 결합 철 제거
5. 자기응집법
화학 정제
화학적 정제는 산이나 알칼리를 사용하여 광물에 포함된 특정 불순물을 용해하고 제거하는 방법으로, 광물의 산 용해성이나 알칼리 용해성으로 인해 발생합니다.
환원표백 철 제거법은 환원제를 사용하여 불용성 3가 철(예: 리모나이트)을 가용성 2가 철로 환원한 다음, 여과하고 세척한 후 여과액과 함께 제거합니다.
특징: 엄격한 반응 조건, 자극적인 냄새로 인해 작업 환경이 좋지 않으며, 제품 잔류물이 후속 공정에 영향을 미칩니다.
산 침출 표백 철 제거법은 산성 용액을 사용하여 카올린을 처리하여 철 함유 불용성 광물을 용해성 염으로 전환합니다. 그런 다음 광석 세척과 같은 공정을 통해 카올린을 백색화합니다.
특징: 황화철 광물, 일메나이트 광물 등에 대한 효과가 낮고, 슬러리의 고온 제어가 필요합니다. 이로 인해 장비의 내산성 요구 사항이 높아지고 생산 비용이 상승하며, 제품 내 잔류물이 후속 공정에 영향을 미칩니다.
산화 표백 철 제거법은 강력한 산화제를 표백제로 사용하여 카올린 슬러리 시스템 내의 황철석을 산화시켜 가용성 Fe₂+를 생성합니다. 동시에 다른 어두운 유기물도 무색 산화물로 산화되어 표백을 유발할 수 있습니다.
특징: 이 방법은 주로 황철석계 카올린을 처리하는 데 사용됩니다. 다른 염색 금속 물질을 함유한 카올린의 철 제거 및 백화에는 효과가 미미하며, 광범위한 적용에는 적합하지 않습니다.
미생물 표백법
미생물 표백법에는 미생물 침출 기술과 미생물 부유 기술이 포함됩니다. 이 기술은 페로티오바실러스균과 철 환원균 등의 방법을 사용하여 산화된 황철석 및 기타 황화물 광석을 제거합니다.
이 방법은 투자 비용, 비용, 에너지 소비, 오염이 적고, 물성에 영향을 미치지 않습니다. 새로운 정화 및 미백 방법으로 아직 실험실 단계에 있습니다.
카올린의 변형
삽입 수정
윤달 가감 층간 수소 결합을 극복하고 층간 갭을 삽입하여 카올린의 층 구조를 파괴하지 않고 층간 간격을 늘립니다.
주로 액상 삽입, 증발 용액 삽입, 기계화학적 삽입, 마이크로파 방사선 삽입, 초음파 삽입이 있습니다.
소성 변형
소성 개질은 카올린 가공의 일반적인 방법으로, 카올린을 물리적 방법으로 열처리하는 방식입니다. 카올린의 소성 온도는 용도에 따라 다릅니다. 고온 소성(450~925℃)은 탄소 제거 및 백색화에 가장 적합한 방법이며, 세라믹 소재, 충전제, 흡착제, 촉매 등에 사용됩니다.
화학적 변형
화학적 개질은 산 개질과 알칼리 개질로 나뉩니다. 이는 카올린 분말 표면의 흡착 및 반응 활성을 향상시킬 수 있지만, 산-염기 개질 연구는 아직 초기 단계에 있습니다.
폴리하이드록시 철 변형
이 방법은 폴리하이드록시철 용액을 분쇄 및 체질된 카올린에 혼합한 후 가열 및 교반 조건 하에서 개질하는 방식입니다. 온도의 영향이 크기 때문에 폴리하이드록시철 개질 후 카올린의 흡착량은 온도 증가에 따라 점차 증가합니다.
커플링제 수정
커플링제 개질은 화학적 수단을 이용하여 카올린 미립자 표면에 유기 커플링 화합물 층을 형성하여 표면 특성을 변화시키는 기술입니다. 현재 주로 사용되는 커플링제는 실란 커플링제와 티타네이트 커플링제이며, 이는 카올린 표면 구조와 유기물과의 상용성을 향상시킬 수 있습니다.
카올린 각질 제거
카올린 박리법은 카올린의 입자 크기를 줄이기 위해 층을 분리하여 표면적을 증가시키는 방법입니다. 기계적 박리법과 화학적 박리법으로 나뉘며, 화학적 박리법은 카올린을 매우 미세한 입자로 박리하는 방법입니다.
이 공정은 낮은 마모성과 높은 백색도라는 요건을 충족하므로 카올린은 종이 제조, 화장품, 의약품 및 기타 응용 분야에 사용하기 적합합니다.
카올린 블렌딩 기술
카올린 제품 지표의 안정성은 제품 품질 측정의 핵심 요소 중 하나입니다. 다양한 자연적 요인으로 인해 중국 카올린 광산의 품질은 채굴 지역이나 동일 채굴 지역 내 광석층에 따라 크게 달라집니다.
카올린 제품의 지표는 변동성이 크고, 하류 산업에서는 카올린 제품의 품질 안정성에 대한 요구가 높습니다. 따라서 블렌딩 기술의 습득은 관련 기업의 발전에 필수적입니다.
요약
업계 동향과 자원 특성을 파악하기 위해 선도 기업들은 심층 가공 기술을 연구하고 적용하고 있습니다. 정제, 분쇄, 개질 등의 심층 가공 기술을 통해 카올린의 백색도, 미립도, 가소성, 그리고 제품 안정성을 향상시킵니다.
향후 개발 목표로는 개선된 소성, 초미세 부유, 표백, 점도 감소, 미립자 폐기물 응용, 나노기술, 항균 소재 등이 있습니다.
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