Обогащение глинистых материалов в производстве
керамических изделий - часть 2
Сухой способ обогащения каолина, используемый на Просяновском каолиновом
комбинате, включает следующие основные операции (рис. 6). Сушка
каолина-сырца производится в сушильном барабане при 800—850° С за 40—45
мин до остаточной влажности 0,7—0,8%. Тонкий помол осуществляют в
центрифугальных мельницах, а классификацию — в воздушных сепараторах и
циклонах. Фракции размером менее 0,3 мм уносятся из мельницы воздушным
потоком, более крупные частицы удаляются через разгрузочное отверстие.
Тонина помола регулируется скоростью воздушного потока. Потери сырья в
отходах при выпуске каолина I сорта около 10%, при выпуске каолина III
сорта — до 3,5%. Очистка воздушного (газового) потока от мельчайших
частиц (до 15%), не улавливаемых в сепараторах, производится в фильтрах
— рукавных, электрических, или в пылеосадительных камерах. Коэффициент
полезного действия фильтров около 98%.
Сухой способ обогащения каолина обеспечивает извлечение 80—82% ценных
фракций из сырого каолина. Его целесообразно использовать при обогащении
каолинов и глин, содержащих крупнозернистые примеси размером более
0,06—0,08 мм. Сухой способ обогащения каолинов проще мокрого, однако
качество каолина, обогащенного этим методом, снижается за счет удаления
наиболее ценной тонкой фракции, которую не удается уловить при воздушной
классификации, что ухудшает
пластичность и связующую способность каолина. К
недостаткам также следует отнести неоднородность свойств обогащенного
каолина, что удлиняет процесс смешивания его при приготовлении массы на
заводах.
Комбинированный способ обогащения глинистого сырья сочетает сухой способ
обогащения с дополнительной обработкой отходов (хвостов) мокрой
классификацией.
Ультразвуковой метод обогащения каолина основан на физическом
воздействии упругих колебаний звуковой волны на каолиновую суспензию,
разрушающем ее структурные связи, что способствует осаждению кварцевого
песка из суспензий каолина. Эффективность обогащения при этом способе
повышается при совмещении его с химическим обогащением, обеспечивающим
удаление части красящих веществ.
Электрофоретический способ обогащения каолинов состоит в том, что в
каолиновую суспензию плотностью 1,17—1,25 г/см3 вводят определенное
количество элекролита — жидкого стекла (0,1—0,2% по Na2О)—и пропускают
через нее постоянный ток напряжением 75— 100 В, плотностью около
0,01—0,02 А/см2. Глинистые частицы, несущие отрицательный заряд,
притягиваются анодом. Частицы примесей, не имеющие заряда или несущие
положительный заряд, частично осаждаются на катоде, а основная масса
уносится с обработанной суспензией. Этот способ позволяет наиболее полно
извлекать глинистую часть, а расход электроэнергии относительно
небольшой— до 40 кВт*ч на 1 т обогащенного каолина и около 0,8 м3 воды.
Обогащенный таким способом каолин отличается высоким содержанием
глинистого вещества до 96—98%, чистотой и однородностью. Способ особенно
эффективен, если в сырье в значительном количестве присутствуют примеси
кварца с размером частиц 0,2 мм, плохо отделяемые при обогащении другими
способами. Недостаток электрофоретического способа обогащения каолина —
высокая влажность конечного продукта — 36—38%, а также недостаточная
производительность установки — 150—200 кг/ч.
Химическое обогащение (отбеливание) каолинов производится тремя
способами: сублимация активными газами железа при высокой температуре,
перевод оксидов железа в магнитную форму с последующей магнитной
сепарацией, активация кислотами и их солями каолина
при различных температурах и давлении. Наиболее
перспективны способы, основанные на восстановлении в каолине Fe3+ до
Fe2+ с последующим растворением соединений в слабых кислотах.
Химические методы обогащения обеспечивают наиболее полное удаление
красящих оксидов, особенно оксида железа. За последние годы предложено
много методов химического обогащения каолина. В УНИИСП разработан метод
активации каолиновой суспензии крепкой соляной кислотой при температуре
100°С в продолжении 3 ч. После двух-трех промывок и фильтрации
сернокислое железо удаляется из каолина. В ВНИИФ предложен метод
удаления оксидов железа разбавленной серной кислотой. В Лесотехнической
академии создан метод обезжелезивания каолинов растворимыми смолами в
кислой среде. Растворенное железо удаляется фильтрацией и промывкой.
В ЧССР получил распространение метод гидросульфитного отбеливания
каолиновой суспензии после гидроциклонного обогащения, которое
осуществляется в реакторах и бескислородной среде. Каолин после
обработки неоднократно промывается водой путем распускания кролина в
воде и обезвоживания на фильтр-прессах. В США отбеливание каолина
производится гидросульфатом в сернокислой среде. Узел отбеливания
включен в схему гидроциклонного обогащения. В ГДР предложен метод
отбеливания каолина для бумажной промышленности. Каолиновый шликер,
содержащий соединения трехвалентного железа, обрабатывают кислым
сернокислым натрием. Образующиеся соли двухвалентного железа
обрабатывают фосфорной кислотой и в результате обменной реакции получают
стабильный белый фосфат железа. Преимущество этого способа — устранение
операций нейтрализации и гомогенизации шликера, сопутствующих обычным
способам отбеливания каолина.
Значительные работы по химическому отбеливанию каолинов проведены в
Японии, ФРГ и других странах. Общие недостатки этих и других методов
химического обогащения каолинов: значительная сложность, необходимость
применения специального оборудования, многократные промывки с
последующим обезвоживанием, некоторое снижение качества за счет
взаимодействия каолина с реагентами при повышенных температурах. Это
ограничивает применение методов химического обогащения в промышленности,
Вопросы для самопроверки
1. В чем сущность процесса каолинизации?
2. По каким признакам классифицируют глинистые материалы?