Perlita
1. Descripción general
Los minerales de perlita incluyen perlita, obsidiana y trementina.
La perlita es una roca vítrea formada por el rápido enfriamiento de la lava ácida procedente de erupciones volcánicas. Su composición es equivalente a la riolita y recibe su nombre por su estructura de grieta nacarada. La perlita contiene entre un 2% y un 6% de agua.
La piedra de brea también es una roca volcánica vítrea ácida con un brillo de colofonia único y un contenido de agua mayor que la perlita, del 6% al 10%.
La obsidiana es una roca volcánica vítrea de composición equivalente al granito, con un bajo contenido en agua, inferior al 2%.
La perlita, la rosinita y la obsidiana tienen la característica de que su volumen puede expandirse varias veces hasta más de 30 veces en condiciones instantáneas de alta temperatura (alrededor de 1200 °C). Son ideales para realizar construcciones ligeras de alta calidad. Materiales y una importante materia prima mineral para materiales de aislamiento térmico.
Los tipos de minerales de perlita se muestran en la Tabla 3-2-1.
Tabla 3-2-1 Tipos de mineral de perlita
La clasificación de las leyes del mineral de perlita se muestra en la Tabla 3-2-2.
Tabla 3-2-2 Tipos y leyes de mineral de perlita
2 Los principales usos de la perlita expandida
Los principales usos de la perlita son los principales usos expandidos. de perlita. Debido a que la perlita expandida tiene excelentes propiedades físicas y químicas, como densidad aparente ligera, baja conductividad térmica, fuerte resistencia al fuego, buen rendimiento de aislamiento acústico, poros finos, propiedades químicas estables, no tóxica e insípida, se utiliza ampliamente en diversos sectores industriales. especialmente importantes los de materiales de construcción ligeros y materiales de aislamiento térmico. Los principales usos de la perlita expandida se muestran en la Tabla 3-2-3.
Tabla 3-2-3 Principales usos de la perlita expandida
La Tabla 3-2-4 y la Tabla 3-2-5 enumeran el consumo de perlita expandida en Japón y Estados Unidos. estructura.
Tabla 3-2-4 La estructura de consumo de perlita expandida en Japón
Tabla 3-2-5 La estructura de consumo y el volumen de consumo de perlita expandida en los Estados Unidos
3. Estándares de calidad de la perlita
Como materia prima para la producción de perlita expandida, la evaluación de la calidad se determina principalmente en función de su relación de expansión a altas temperaturas y la densidad aparente del producto. Generalmente, se requiere que la relación de expansión sea superior a 7 a 10 (obsidiana > 3 es suficiente). El índice de expansión obtenido en el laboratorio y el índice de expansión en la producción industrial se convierten según la siguiente fórmula:
K0=5,2 (K-0,8)
En la fórmula, K0— —el índice de expansión en la producción industrial; K——el índice de expansión del tostado simple en laboratorio.
Densidad suelta (peso a granel) ≤80~250kg/m3.
Además, se requiere que el contenido de SiO2 en el mineral alcance el 70%, el de H2O del 4% al 6% y el de Fe2O3+FeO <1% sea de alta calidad. El mineral es completamente vítreo, con poca o ninguna desvitrificación y sin fenocristales.
La Tabla 3-2-6 y la Tabla 3-2-7 enumeran los requisitos de calidad de la perlita.
El mineral de perlita en bruto debe procesarse mediante un proceso de trituración y cribado para obtener mineral de perlita adecuado para la expansión del horno. Generalmente, el flujo del proceso que se muestra en la Figura 3-2-1 se utiliza para la trituración y el cribado. El flujo del proceso de beneficio de perlita de Noagua en los Estados Unidos se muestra en la Figura 3-2-2.
Tabla 3-2-6 Comparación entre el coeficiente de expansión K de tostado simple en laboratorio y el coeficiente de expansión de producción industrial K0
Tabla 3-2-7 Estándares de clasificación de calidad para la perlita
Figura 3-2-1 Diagrama de flujo del proceso del principio de chancado y cribado
Figura 3-2-2 Diagrama de flujo del proceso de procesamiento del mineral de perlita Noagua en los Estados Unidos
Aplicación industrial de un grado No se puede utilizar mineral de perlita 3, mineral de grado 3. Los estándares para la arena mineral de perlita expandida se basan en los estándares promulgados por la Oficina Nacional de la Industria de Materiales de Construcción, consulte la Tabla 3-2-8.
Tabla 3-2-8 Requisitos técnicos para arena mineral para perlita expandida (ZBQ25002-88)
La Tabla 3-2-9 proporciona los estándares locales de la provincia de Henan.
Tabla 3-2-9 Requisitos de índice técnico para arena mineral para perlita expandida (DB/410000D63001-86)
IV. El proceso de producción de perlita expandida incluye tres procesos: trituración, precalentamiento y tostado. El flujo principal del proceso se muestra en la Figura 3-2-3 y el proceso de producción principal se muestra en la Tabla 3-2-10.
Figura 3-2-3: Principio de producción y flujo del proceso de perlita expandida
Tabla 3-2-10: El principal proceso de producción de perlita expandida
Precalentamiento El material fuente de calor es generalmente carbón o calor residual de otras operaciones de trabajo térmico.
Las fuentes de calor para asar incluyen carbón, gas, petróleo y electricidad.
V. Desarrollo y utilización de la mina de perlita Shangtianti
La mina de perlita Xinyang es un depósito clave de recursos de perlita en mi país, y sus reservas probadas representan el 75% de la perlita probada de mi país. reservas %. Su nivel de desarrollo y utilización es un microcosmos del nivel de utilización de recursos similares en mi país.
1. Las propiedades físicas y químicas de la perlita Shangtianti
La perlita Shangtianti es relativamente pura y contiene una cantidad muy pequeña de feldespato, fenocristales de cuarzo, una cantidad muy pequeña de magnetita y biotita. La perlita Liu Chong es blanca con un tinte verdoso, comúnmente conocida como Qingita, mientras que la perlita Shizui es blanca con un tinte rojizo, comúnmente conocida como Baiita. La composición química se muestra en la Tabla 3-2-11.
Tabla 3-2-11 Composición química de las muestras de perlita Shangtianti
La composición química de algunas minas de perlita en mi país se muestra en la Tabla 3-2-12.
La composición química del polvo de perlita en diferentes tamaños de partículas se muestra en la Tabla 3.2-13.
Al comparar la Tabla 3-2-11 y la Tabla 3-2-13, se puede ver que no hay cambios obvios en la composición química del mineral de perlita en polvo y el mineral en bruto en Shizui o Liuchong. La composición química de los productos de grado I cumple con los requisitos de los productos de grado I, lo que indica que no hay necesidad de una purificación graduada.
2. La calidad de la perlita expandida
Cuando se tuesta, la arena de perlita se ablanda debido al calentamiento repentino y el agua combinada en el vidrio se vaporiza para producir una gran presión y volumen rápidamente. se expande para formar perlita expandida porosa con una estructura de cavidad. La condición básica para la expansión de la perlita es el vidrio, y la vaporización del agua al calentarla es la causa intrínseca de la expansión de la perlita. La cantidad de agua en el cuerpo vítreo suele expresarse como pérdida por ignición. El precalentamiento sirve para controlar el valor óptimo del volumen de agua (volumen de agua efectivo) si el volumen de agua es demasiado grande, el mineral se convertirá en polvo y si el volumen de agua es insuficiente, la expansión será insuficiente. Controle la calidad de la perlita expandida controlando el tiempo de precalentamiento, la temperatura, el tiempo de tostado, la temperatura, el tamaño de las partículas del mineral, etc.
Tabla 3-2-12 Composición química de perlita, rosinita y obsidiana de algunas zonas productoras de mi país
Tabla 3-2-13 Mineral de perlita Shangtianti en polvo en diferentes granos Grado químico composición
Cuando se utiliza el horno vertical de gas (Zhongnan Filter Aid Factory) para la expansión de la producción, las condiciones de expansión son: temperatura de precalentamiento 450 ℃, tiempo de precalentamiento 12 min, temperatura de tostado 1100 ℃, tiempo de tostado 3 ~ 5 chelines. Resultados de la expansión: La densidad aparente (kg/m3) cambió de 1030 antes de la expansión a 60,1 después de la expansión, y el múltiplo de expansión (K0) fue 17,14.
La composición granulométrica y la capacidad granulométrica antes y después de la expansión se muestran en la Tabla 3-2-14.
Tabla 3-2-14: Determinación de la composición granulométrica y capacidad granulométrica antes y después de la expansión de la producción
Se puede observar en la Tabla 3-2-14: la partícula gruesa el tamaño del producto expandido aumentó significativamente, +60 malla en 12,88% antes de la expansión aumentó a 67,17% cuanto más grueso era el tamaño de partícula, menor era la densidad aparente.
Los resultados de la medición de la conductividad térmica de la perlita expandida se muestran en la Tabla 3-2-15.
Tabla 3-2-15 Informe de inspección sobre la conductividad térmica del polvo de perlita Shangtianti
Unidad de prueba: Centro de Inspección y Supervisión de Calidad del Producto de Materiales de Sellado y Aislamiento Térmico de la Administración Nacional de Materiales de Construcción.
Según la norma nacional GB5211.15-88 (equivalente a la norma internacional ISO787/5-1980), se midió la absorción del aceite de linaza refinado por la perlita expandida, expresada como porcentaje masa/masa. , y los resultados de la medición: la capacidad de absorción de aceite de la perlita expandida de 0-280 μm es del 248%; la capacidad de absorción de aceite de la perlita expandida de 1-150 μm es del 210%;
Los requisitos de calidad de la industria de materiales de construcción para la perlita expandida se muestran en la Tabla 3-2-16.
Tabla 3-2-16 Estándar de la industria de materiales de construcción para perlita expandida (JC/T209-92)
Consulte la Tabla 3-2-16 para conocer el rendimiento técnico de la perlita expandida Shangtianti. Ha alcanzado la marca de 70, pero la composición del tamaño de las partículas es relativamente fina. El límite inferior del tamaño de las partículas es <0,15 mm, lo que representa el 12,12 %, lo que ha excedido el valor máximo permitido para productos calificados (6 %). El problema del tamaño de partícula más fino se puede resolver recolectando por separado productos con un tamaño de partícula <0,15 mm al final de la tostación por expansión.
3. Utilización de polvo de perlita de malla 60
El flujo de procesamiento de la arena de perlita Xinyang Shangtianti se muestra en la Figura 3-2-4.
Figura 3-2-4 Proceso de procesamiento de perlita de la mina no metálica Xinyang Shangtianti
El precio de la mina de perlita en bruto es de 40 yuanes/t, el mineral de arena es de 80 yuanes/t, y perlas expandidas Roca 26 yuanes/m3. Durante el proceso de procesamiento del mineral, el mineral fino de malla -60 se descarta como relave, con un rendimiento del 40%, es decir, se descartan 400 kg de mineral fino de malla -60 por cada tonelada de mineral crudo de perlita procesada, y hasta 100 libras. Cada año se descartan de 180.000 a 200.000 toneladas de relaves de malla -60. Esto no sólo provoca un enorme desperdicio de recursos, sino que también provoca contaminación ambiental. Este problema siempre ha preocupado a las empresas mineras. Con este fin, la Comisión Nacional de Ciencia y Tecnología y la Comisión Provincial de Ciencia y Tecnología de Henan organizaron el Centro Nacional de Investigación de Tecnología de Ingeniería para la Utilización Integral de Recursos Minerales No Metálicos y otras unidades para realizar investigaciones clave sobre el desarrollo integral y la utilización de diversos minerales no metálicos. -minerales metálicos en Shangtianti (los números de proyecto son 960441034 y 971140201 respectivamente)). Entre ellos, se han logrado los siguientes resultados en la utilización de polvo de perlita de malla -60.
(1) Se utiliza como relleno funcional en productos de plástico y caucho
Polvo de perlita de malla -60, alimentado directamente al molino de rodillos de suspensión, molino de impacto de alta velocidad para trituración fina o Enter el molino de chorro para molienda ultrafina El polvo de perlita obtenido (molienda fina 100% <40 μm, molienda ultrafina 100% <20 μm) se modifica mediante modificadores de superficie como silano, titanato y ácidos grasos utilizados como funcionales. Relleno mineral en productos de plástico y caucho.
En el proceso de fabricación de láminas de caucho se utiliza polvo de perlita en sustitución del agente reforzante PNT en la fórmula original. Las propiedades físicas y mecánicas del producto obtenido se muestran en la Tabla 3-2-17.
Tabla 3-2-17 Resultados medidos de las propiedades físicas y mecánicas de los productos
En el proceso de producción de tubos de caucho, se utiliza micropolvo de perlita para reemplazar el negro de carbón Si-Al en la fórmula original y los productos. Las propiedades físicas y mecánicas se muestran en la Tabla 3-2-18.
Tabla 3-2-18 Resultados medidos de las propiedades físicas y mecánicas de los productos
En el proceso de producción de cables, se utilizó micropolvo de perlita para reemplazar el caolín calcinado activo en el original. Fórmula Las propiedades físicas del producto. Las propiedades mecánicas se muestran en la Tabla 3-2-19.
Tabla 3-2-19 Resultados de las pruebas de propiedades físicas y mecánicas de los productos
Utilice polvo de perlita de superficie modificada para reemplazar el PNT, el negro de carbón Si-Al y la tierra alta calcinada activada. Para fabricar productos de caucho, el relleno del cable, no solo las propiedades físicas y mecánicas del producto cumplen con los requisitos estándar nacionales pertinentes, sino que también tienen ventajas de precio obvias.
(2) Polvo de pulido de perlita
En la actualidad, el polvo de pulido de perlita más utilizado es el polvo de pulido de perlita 100#. Por ejemplo, Anyang Glass Shell Factory utiliza alrededor de 300 toneladas por año. Los requisitos de calidad son: ① Tamaño de partícula + 150 μm = 0, -44 μm < 15%; ② Gravedad específica 2,2 ~ 2,4 ③ Dureza (dureza Morse) 5,5 ~ 6.
Usando el método de cribado en seco, el rendimiento del producto en polvo de pulido de perlita separado del polvo de relaves de perlita de malla -60 es solo del 30 % y el polvo es grande. Usando operación húmeda, usando molienda con molino de varillas, clasificación, proceso de deslamado, criba fina y molino para formar un circuito cerrado, se puede obtener polvo de pulido de perlita calificado con un rendimiento del 70%. Resultados del análisis del tamiz del tamaño de partículas del polvo de pulido: +150μm=0, -44μm=8,54, -150μm~+44pm=91,46. La gravedad específica es 2,27 g/cm3.
(3) Se utiliza como relleno para papel de impresión normal.
Reemplaza el polvo de talco como relleno para papel de impresión normal, excepto que la blancura del papel no es tan buena como la del papel lleno de talco en polvo, los demás indicadores superan todos los del papel lleno de talco en polvo.
(4) Perlita expandida con carcasa de vidrio esférica
La perlita expandida se utiliza principalmente como materiales de construcción livianos y materiales de aislamiento térmico. Los productos de perlita expandida producidos en mi país son expandidos simples y solo porosos. roca de perlas. La perlita expandida porosa tiene una alta absorción de agua, baja resistencia a la compresión y poca fluidez del mortero, lo que a menudo conduce a problemas tales como calidad y rendimiento reducidos y una vida útil corta del producto durante su uso. Estas debilidades de los productos de perlita expandida porosa han restringido seriamente su rendimiento. Desarrollo de la industria de la perlita.
El producto de perlita no porosa con carcasa de vidrio esférica evita los defectos mencionados anteriormente de la perlita expandida porosa. Sin embargo, actualmente sólo tres países del mundo, Estados Unidos, Japón y Francia, dominan esta tecnología.
La Universidad Normal de Xinyang llevó a cabo un proyecto de investigación clave de la Comisión Provincial de Ciencia y Tecnología de Henan: Tecnología de producción de perlita expandida con obturador esférico (Proyecto No. 971140204). Después de tres años de cientos de estudios experimentales realizados por los miembros del equipo de investigación, diseñaron y fabricaron de forma independiente. Primera máquina automática de control de temperatura en China. El horno de expansión eléctrica utilizó polvo mineral de perlita de malla -60 para producir con éxito perlita expandida esférica de celda cerrada, es decir, perlita expandida con cáscara de vidrio esférica. El rendimiento del producto ha alcanzado el nivel avanzado internacional de productos similares. y ha sido patentado (número de publicación CN123200A). La comparación de los indicadores de rendimiento entre la perlita expandida con cubierta de vidrio y la perlita expandida porosa se muestra en la Tabla 3-2-20.
Tabla 3-2-20 Rendimiento de la perlita expandida porosa y de células cerradas
La comparación del rendimiento con productos extranjeros similares se muestra en la Tabla 3.2.21.
La perlita expandida de celda cerrada con carcasa de vidrio esférica es adecuada para aislamiento térmico liviano y campos de ahorro de energía y rellenos livianos. Es especialmente adecuada para la construcción de campos de ahorro de energía que requieren cierta resistencia, absorción de agua y mortero. Rendimiento de flujo o en sistemas líquidos. Se utiliza en diversos paneles de construcción livianos, como materiales aislantes de paredes exteriores, paneles decorativos, paneles aislantes compuestos, etc. También es adecuado como auxiliar de filtración para el procesamiento de bebidas.
El uso de polvo mineral de perlita de malla -60 para expandirse hasta convertirse en perlita esférica de celda cerrada con cubierta de vidrio es la forma principal de resolver el uso de polvo de perlita de malla -60. Porque este tipo de producto de expansión tiene un rendimiento excelente, un gran mercado y un bajo costo. Por ejemplo, para construir una fábrica de perlita expandida de celda cerrada de vidrio esférico con una producción anual de 5.000 toneladas, la inversión en equipo requiere 680.000 yuanes, el costo de producción es de 396 yuanes/t, el precio en fábrica es de 1.000 yuanes/t, y los beneficios e impuestos anuales pueden alcanzar los 3 millones de yuanes.
Tabla 3-2-21 Comparación del rendimiento entre este producto y productos extranjeros similares
4. Coadyuvante de filtración de perlita
El uso principal de la perlita expandida es como Los materiales de construcción livianos y los materiales aislantes representan alrededor del 70% de la producción de perlita expandida, seguidos por los auxiliares de filtración, que representan alrededor del 20%. La perlita se utiliza como coadyuvante de filtración en la producción de alcohol, bebidas, aceites comestibles, glutamato monosódico, medicamentos y productos químicos. La perlita expandida se tritura finamente (malla -325) y se clasifica para convertirse en auxiliar de filtración de perlita. Una vez acumulado el polvo auxiliar de filtración de perlita, forma un cuerpo en forma de torta sin comprimir, que forma un lecho filtrante. Del 80% al 90% de este lecho filtrante es aire. A través de él se filtra el líquido y se interceptan las finísimas partículas sólidas en suspensión, consiguiendo así una mayor tasa de filtración y claridad.
El coadyuvante de filtración de perlita producido por Xinyang Zhongnan Filter Aid Factory se utiliza principalmente en la producción de glutamato monosódico y aún no ha abierto el mercado en la industria cervecera. Antes de la década de 1980, en mi país se utilizaba el método de filtración de torta de algodón, relativamente atrasado, para la filtración de cerveza terminada. En la década de 1980, mi país introdujo la tecnología de filtración de tierra de diatomeas, que ha sido ampliamente utilizada por la industria cervecera de mi país. En los últimos años ha aparecido la tecnología de filtración de perlita, pero su cuota de mercado es pequeña. La filtración juega un papel extremadamente importante en la producción de cerveza. El proceso de producción de cerveza combina una serie de procesos de separación sólido-líquido, incluida la filtración del mosto después de la sacarificación, la filtración para clarificación de la cerveza después de la fermentación y la filtración refinada de la cerveza antes del envasado. La capacidad de filtrar partículas sólidas en la cerveza básicamente solo está relacionada con el tamaño relativo de las partículas y los poros del auxiliar de filtración y la forma de la estructura. La Tabla 3-2-22 enumera las características de los auxiliares de filtración comunes.
Tabla 3-2-22 Características de los coadyuvantes de filtración comunes
Cuando se utilizan coadyuvantes de filtración como medio filtrante, se debe seleccionar un soporte para que los coadyuvantes de filtración se puedan aplicar sobre las formas de soporte. la capa filtrante, es decir, la torta de filtración. Este soporte en sí es también el medio filtrante. Los soportes incluyen principalmente tela filtrante, papel de filtro y malla filtrante. La tela filtrante se utiliza a menudo en el proceso de filtración utilizando diatomita como ayuda de filtración. Los principales factores para la selección de la tela filtrante se muestran en la Tabla 3-2-23. El papel de filtro es un material filtrante similar a la tela no tejida. Las características del papel de filtro son: existe menor riesgo de fuga de partículas de cachaza debido a los cambios de presión durante la filtración, por lo que algunas cervecerías utilizan el papel de filtro como soporte en filtros de placas y marcos de gran tamaño. Sin embargo, existen desventajas en el sentido de que los poros del cartón son complejos y pequeños, fáciles de bloquear y tienen poca resistencia. La pantalla del filtro generalmente está hecha de alambre de acero inoxidable o alambre de latón, expresado por número de malla.
Tabla 3-2-23 Principales factores para la selección de la tela filtrante
①Polímero de acrilonitrilo y cloruro de vinilo. ②S, fibra corta; F, multifilamento; M, monofilamento.
Como se puede ver en la Tabla 3-2-22, el coadyuvante de filtración de perlita puede reemplazar el coadyuvante de filtración de diatomita en la industria cervecera. La cervecería Puyang Zhongyuan utiliza tres tipos de ayudas de filtración. Consulte la Tabla 3-2-24 para comparar los efectos.
Tabla 3-2-24 Comparación de las formas de filtración de tres coadyuvantes de filtración
Todo el sistema de filtración de vino que utiliza perlita como coadyuvante de filtración es exactamente igual que el de diatomita, pero el filtro de perlita ayuda El precio del agente es más bajo que el del auxiliar de filtrado de diatomita y puede ahorrar 1,5 yuanes por tonelada de cerveza.
Los coadyuvantes de filtración se utilizan ampliamente en la industria cervecera. Para que las cervecerías utilicen ampliamente los auxiliares de filtración de perlita, además del procesamiento fino de las materias primas de los auxiliares de filtración de perlita, también es necesario establecer procedimientos operativos adecuados para el uso de los auxiliares de filtración de perlita Shangtianti, desde el revestimiento previo, la adición y la diferencia de presión. , Para cada operación, como el reemplazo de soportes, debe tener parámetros operativos científicos y razonables. Además, se deben seleccionar los soportes adecuados. Los coadyuvantes de filtración de perlita se están promocionando gradualmente en la industria cervecera.
Referencias principales
[1] Comité Editorial "Non-metallic Mineral Industry Handbook", Non-metallic Mineral Industry Handbook (Volumen 1, Volumen 2), Metallurgical Industry Press, 1992.
[2] Huang Chengyan et al., Diatomita china y sus aplicaciones, Science Press, 1993.
[3] Li Haoming et al., Aplicación de la tecnología de filtración de perlita en la industria cervecera, Henan Science and Technology, 1997, Número 1, páginas 20 a 22.