Poudre de feldspath : utilisations essentielles dans la fabrication du verre et de la céramique

Dans la nature, le feldspath pur est extrêmement rare. Même les minéraux communément appelés « feldspath potassique » peuvent coexister ou se mélanger avec le feldspath sodique. Ces minéraux naturels feldspath les minéraux sont les matières premières essentielles pour la production poudre de feldspathLes feldspaths contenant à la fois du feldspath potassique et du feldspath sodique sont appelés feldspaths alcalins. Les minéraux issus du feldspath sodique et du feldspath calcique sont appelés plagioclases. Lorsque les feldspaths sont composés de feldspath calcique et de feldspath baryté, on parle de feldspath alcalino-terreux. Le microcline potassique est une variété de feldspath potassique à structure cristalline triclinique. Si le feldspath sodique y est disposé de manière régulière, on obtient du feldspath strié. Après traitement, ce minéral peut être transformé en poudre de feldspath aux propriétés spécifiques.

Le feldspath est l'un des minéraux les plus abondants de la croûte terrestre. Il est largement répandu dans certaines couches sédimentaires et dans presque toutes les roches ignées. De plus, des gisements miniers de feldspath, propices à la transformation en poudre, sont présents dans la plupart des régions du monde. Le potentiel de réserves minérales exploitables est donc considérable, ce qui garantit un approvisionnement solide en matières premières pour la production de poudre de feldspath à grande échelle.

Préparation de poudre de feldspath

Les minerais de feldspath naturel (tels que le feldspath potassique, le feldspath sodique et le feldspath calcique) constituent les principales matières premières pour la préparation de poudre de feldspath. Cette méthode est économique, évolutive et adaptée aux besoins en poudre de qualité industrielle. Le processus principal comprend le prétraitement du minerai, le concassage, le broyage, la purification, le séchage, le broyage ultrafin (facultatif) et la classification.

Sélection et prétraitement du minerai

• Opération: Trier manuellement ou mécaniquement les minerais contenant ≥ 80% de feldspath (les impuretés comprennent principalement du quartz, du mica, des minéraux de fer, des minéraux de titane, etc.). Utiliser de l'eau propre pour éliminer la boue et le sable qui y sont attachés.
• Objectif: Sélectionnez des minerais de feldspath de haute pureté et éliminez les impuretés de surface telles que le sol et la végétation.

Écrasement

• Concassage fin:Utilisez un concasseur à percussion pour écraser à 1-5 mm (préparation au broyage).
• Objectif:Brisez les gros morceaux de minerai en particules plus petites pour faciliter le broyage.
• Équipement et procédé:
• Concassage grossier:Utilisez un concasseur à mâchoires pour écraser le minerai à 50-100 mm.
• Concassage moyen:Utilisez un concasseur à cône ou un concasseur à percussion pour écraser davantage jusqu'à 5 à 20 mm.

Broyage (concassage primaire)

Objectif: Broyer les particules finement broyées en poudre de l'ordre du micron (généralement 10 à 100 µm) et disperser initialement les particules.

Équipement commun:

• Moulin Raymond (convient pour une finesse moyenne, granulométrie du produit 10-74 μm).
• Broyeur à billes (broyage à sec ou humide, utilise des billes d'acier ou de céramique pour le broyage par impact, la taille du produit peut atteindre 5 à 50 μm).
• Broyeur vibrant (haute efficacité, adapté aux minéraux cassants, peut obtenir une poudre primaire plus fine).

Purification (étape clé, éliminer les impuretés)

Les minerais de feldspath contiennent naturellement des impuretés telles que le quartz (SiO₂), le mica (contenant du potassium, de l'aluminium, du silicium et de l'eau), les minéraux de fer (Fe₂O₃, Fe₃O₄) et les minéraux de titane (TiO₂), qui affectent les propriétés de la poudre (par exemple, changement de couleur après cuisson de la céramique, réduction de la transparence du verre). Ces impuretés doivent être éliminées par les méthodes suivantes : séparation magnétique (déferrisation), séparation par flottation, lixiviation acide (déferrisation) et séparation gravitaire.

Séchage

La température de séchage est généralement de 100 à 150 °C, jusqu'à ce que la teneur en humidité soit ≤ 11 TP3T.

• Objectif: Éliminer l’humidité de la poudre purifiée (en particulier après un broyage humide ou une lixiviation acide).
• Équipement:
• Séchoir à boîtes (à petite échelle).
• Séchoir à tambour (échelle moyenne).
• Séchoir par pulvérisation (à grande échelle, peut sécher et granuler simultanément).

Broyage ultrafin (en option, pour poudre submicronique/nanométrique)

Si une poudre plus fine est requise (par exemple, D50 ≤ 5 μm pour les céramiques ou revêtements haut de gamme), un broyage ultrafin est nécessaire :

Équipement:

• Broyeur à jet d'air (utilise un flux d'air à grande vitesse pour impacter les particules, taille du produit 1-10 μm, haute pureté).
• broyeur agité (broyage humide, peut atteindre une taille de particules submicronique).
• Broyeur à boulets planétaire (broyage à sec ou humide, adapté au laboratoire ou à la production à petite échelle).

Classification

Objectif:Contrôler la distribution granulométrique de la poudre (par exemple, éliminer les particules grossières ou ultrafines) pour répondre aux différents besoins d'application.

Équipement:

• Classificateur d'air (utilisé avec les broyeurs à jet d'air).
• Machines de criblage (pour poudre grossière, comme 200 mesh, 325 mesh).

Principales utilisations de la poudre de feldspath

Outre son rôle essentiel dans l'industrie du verre (environ 50 à 60 % de la consommation totale), le feldspath est également largement utilisé dans l'industrie céramique, où il représente environ 30 % de la consommation totale. Le reste est utilisé dans des industries telles que les produits chimiques, les abrasifs, la fibre de verre et les électrodes.

Flux de verre

La poudre de feldspath est l'un des principaux composants des mélanges de verre. Elle contient des teneurs élevées en Al₂O₃ et de faibles teneurs en fer. Son point de fusion, inférieur à celui de l'oxyde d'aluminium, facilite sa fusion. Le feldspath abaisse non seulement la température de fusion du verre, mais élargit également sa plage de fusion. Il est principalement utilisé pour augmenter la teneur en alumine des compositions de verre, réduire les températures de fusion lors de la production et augmenter la teneur en alcalis. Cela permet de réduire la quantité d'alcalis utilisée. De plus, le feldspath fond lentement en verre et présente un faible potentiel de cristallisation. Cela empêche la formation de cristaux pendant le processus de fabrication du verre et évite d'endommager le produit. Il contribue également à ajuster la viscosité du verre. Le feldspath potassique ou sodique est généralement utilisé dans les mélanges de verre.

Ingrédients du corps en céramique

Avant la cuisson, le feldspath agit comme fondant. Il réduit le retrait et la déformation au séchage, améliore les performances et raccourcit le temps de séchage. Pendant la cuisson, le feldspath agit comme fondant pour abaisser la température de cuisson. Il favorise la fusion du quartz et du kaolin. Le verre de feldspath formé à l'état fondu diffuse et pénètre dans la phase liquide, accélérant ainsi la formation de mullite. Le verre de feldspath remplissant les grains de mullite densifie la pâte, réduisant ainsi la porosité et améliorant la résistance mécanique et les propriétés diélectriques. De plus, la formation de verre de feldspath améliore la translucidité de la pâte. La quantité de feldspath ajoutée aux pâtes céramiques varie en fonction des matières premières et des exigences du produit.

Émaux céramiques

Les émaux céramiques sont principalement composés de feldspath, de quartz et d'argile. Leur teneur en feldspath varie de 10 à 351 TP3T. Dans l'industrie céramique (corps et émaux), le feldspath potassique est majoritairement utilisé.

Matières premières de l'émail

Le feldspath est mélangé à d'autres matières premières minérales pour produire de l'émail. En général, la teneur en feldspath de ce mélange varie de 20 à 30 µg/cm³.

Abrasifs

Le feldspath est souvent utilisé comme liant céramique dans la fabrication de meules. Sa teneur en feldspath varie de 28 à 451 TP3T.

Autres utilisations

Le feldspath potassique peut également être utilisé comme matière première pour l’extraction d’engrais potassiques.

Poudre épique

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