I. Informações básicas sobre o feldspato potássico
O feldspato potássico (fórmula química K₂Al₂Si₆O₁₆), um importante mineral não metálico, encontra-se amplamente distribuído na natureza. Possui estruturas cristalinas e propriedades físico-químicas únicas, sendo indispensável em inúmeras aplicações industriais. Visualmente, o feldspato potássico apresenta-se tipicamente em vários tons, como rosa-carne, branco ou cinzento, com diversas formas cristalinas, incluindo formas comuns em forma de placa e prismáticas. A sua dureza moderada, variando geralmente entre 6 e 6,5 na escala de Mohs, garante tanto a trabalhabilidade durante o processamento como uma integridade estrutural suficiente.
II. Principais aplicações do feldspato potássico
(1) Agente de fluxo de vidro
Na indústria de fabrico de vidro, o feldspato potássico é uma matéria-prima essencial. O seu elevado teor em Al₂O₃, aliado ao baixo teor em ferro, confere vantagens significativas durante a fusão do vidro. Especificamente, reduz eficazmente a temperatura de fusão do vidro, reduzindo o consumo de energia e os custos de produção. Por exemplo, a incorporação de uma quantidade adequada de feldspato potássico nas fórmulas tradicionais de produção de vidro pode reduzir a temperatura de fusão em 50–100 °C, encurtando substancialmente o tempo de fusão. Além disso, o feldspato potássico reduz a necessidade de álcali, uma matéria-prima cara e com impacto ambiental na produção de vidro. Esta redução oferece benefícios económicos e ecológicos. Simultaneamente, o feldspato potássico modula a viscosidade do vidro, melhorando a trabalhabilidade durante os processos de conformação e a qualidade e uniformidade dos produtos vidreiros.
(2) Corpo Cerâmico e Esmalte
Formulação do Corpo: Na produção do corpo cerâmico, o feldspato potássico desempenha um papel crucial. Reduz a retração durante a secagem, regulando a distribuição interna da humidade através da sua estrutura cristalina e propriedades de hidratação, evitando fissuras causadas por retração irregular. Além disso, o feldspato potássico promove a formação de mulita. A mulita é um mineral caracterizado por uma elevada resistência, dureza e excelente estabilidade química. A sua formação aumenta a densidade e as propriedades de transmissão de luz dos corpos cerâmicos. Por exemplo, na produção de louça de alta qualidade e cerâmica artística, a adição de uma quantidade adequada de feldspato potássico pode aumentar a resistência dos produtos cerâmicos em 20% a 30% e melhorar significativamente a sua transmissão de luz, tornando a cerâmica mais esteticamente agradável e funcional.
Esmaltes: O feldspato potássico também desempenha um papel crucial nos esmaltes cerâmicos, representando tipicamente 10% a 35% da composição. Dentro desta gama, melhora significativamente o brilho da superfície da cerâmica. Durante a cozedura a alta temperatura, o feldspato no esmalte forma uma camada vítrea lisa e transparente. Esta camada reflete a luz, conferindo um brilho suave e intenso à superfície cerâmica. Por exemplo, na produção de cerâmica arquitetónica, a utilização de esmaltes contendo uma quantidade adequada de feldspato resulta em superfícies de azulejos mais lisas e brilhantes, aumentando a competitividade do produto no mercado.
(3) Matéria-prima do Fertilizante Potássico
O potássio é um dos três macronutrientes essenciais para o crescimento das plantas, desempenhando um papel vital no aumento da produtividade e da qualidade das culturas. O feldspato potássico pode ser calcinado e reagido com calcário para produzir fertilizantes de potássio e cálcio solúveis em calcinação ou solúveis em água. Este fertilizante potássico é particularmente adequado para melhorar solos ácidos. Em condições ácidas, o potássio torna-se menos disponível para absorção pelas plantas. Os fertilizantes de potássio e cálcio derivados do feldspato potássico não só fornecem potássio em abundância, como também regulam o pH do solo e melhoram a estrutura do solo. Por exemplo, nas regiões de solo ácido do sul da China, a aplicação de fertilizante de potássio e cálcio derivado do feldspato potássico aumentou a produtividade das culturas em média 15% a 20%. Simultaneamente, a qualidade dos produtos agrícolas melhorou significativamente, como maior doçura nos frutos e melhor textura nos legumes.
(4) Outras Aplicações
O feldspato potássico tem amplas aplicações para além dos usos primários acima referidos, incluindo como matéria-prima para esmalte e aglutinante para mós. Na produção de esmalte, o feldspato potássico aumenta a adesão e a resistência à corrosão da camada de esmalte, tornando os produtos esmaltados mais duráveis. No fabrico de rebolos, o feldspato potássico atua como um aglutinante para manter firmemente as partículas abrasivas unidas, melhorando a resistência e a resistência ao desgaste do rebolo. Além disso, o feldspato potássico pode ser processado em pó ultrafino para uma utilização extensiva nas indústrias de borracha, metalurgia e outras. Na indústria da borracha, o pó ultrafino de feldspato potássico serve de enchimento para aumentar a dureza e a resistência ao desgaste dos produtos de borracha. Em metalurgia, funciona como um fundente para facilitar a fusão e a separação dos metais.
III. Fluxo do Processo de Britagem
Durante a purificação, o feldspato potássico passa por várias etapas de britagem e processamento para garantir que a sua pureza e qualidade vão ao encontro das exigências de diversos setores industriais. As principais etapas do processo de britagem do feldspato potássico são descritas de seguida:
(1) Etapa de Britagem
Britagem Grossa: Esta etapa inicial utiliza normalmente britadores de mandíbulas. Os britadores de maxilas oferecem vantagens como uma estrutura simples, fácil operação e elevada taxa de britagem. Reduzem o minério bruto a um tamanho de partícula ≤ 150 mm, proporcionando o tamanho de alimentação adequado para as etapas de britagem subsequentes. Por exemplo, numa grande mina de feldspato, um britador de mandíbulas pode processar centenas de toneladas de minério bruto por hora, partindo grandes blocos de feldspato em partículas mais pequenas para facilitar o manuseamento pelos equipamentos subsequentes.
Britagem Média e Fina: Após a britagem grossa, o minério entra nas etapas de britagem média e fina, utilizando principalmente britadores cónicos ou de impacto. Os britadores cónicos são adequados para a britagem de minérios mais duros, quebrando-os ainda mais através das forças de rotação e compressão do cone; Já os britadores de impacto utilizam o impacto entre as barras de impacto rotativas de alta velocidade e as placas de impacto para quebrar o minério, oferecendo uma elevada eficiência de britagem e uma granulometria uniforme do produto. Após a britagem média e fina, o minério é reduzido a granulometrias ≤20 mm, preparando-o para os processos de moagem e classificação subsequentes.
(2) Moagem e Classificação
A moagem e a triagem são etapas críticas no processo de purificação do feldspato potássico. Normalmente, os moinhos de bolas são combinados com classificadores espirais ou hidrociclones. Os moinhos de bolas moem o minério utilizando a ação de rolamento e impacto de esferas de aço, enquanto os classificadores espirais ou hidrociclones separam as partículas com base no tamanho e na densidade. Durante este processo, o tamanho das partículas deve ser controlado de modo a que as partículas inferiores a 0,074 mm constituam mais de 60% da produção, de forma a conseguir a libertação de partículas individuais. A desintegração refere-se à separação completa dos minerais úteis dos minerais de ganga presentes no minério, criando condições favoráveis para os processos subsequentes de separação e remoção de impurezas. Por exemplo, o controlo preciso do processo de moagem e classificação permite a separação completa dos minerais de feldspato potássico de outros minerais no minério de feldspato potássico, aumentando a eficiência e a pureza do processamento mineral subsequente.
(3) Lavagem e Deslamagem do Minério
O minério de feldspato potássico contém frequentemente argila e silte fino, que degradam a qualidade e a pureza do feldspato. Por isso, os processos de lavagem e deslamagem são essenciais para remover estas impurezas. Normalmente, são utilizadas peneiras vibratórias ou calhas de lavagem para estas operações. As peneiras vibratórias separam as partículas de minério de maiores dimensões da argila e do silte através da ação vibratória da malha da peneira; enquanto as caleiras de lavagem utilizam o fluxo de água para remover a argila e o silte fino. Após a lavagem e a deslamagem, o teor de ferro pode ser reduzido em mais de 30%, aumentando efetivamente a pureza do feldspato potássico. Por exemplo, numa unidade de processamento de feldspato potássico, o teor de ferro no minério foi reduzido dos 2% originais para menos de 1,4% através de lavagem e deslamagem, melhorando significativamente a qualidade do produto de feldspato potássico.
(4) Separação e Remoção de Impurezas
Separação Magnética: A separação magnética utiliza diferenças nas propriedades magnéticas dos minerais para a separação. No processamento de feldspato potássico, são normalmente empregues separadores magnéticos fortes húmidos (intensidade do campo magnético ≥ 1,2T) para remover impurezas magnéticas como a mica e a limonite. Os separadores magnéticos fortes húmidos oferecem vantagens como a alta eficiência de separação e a grande capacidade de processamento. À medida que o minério passa pelo separador magnético, as impurezas magnéticas aderem aos pólos magnéticos da máquina, enquanto os minerais não magnéticos de feldspato potássico passam livremente, conseguindo a separação das impurezas do feldspato. Por exemplo, a separação magnética pode reduzir o teor de mica no minério de feldspato potássico de 5% para menos de 1%, aumentando a pureza do feldspato.
Flotação: A flotação separa os minerais úteis da ganga explorando as diferenças nas propriedades físico-químicas da superfície. Os agentes de flotação são adicionados para fazer com que os minerais úteis adiram às bolhas. Na flotação de feldspato potássico, o processo ocorre normalmente em condições ácidas ou alcalinas. O uso de coletores de aminas remove a mica de forma eficaz. Por exemplo, em condições alcalinas, os coletores de aminas adsorvem seletivamente a superfície da mica, fazendo com que a mica flutue sobre as bolhas enquanto o feldspato permanece na pasta, promovendo a separação. Este processo de flotação aumenta ainda mais a pureza do feldspato para satisfazer diversos requisitos industriais.
Lixiviação Ácida: A lixiviação ácida utiliza reações químicas entre ácidos e impurezas presentes nos minerais para dissolver componentes indesejados. No processamento do feldspato potássico, o ácido sulfúrico concentrado ou o ácido oxálico é normalmente empregado para dissolver minerais finos de ferro. Este processo opera sob condições específicas de temperatura e concentração. Controlando o tempo de reação e a força ácida, podem ser alcançadas taxas de remoção de ferro superiores a 90%. Por exemplo, após a lixiviação ácida, o teor de ferro no minério de feldspato potássico pode ser reduzido de 0,5% para menos de 0,05%, melhorando significativamente a qualidade do produto.
O feldspato potássico, como mineral não metálico vital, apresenta amplas perspectivas de aplicação. Através de processos de britagem cientificamente comprovados, a pureza e a qualidade do feldspato potássico podem ser efetivamente melhoradas para satisfazer as exigências de diversos setores industriais, proporcionando, assim, um suporte robusto para o desenvolvimento de indústrias relacionadas.
