مقدمه:
کائولن واژه ای است که معانی مختلف دارد از نظر کانی شناسی کائولن جز گروه کانی های آلومینا سیلیکاته آبدار است که شامل کانی های کائولینیت ، ناکریت ، دیکیت و هالوئیزئت می باشد کائولن به عنوان کانی های رسی می باشد که با خصوصیات نظیر سفیدی ، درخشندگی ، توزیع دانه بندی ، پلاستیسیته مناسب به عنوان یکی از کانی ها صنعتی کاربرد

متفاوتی دارد کائولن یک کانی بی نظیر صنعتی است ، زیرا دارای دامنه کسترده ای از ph که خنثی می باشد و از نظر شیمیایی مقاوم بوده و در جدول موس داردی سختی حدود ۵/۲ می باشد و به رنگ سفید بوده دارای خاصیت پ.شش دهی خوبی است و به عنوان رنگدانه می توان استفاده نمود کائولن به صورت نرم بوده و هدایت الکتریکی و حرارتی کمی دارد و قیمت آن نسبت به سایر موادی که با آن رقابت می کنند کمتر است.

خاک کائولن در ابتدا در سرزمین چین شناخته شده است و لغت آن از کلمه کائولینگ kao-liang بعمنی ( سلسله جبال بلند ) مشتق یافته و چون برای اولین بار این خاک در منطقه چین یافته شده به این جهت لغت خاک چینی (chinaclay) به آن اطلاق یافته است و در واژه تجارتی این کلمه مختص کائولن انکستان ( کورن وال ) (corn wall) می باشد.

تقریبا نیمی از کائولن استخراج شده از معادن مختلف در صنعت سرامیک کاربرد دارد و ما بقی به صورت ماده پر کننده در صنایع شیمیایی-کاغذ سازی و دارو سازی ، نساجی و برخی صنایع دیگر کاربرد دارد.
در صورت خصوصیات شیمیایی کائولن می توان به فرمول آن اشاره نمود که دارای فرمول Al2o3sio2 2h2o که دارای ترکیب نضری فوق میباشد. Al2o3=39.8% و Sio=46.3% و H2O3=18.9 %.
شکل ذرات کائولن به صورت ورقه های هگزاگونال است که ابعاد آن از ۵% تا ۱۰ میکرون تغییر میکند و قطر متوسط آن ۵/۰ میکرون است.
وزن مخصوص کائولن بین۲/۲ تا ۶/۲ گرم بر سانتی متر مکعب تغییر می کند در حالت خاص رنگ آن به صورت سفید است.
خواص پخت کائولن هنگام پخت به شدت منقبض می شود بنابراین به تنهایی مورد استفاده قرار نمی گیرد. انقباض طول کائولن در ۱۳۰۰ C معمولا از ۶% تا ۱۷% متغییر است تقطه ذوب آن ۱۷۵۰ C تا ۱۷۷۰ درجه است.
کارخانه خاک چینی ایران در ۱۵ کیلومتر شهر مرند و در ۱۲ کیلومتری معدن کائولن زنوز واقع گردیده ، اولین و بزرگترین تولید کننده کائولن تصفیه شده در کشور بوده و از نظر مرغوبیت خاک میتوان این کارخانه را در زمره کائولن مرغوب دانست این کارخانه مقدمات اولیه آن و آزمایشات مختلف در معدن آن در سال ۱۳۶۴ صورت پذیرفت و با توجه به مرغوب بودن خاک آن مطالعات دقیق روی آن صورت پذیرفت تا اینکه خاک چینی ایران در سال ۱۳۷۱ به طور رسمی افتتاح گردید و این کاخانه با ارائه انواع کائولن تصفیه شده سوپر و معمولی و کانه آراریی به صنایع سرامیک ، چینی بهداشتی و مظروف و کاشی و غیره کشورمان را از جهت واردات کائولن تقریبا بی نیاز نموده معدن این کارخانه در حدود ۳۳ میلیون تن به طور تقریبی ذخیره قطعی دارد که این امر نشان دهنده آن است که تا چندین سال میتوان از این ذخیره معدنی جهت مصارف مختلف استفاده نمود.
معرفی مراحل تولید کائولن :
۱- استخراج از معدن ۲- انتقال مواد خام به کاخانه و ذخیره سازی ۳- انبار کردم و خرد کردن مواد خام توسط سنگ شکنهای اولیه و ثانویه ۴- همگن سازی و ذخیره سازی مواد خام خرد شده در سالن هموژن ۵- آسیاب نمودن مواد خام از ورودی سالن هموژن توسط آسیاب فایفر آسیاب ریمونر ۶- تهیه دوغب و بلانج کردن ۷- دانه بندی ۸- تلغیظ و خالص سازی دوغاب خروجی از بلانجر ۹- پروسس دانه بندی ۱۰- تعیین محدوده ی اپتیم دانه بندی ۱۱- آبگیری ۱۲- تلغیظ ۱۳- انبار هموژن کردن دوغاب تلغیظ شده ۱۴- فیلتراسیئن ۱۵- فیلتر پرس ۱۶- خشک کن انتقا به سیلو های ذخیره و بسته بندی مواد تولیدی
کل پروسه کارخانه
سنگ شکن اولیه ۱۰۰ تن در ساعت
هموژن آسیون ۵۰ تن در ساعت
آسیاب ۵۰ تن در ساعت

۱/۰ مواد به صورت خام به فروش می رسد
تغلیظ به روش تر

سنگ شکن اولیه
سنگ شکن مورد استفاده در کاخانه خاک چینی ایران از نوع فکی با بازوی مضاعف که ساخت کشور چک می باشد و ظرفیت اسمی آن ۱۰۰ تن در ساعت است که بسته به اندازه مواد ورودی از ۱۰۰ تا ۱۱۰ تن در ساعت قابل تغییر است .
نحوه شارژ مواد با سنگ شکن اولیه ( فکی ) به این ترتیب است که مواد توسط لودر برداشته شده و توسط کامیون به سنگ شکن اولیه یعنی فکی انتقال می یابد. ابتدای سنک شکن سرندی است که چشم های آن درابعاد ۴۰*۴۰ می باشد یعنی تا اندهزه ۴۰cm میتوانند وارد سنگ شکن فکی گردند اگر اندهزه اسمی مواد درشت تر باشد توسط کارگری که در آن قسمت گذاشته شده است خرد می گردد تا به اندازه مشخص جهت عبور از سرند ۴۰*۴۰ که توسط کامیون و لودر بارگیری و تغذیه میشود مواد توسط فیدر شاتونی وارد قسمت ابتدای سنگ شکن می گردد . سرند دیگری نیز بعد از فیدر شاتونی وجود دارد به نام سرند گریزلی که هدف از بارگیری آن این است که اگر موادی که اندازه آنها کمتر از ۷ الی ۵/۷ باشد از آن عبور نموده و وارد سنگ شکن نگردد تا از این طریق بتوان کار سنگ شکن را آسان نمود پس موادی که اندازه اسمی آن کمتر از ۷ الی ۵/۷ هستند از سرند گریزلی که با حرکت رفت و برگشت عمل سرند کردن را صورت می دهد عبور کرده و وارد سنگ شکن نشود و مواد درشت تر وارد سنگ شکن می شوند که سنگ شکن با حرکت رفت و برگشت فک متحرک موجب خرد شدن مواد می گردد ظرفیت سنگ شکن فکی حدود ۱۰۰ تن در ساعت است مواد عبوری از سرند گریزلی و مواد خارج شده از سنگ شکن فکی که خروجی آن ۷ الی ۵/۷ است هر دو بر روی نوار نقاله ریخته شده و به سمت جلو حرکت داده میشود معمولا جهت جلوگیری از گرد و غبار موجود در ابتدای سنگ شکن شیر آبی قرار داده شده جهت کمی خیس کردن مواد تا از گرد و غبار کمی جلوگیری کرد البته این آب به آن حد نیست که بازده سنگ شکن را دچار مشکل نماید مسئله دیگر

 

در مورد سنگ شکن فکی این است که چون این نوع سنگ شکن خیلی سریع گیر و خفه می شود بنابراین باید مواد ورودی آن تنظیم گردد تا در اثر ورود مواد زیاد موجب خفه شدن نگردد بنابراین جهت کنترل آن ۳ نفر در هر شیفت جهت این امر استفاده شده است مواد خروجی از سنگ شکن توسط نوار نقاله به سمت جلو حرکت داده می شود در قسمت وسط سنگ شکن فکی و مخروطی یک آهن ربای بکار برده شده است که جهت حذف آهنهای احتمال ناشی از تکه های آهنی که

 

از ماشینهای شارژ کننده و یا جاهای دیگر جدا شده باشند ممانعت کند. این اهن ربا به محض روشن شدن سنگ شکن فکی روشن می شود با این آهن ربا نمی توان آهن احتمالی در کانه را حذف نمود البته میزان آهن موجود در کانه خیلی کمتر است بنابراین جهت این امر هیچ کاری صورت نمی گیرد و عمدتا اهن ربا جهت حذف آهن های احتمالی از جدا شدن تکه های آهنی از دستگاهها به کار برده شده است. مواد توسط نوار نقاله به سنگ شکن بعدی انتقال می یابد.

سنگ شکن مخروطی ( ثانویه ) (cone crusher )
سنگ شکن مخروطی که به نام مخترع آنها به Symons معروف شده است برای مراحل میانی خرد کردن ( سنگ شکنی ثانویه ) یا خرد کردن تا ابعاد نسبتا کوچک و سنگ شکنی مرحه سوم مورد استفاده قرار می گیرد این سنگ شکن در حقیقت نوعی سنگ شکن ژیراتوری است که در آن زاویه راس مخروط تا حدود ۱۰۰ درجه افزایش یافته است و همزمان با آن به منظور مناسب نگه داشتن فضای داخلی سنگ شکن ، انحنا داخلی بدنه تغییر کرده ، محفظه خرد کردن مسطح شده است. در سنگ شکنهای مخروطی هسته متحرک و همچنین سطح داخلی بدنه ثابت به وسیله پوششهای قابل تعویض از جنس فولاد منگنز دار پوشیده شده اند فضای بین آنها بسته به میزان خرد کردن مورد نظر دارای شکلهای مختلفی می باشد.
مواد خارج شده از سنگ شکن فکی توسط نوار نقاله به قسمتی که در آن سنگ شکن مخروطی قرار دارد وارد می شود اما قبل از اینکه مواد وارد سنگ شکن مخروطی گردد دوسرند به ترتیب سرند شماره ۱ با چشم های ۴*۴ و در زیر آن سرند شماره ۲ ۱*۱ وجود دارد . علت قرارگیری این سیستم سرند به این علت است که موادی که اندازه آنها کمتر از ۴ سانتی متر است جدا شده و وارد سرند پایین خود که دارای چشم های ۱*۱ است به خوبی جدا شود موادی که از این قسمت جدا می شود اندازه آنها در حدود ۰ الی ۴ سانتی متر می باشد مواد جدا شده در این قسمت توسط نوار نقاله ای به سمت دیگری انتقال داده می شود که جهت مصارف کاشی کاربرد دارد پس مواد مورد استفاده در صنعت کاشی فقط یک مرحله طی می کند. آن هم عبور از سنگ شکن فکی می باشد و از سند ۴*۴ و ۱*۱ عبور کرده و به این کاخانه ها حمل می گردد اما مواد درشت تر که از سرند ۴*۴ عبور نکرده اند وارد سنگ شکن مخروطی می گرددو قبل از سنگ شکن مخروطی سیلو که در حدود ۵۰ تن ظرفیت دارد وارد می شود و توسط فیدر تغذیه کننده در قسمت پایین مواد آرام آرام با توجه به ظرفیت سنگ شکن مخروطی در حدود ۴cm است یعنی مواد خروجی با اندازه ۴cm از آن خارج می گردد ظرفیت سنگ شکن مخروطی در حدود ۱۰۰ تن در ساعت است که در هر شیفت دو نفر جهت کنترل آن به کار گرفته شده است. مواد خروجی سنگ شکن مخروطی توسط نوار نقاله به سالت هموژن انتقال می یاب در برخی موارد وقتی موادی که اندازه آنها کمتر از ۱cm است نیاز به صتعت کاشی نباشد همراه مواد به سالن هموژن انتقال داده می شود البته مسیر آنها با هم فرق می کند و دپوی که در قسمت ابتدای سالن هموژن بود از همین مواد بود البته جداسازی مواد فقط در مورد مواد معمولی می باشد ما در مواد سوپر هیچگاه جداسازی مواد ۱cm و انتقال آن به قسمت کاشی را نخواهیم داشت.
سالن هموژن
مرحله بعدی از آماده سازی مواد اولیه یکنواخت کردن و هموژناسیون از نظر رطوبت و دانه بندی است . موتد خروجی از سنگ شکن مخروطی به اندازهآنها تقریبا ۴cm است وارد قسمت شوت ابتدای هموژن می شود مواد توسط نوار نقاله که به صورت رو به بالا است مواد را انتقال داده و وارد قسمت ابتدای استاکر می کند.
استاکر : نام دستگاهی است که مواد اولیه را از سنگش کن مخروطی که توسط نوار نقاله رو به باله دریافت نموده و به صورت طولی در سالن جمع می کند طول دپو ۲۲ متر و ارتفاع آن ۱۱ متر با زاویه ۱۸ موار به صورت فایل ۴ هزار تنی ریخته می شود وقتی مواد به ۴ هزار تن رسید استاکر به طور اتوماتیک عمل ریزش راقطع نموده و شروع به ریزش فایل جدید می کند در

 

قسمت سالن هموژن ۴ فایل وجود دارد به نام های A1 و A2 و B1 و B2 که هر کدام از آنها ۴ هزار تنی می باشند در سالن هموژن فقط یک عدد است که وجود دارد ظرفیت کاری استاکر ۱۰۰ تن در ساعت است عینی متناسب با ظرفیت سنگ شکن مخروطی می باشد عملیات برداشت مواد توسط ریکلایمر صورت می گیرد اما دو عدد ریکلایمر در سالن همژن وجود دارد مواد مه به صورت فایل ۴ هزار تنی با زاویه ۱۸ دجه ریخته شده اند توسط شانه های موجود در ریکلایمر آرام آرام حرکت داده شده و در اثر لغزش مواد به پایین ریخته می شوند در قسمت پایین ریکلایمر قاشقکهایی وجود دارد که با حرکت رفت و برگشت در اثر لغزش مواد و ریخته شدن آنها در فضای بین آنها مواد را به قسمت جلو انتقال داده و وارد نوار نقاله ای که در

 

انتهای آن وجود دارد می کند مواد از این قسمت توسط نوار نقاله به آسیاب فیفر انتقال داده می شود طول نوار نقاله از سالم هموژن تا سیلوی ذخیره مواد آسیاب فایفر در حدود ۱۵۰ متر است که در طول مسیر یک آهن ربا قرار داده شده است که یکی از آنها ایرانی و دیگری آلمانی می باشد البتهجهت انتقال مواد به آسیاب فایفر دو عدد نقاله وجود دارد. آهن ربای موجود مثل آهن ربای قبلی فقط جهت حذف آهن های احتمالی از جدا شدن تکه ای از دستگاهها به کار برده شده است در

این قسمت نیز دو نفر جهت کنترل دستگاهها به کار برده شده است البته تمامی موارد اتوماتیک صورت می گیرد و فقط هدف

 

از بکاگیری فرد نظارت بر کار دستگاهها می باشد مواد انتقال داده شده به آسیاب فایفر به دو قسمت میرود یکی آسیاب فایفر قدیم و دیگری آسیاب فایفر جدید یا سالن قدیم و سالن جدید مواد انتقال داده با توجه به نوعی که اعلام شده توسط نوار نقاله به سیلوی ذخیره آسیاب فایفر وارد می شود در قسمت سالن قدیم در حین پر شدن سیلوی به علت از کار افتادن دستگاهی که به محض پر شدن سیلوی عملیات انتقای و برداشت توسط ریکلایمر را قطع نماید وجود دارد به همین خاطر باید فردی که در سالن هموژن است هر از گاهی یه این امر هم نظارت داشته باشد اما سیلوی ذخیره سالن جدید دارای دستگاه اتوماتیک قطع موقع پر شدن سیلو می باشد ظرفیت ریکلایمر ۵۰ تن در ساعت است مدت زمان تشکیل یک دپو به صورت تئوری ۴۰ ساعت است اما در عمل یک دپو در مدت ۴۸ الی ۵۰ ساعت طول می کشد تا تشکیل شود.
تمام دستگاههای موجود در سالن هموژن ساخت کشور آلمان بوده و تمامی مراحل به طور اتوماتیک می باشد.
قبل از اینکه وارد بحث خردایش مواد توسط آسیاب فایفر بشویم لازم به ذکر است که در کارخانه فوق دو سالن جهت این امر اختصاص داده شده است که سالن قدیم و سالن جدید که لازم است ابتدا سالن قدیم را مورد بحث قرار دهیم و سپس وارد سالن جدید بشویم چون تفاوت های عمده ای با هم درند.
خرد کردن مواد در سالن قدیم
پس از مرحله هموزن ، مواد اولیه توسط نوار نقاله هایی به سیلوی ذخیره مواد که در حدود ۱۵۰ تن ظرفیت دارند وارد می شود در انتهای سیلوی ذخیر مودا یک تغذیه کننده به نام دیسک فیلر وجود دارد که عملیات انتقال مواد به آسیاب را بر عهده دارد نوع آسیاب به کار برده شده آسیای غلتکی ( Roller Mill ) می باشد. آسیای غلتکی برای خرد کردن مواد نیمه سخت به کار برده می شود.
ساختمان این آسیاب تشکیل شده است از یک قسمت تحتانی که مستقل از بدنه توسط یک الکترو موتور یک جعبه دنده که در زیر آن قرار گرفته است ، حول محور مرکزی دوران می کند . بر روی آن تعدادی غلتک در حدود ۳ عدد به شکل استوانه یا مخروط وجود دارد که مواد بین قسمت تحتانی و غلتکها خرد می شوند فشار لازم برای غلتکها توسط تعدادی فنر تامین می شود در آسیاب غلتکی کف گرد غلتکها در جایگاه خودشان با سرعت ثابت در حال چرخش میباشد در اثر شارژ مواد توسط دیسک فیلر این غلتکها موجب خرد شدن مواد می گردد عملیات خارج شدن مواد به این ترتین است که در بالای آسیان یک عدد سپراتور قرار گرفته جهت دانه بندی که این سپراتور با سرعت متغییر در حال چرخش است یعنی سپراتور با سرعت کم بچرخد مواد خروجی از آسیب درشت در اثر چرخش سپراتور با سرعت زیاد مواد خروجی ریز تر خواهند بود پس هدف از قرار گیری سپراتور دانه بندی مواد است در پایین سپراتور یک شبکه دیگری وجود دارد که باعث میشود اگرموادی که نتواند از سپراتور رد شوند به پایین ریخته شده در اثر برخورد آن به این شبکه خرد گردند عامل چرخش فایفر توسط یک پمپ هیدرولیکی روغنی تامین می شود ظرفیت آسیاب ۲۰ الی ۳۰ تا در ساعت است در قسمت بیرون یک مکنده خیلی قوی وجود دارد که عمل مکش را از داخل آسیاب بر عهده دارد یعنی این مکنده با سرعت زیاد مواد آسیاب شده که به دانه بندی مورد نظر رسیده اند بعد از عبور از سپراتور مکیده و وارد قسمت ایرسیکلون انتقال دهد به علت سختی بالای مواد مسیر همیشه در معرض سایش قرار دارد به همین خراطر این مسیر با پوششی از نوع آلمینای پوشیده شده تا از سایش آنها جلوگیری گردد معمولا عمل مکش به خاطر اختلاف فشار فن و داخل آسیاب است به این معنی که فن یک محیط کم ایجاد می کند و مواد از محل پر فشار ( داخل آسیاب ) به قسمت بالا کشیده می شود مواد وارد ۴ عدد ایرسیکلون می شود. ایرسیکلون : یک محفظه قیفی شکل است که مواد داخل آن به صورت حلزونی یا به عبارتی بهتر گردبادی حرکت می کند در

نتیجه این حرکت ، مواد درشت به جداره پایینی ایرسیکلون چسبیده و توسط پارویی جمع آوری می شود و به قسمت اسکرو یا حلزونی ریخته می شود اسکرو محفظه لوله ای شکل است که داخل آن یک حلزون قرار دارد اما گرد غبار های موجود در آسیاب هم به دو عدد فیلتر انتقال می یابد که این فیلتر ها گرد و غیار موجود که از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است به علت خالص تر بودن مواد آن توسط پارچه های موجود در فیلتر ها گرد و غبار موجود مکیده شده و این مواد به همراه مواد موجود در ایرسیکلون وارد قسمت شوتینگ می شود قسمت داخلی ایرسیکلون از پوشش سخت پوشیده شده تا

 

از سایش آنها جلوگیری گردد و خود آسیاب نیز از پوشش سخت می باشد مواد خارج شده از ایرسیکلون و فیلتر ها در قسمت شوتینگ با مقدار مشخصی معمولا ۶ قسمت آب یک قسمت مواد مخلوط شده که البته این آب از قسمت استخر ته نشین سازی مواد وارد این قسمت می شود در اثر مخلوط شدن مواد با آب دوغاب حاصل وارد قسمت جدا سازی می گردد.

جدا سازی مواد ( دوغاب )
دوغاب خارج شده از قسمت شوتینگ در مرحله اول جدایش وارد دستگاهی به نام درام بلنجر که به صورت حلزونی است وارد می شود دوغاب فوق که از قسمت قبل وارد این دستگاه شده به ازای هرتن ماده خشک دارای حدود ۵ الی ۶ تن آب می باشد و دارای دانسیته در حدود ۱/۰۹۳ gr/cm3 است دوغاب از قسمت وسط دستگاه وارد درام بلنجر می شود این دستگاه شامل حلزونی است که دوغاب وارد شده را به آرامی می چرخاند در انتهای این دستگاه قاششکهایی وجود دارد که دوغاب

 

وارد شده به این دستگاه کهدارای ناخالصی سیلیس است و دارای وزن زیاد می باشد در اثر ته نشین شدن به علت وزن زیاد توسط قاشقکها برداشته شده و به قسمت ضایعات انتقال داده می شود و اثر چرخش حلزونی و مواد زیر دارای وزن کم به سمت روبروی دستگاه که دارای یک سرند هم هست انتقال می یابد. مواد زیر که دارای وزن کم است به تانک ذخیره که دارای ظرفیت حدود ۱۵m3 می باشد پمپاژ می شود و مواد درشت که توسط قاشقکها برداشته می شود به ضایعات انتقال

داده می شود دوغاب پمپاژ شده به تانک ذخیره ۱۵m3 دارای دانسیته حدود ۱/۰۸۸gr/cm3 می باشد علت قرار دادن این تانکهای ذخیره این است که پمپ ها در بعضی مواقع خالی کار نکند و نیز ذخیره ای است برای نگهداری قسمتی از مواد پمپاژ شده به تانک ذخیره ۱۵m3 بعد از ذخیره کردن در این تانک توسط پمپی دیگر به هیدروسیکلون شماره یک یعنی ۳۵۰mm میشود.

هیدروسیلکون مطابق شکل فوق متشکا از ظرفی استوانه _ مخروطی شکل است. مواد از طریق دهانه ورودی و از مسیر لوله ای که مماس بر بخش استوانه ای در قسمت فوقانی آن است به هیدروسیکلون جریان می یابند. سطح فوقانی بخش استوانه ای توسط در پوشی مسدود است که از مرکز آن در امتداد محور ظرف لوله ای نصب شده است . که تا عمقی کمی پایین تر از محل ورود مواد به داخل این بخش امتداد یافته است . این لوله ف سرریز هیدروسیکلون است و دارای مقطع قابل تغییر می باشد که به آن دیافراگم یا vortex گفته می شود. در قسمت تحتانی ظرف میخی در راس بخش مخروطی نیز سوراخی با قطر قابل تغییر قرار دارد که ته ریز هیدروسیکلون گفته می شود و آنرا apex می گویند.