В нашей стране имеются богатые запасы каолина, подтвержденные геологические запасы составляют около 3 миллиардов тонн, в основном расположенных в провинциях Гуандун, Гуанси, Цзянси, Фуцзянь, Цзянсу и других. Из-за различий в геологическом строении состав и структура каолина из разных районов добычи также различаются. Каолин представляет собой слоистый силикат типа 1:1, состоящий из октаэдров и тетраэдров. Его основными компонентами являются SiO2 и Al2O3. Он также содержит небольшое количество Fe2O3, TiO2, MgO, CaO, K2O и Na2O и др. Каолин обладает множеством превосходных физико-химических свойств и технологических характеристик, поэтому он широко используется в нефтехимии, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве функциональных материалов, покрытий, керамики, водостойких материалов и т.д. С развитием современной науки и техники новые области применения каолина постоянно расширяются и начинают проникать в высокотехнологичные, прецизионные и передовые области. Каолиновая руда содержит небольшое количество (обычно от 0,5% до 3%) железосодержащих минералов (оксиды железа, ильменит, сидерит, пирит, слюда, турмалин и др.), которые окрашивают каолин и влияют на его спекание. Белизна и другие свойства ограничивают применение каолина. Поэтому анализ состава каолина и исследования технологий удаления из него примесей имеют особое значение. Эти окрашенные примеси обычно обладают слабыми магнитными свойствами и могут быть удалены методом магнитной сепарации. Магнитная сепарация — это метод разделения минеральных частиц в магнитном поле с использованием магнитной разницы минералов. Для слабомагнитных минералов для магнитной сепарации требуется сильное магнитное поле с высоким градиентом.
Конструкция и принцип работы магнитного сепаратора HTDZ для высокоградиентных суспензий
1.1. Конструкция электромагнитного шламоотделителя с высоким градиентом магнитного поля.
Машина в основном состоит из рамы, маслоохлаждаемой катушки возбуждения, магнитной системы, разделительной среды, системы охлаждения катушки, системы промывки, системы подачи и выгрузки руды, системы управления и т. д.
Рисунок 1. Структурная схема высокоградиентного магнитного сепаратора для электромагнитной суспензии.
1. Катушка возбуждения 2. Магнитная система 3. Разделяющая среда 4. Пневматический клапан 5. Трубопровод вывода целлюлозы
6. Эскалатор 7. Впускная труба 8. Труба для отвода шлака
1.2 Технические характеристики электромагнитного шламоотделителя HTDZ с высоким градиентом магнитного поля
◎Технология масляного охлажденияДля охлаждения используется полностью герметичное охлаждающее масло, теплообмен осуществляется по принципу масло-водяного теплообмена, и применяется дисковый трансформаторный масляный насос большого расхода. Охлаждающее масло обладает высокой скоростью циркуляции, высокой теплообменной способностью, низким повышением температуры обмотки и высокой напряженностью магнитного поля.
◎Технология выпрямления и стабилизации токаБлагодаря выпрямительному модулю обеспечивается стабильный выходной ток, а ток возбуждения регулируется в соответствии с характеристиками различных материалов для обеспечения стабильной напряженности магнитного поля и достижения наилучшего показателя обогащения.
◎Технология высокоэффективных физических магнитов с большой полостью и броней: Использование железной брони для обмотки полой катушки, разработка рациональной структуры электромагнитной цепи, снижение насыщения железной брони, уменьшение утечки магнитного потока и формирование высокой напряженности поля в сортировочной полости.
◎Технология трехфазного разделения твердое тело-жидкость-газМатериал в камере разделения подвергается воздействию плавучести, собственной силы тяжести и магнитного поля для достижения надлежащего эффекта обогащения в соответствующих условиях. Сочетание вытесняющей воды и высокого давления воздуха обеспечивает более чистую промывку среды.
◎Новая технология изготовления магнитопроводящих и магнитопроводящих материалов из нержавеющей стали с шипамиВ качестве сортировочного материала используется стальная вата, ромбовидная сетка или комбинация стальной ваты и ромбовидной сетки. Этот материал сочетает в себе характеристики оборудования и разработанную износостойкую высокопроницаемую нержавеющую сталь, обладает большим градиентом индукции магнитного поля, что облегчает улавливание слабомагнитных минералов, имеет малую остаточную намагниченность и облегчает промывку материала при выгрузке руды.
1.3 Принципиальный анализ оборудования и анализ распределения магнитного поля
1.3.1Принцип сортировки заключается в следующем:В бронированную катушку помещается определенное количество магнитопроводящей нержавеющей стальной ваты (или перфорированной стали). После возбуждения катушки магнитопроводящая нержавеющая стальная вата намагничивается, и на ее поверхности генерируется сильно неравномерное магнитное поле, а именно, высокоградиентное намагничивающее магнитное поле. Когда парамагнитный материал проходит через стальную вату в сортировочном резервуаре, он получает магнитную силу, пропорциональную произведению приложенного магнитного поля и градиента магнитного поля, и адсорбируется на поверхности стальной ваты, в отличие от немагнитного материала, проходящего через магнитное поле напрямую. Он поступает в резервуар для немагнитного продукта через немагнитный клапан и трубопровод. Когда количество слабомагнитного материала, собранного стальной ватой, достигает определенного уровня (определяемого технологическими требованиями), подача руды прекращается. Отключается источник возбуждения, и магнитные объекты вымываются. Магнитные объекты поступают в резервуар для магнитного продукта через магнитный клапан и трубопровод. Затем выполняется вторая часть работы, и цикл повторяется.
1.3.2Анализ распределения магнитного поляИспользование передового программного обеспечения для конечно-элементного анализа позволяет быстро моделировать карту распределения магнитного поля, сокращая цикл проектирования и анализа; применение оптимизированного проектирования для снижения энергопотребления оборудования и уменьшения затрат пользователя; выявление потенциальных проблем до начала производства продукции, повышение надежности продукции и проектов; моделирование различных схем тестирования, сокращение времени и затрат на тестирование;
Характеристики движения минералов
2.1 Анализ перемещения материалов
Высокоградиентный магнитный сепаратор HTDZ подходит для сортировки каолина при низкой подаче материала. В качестве сортировочной среды используется многослойная нержавеющая стальная вата (или перфорированный металл), благодаря чему траектория движения частиц руды нерегулярна в вертикальном и горизонтальном направлениях. Кривое движение минеральных частиц показано на рисунке 1. Таким образом, увеличение времени и расстояния перемещения минералов в зоне разделения способствует полной адсорбции слабых магнитов. Кроме того, в процессе разделения взаимодействуют скорость потока суспензии, сила тяжести и плавучесть. Это приводит к поддержанию рудных частиц в рыхлом состоянии, уменьшению слипания между ними и повышению эффективности удаления железа, что обеспечивает хороший эффект сортировки.
Рисунок 4. Схематическое изображение движения минералов.
1. Медиасеть 2. Магнитные частицы 3. Немагнитные частицы
2. Природа руды-сырца и основные процессы обогащения.
2.1 Свойства одного из минеральных материалов каолина, произрастающего в провинции Гуандун:
В некоторых районах провинции Гуандун в состав пустой породы каолина входят кварц, мусковит, биотит и полевой шпат, а также небольшое количество красного каолина и лимонита. Кварц в основном обогащен зернами размером более 0,057 мм, содержание слюды и полевого шпата обогащено зернами среднего размера (0,02-0,6 мм), а содержание каолинита и небольшого количества темных минералов постепенно увеличивается по мере уменьшения размера зерен. Каолинит начинает обогащаться при размере зерен менее 0,057 мм и заметно обогащается при размере зерен менее 0,020 мм.
Таблица 1. Результаты многоэлементного анализа содержания каолиновой руды в процентах.
2.2 Основные условия обогащения, применимые к экспериментальному исследованию малых образцов.
Основными факторами, влияющими на процесс магнитной сепарации в высокоградиентном шламовом магнитном сепараторе HTDZ, являются скорость потока шлама, напряженность фонового магнитного поля и т. д. В данном экспериментальном исследовании были проверены следующие два основных условия.
2.2.1 Расход пульпы: При высоком расходе выход концентрата выше, а содержание железа в нем также высокое; при низком расходе содержание железа в концентрате низкое, а его выход также низкий. Экспериментальные данные представлены в таблице 2.
Таблица 2. Экспериментальные результаты расхода суспензии.
Примечание: Испытание скорости потока суспензии проводится в условиях фонового магнитного поля 1,25 Тл и дозировки диспергатора 0,25%.
Рисунок 5. Соответствие между скоростью потока и содержанием Fe2O3.
Рисунок 6. Соответствие между скоростью потока и сухим белым цветом.
С учетом всех затрат на обогащение, скорость потока пульпы следует контролировать на уровне 12 мм/с.
2.2.2 Фоновое магнитное поле: Интенсивность фонового магнитного поля шламового магнитного сепаратора соответствует закону показателя удаления железа при магнитной сепарации каолина, то есть при высокой интенсивности магнитного поля выход концентрата и содержание железа в магнитном сепараторе низки, а степень удаления железа относительно высока, что свидетельствует о хорошем эффекте удаления железа.
Таблица 3. Экспериментальные результаты фонового магнитного поля.
Примечание: Испытание фонового магнитного поля проводится при скорости потока суспензии 12 мм/с и дозировке диспергатора 0,25%.
Поскольку чем выше интенсивность фонового магнитного поля, тем больше мощность возбуждения, тем выше энергопотребление оборудования и тем выше себестоимость единицы продукции. С учетом стоимости обогащения, выбранное значение фонового магнитного поля составляет 1,25 Тл.
Рисунок 7. Соответствие между напряженностью магнитного поля и содержанием Fe2O3.
2.3 Выбор основных параметров процесса магнитной сепарации
Основная цель обогащения каолиновой руды — удаление железа и очистка. В зависимости от магнитных свойств каждого минерала, использование высокоградиентного магнитного поля для удаления железа и очистки каолина является эффективным методом, а сам процесс прост и легко реализуем в промышленности. Поэтому для сортировки используется высокоградиентный шламовый магнитный сепаратор, состоящий из одного крупнозернистого и одного мелкозернистого материала.
Промышленное производство
3.1 Процесс промышленного производства каолина
Для извлечения железа из каолиновой руды в определенном районе провинции Гуандун используется комбинация установок HTDZ-1000 для формирования процесса крупно-тонкой магнитной сепарации. Блок-схема показана на рисунке 2.
3.2 Условия промышленного производства
3.2.1Классификация материалов: основное назначение1. Предварительно отделить примеси, такие как кварц, полевой шпат и слюда, от каолина с помощью двухступенчатого циклона, снизить давление в последующем оборудовании и классифицировать размер частиц в соответствии с требованиями последующего оборудования. 2. Поскольку разделительной средой магнитного сепаратора суспензии является стальная вата №3, размер частиц должен быть менее 250 меш, чтобы гарантировать отсутствие остаточных частиц в среде стальной ваты и предотвратить ее засорение, что может повлиять на показатели обогащения, промывку среды и производительность оборудования и т.д.
3.2.2Условия работы магнитной сепарацииТехнологический процесс включает в себя один этап грубой и один этап тонкой обработки, а также один этап грубой и один этап тонкой обработки в режиме разомкнутой цепи. Согласно экспериментальным данным, напряженность фонового поля высокоградиентного магнитного сепаратора для черновой обработки суспензии составляет 0,7 Тл, высокоградиентного магнитного сепаратора для селективной обработки суспензии — 1,25 Тл, и используется магнитный сепаратор HTDZ-1000 для черновой обработки суспензии. Оснащен также магнитным сепаратором HTDZ-1000 для селективной обработки суспензии.
3.3 Результаты промышленного производства
На рисунке 3 показано промышленное производство каолина для удаления железа в одном из районов провинции Гуандун; на рисунке представлен образец осадка, полученного с помощью высокоградиентного магнитного сепаратора для суспензий HTDZ, а данные приведены в таблице 2.
Осадок 1: Это осадок образца сырой руды, поступающий в магнитный сепаратор для грубой сепарации пульпы.
Пирог 2: Примерно подобранный образец пирога
Пирог 3, Пирог 4, Пирог 5: Избранные образцы
Таблица 2. Результаты промышленного производства (результаты отбора проб и разламывания лепешек в 20:30 6 ноября).
Рисунок 3. Образец каолинового пирога, произведенного в определенном месте в провинции Гуандун.
Результаты производства показывают, что содержание Fe2O3 в концентрате может быть снижено примерно на 50% за счет двух высокоградиентных магнитных сепараций пульпы, при этом достигается хороший эффект удаления железа.
应用案例
Дата публикации: 27 марта 2021 г.