Kaolin ma obfite zasoby w moim kraju, a potwierdzone zasoby geologiczne wynoszą około 3 miliardów ton, głównie w Guangdong, Guangxi, Jiangxi, Fujian, Jiangsu i innych miejscach. Ze względu na różne przyczyny geologiczne, skład i struktura kaolinu z różnych obszarów produkcji również są różne. Kaolin to krzemian warstwowy typu 1:1, który składa się z ośmiościanu i czworościanu. Jego głównymi składnikami są SiO2 i Al2O3. Zawiera również niewielką ilość Fe2O3, TiO2, MgO, CaO, K2O i Na2O itp. Kaolin ma wiele doskonałych właściwości fizycznych i chemicznych oraz charakterystyk procesowych, dlatego jest szeroko stosowany w petrochemii, papiernictwie, materiałach funkcjonalnych, powłokach, ceramice, materiałach wodoodpornych itp. Wraz z postępem nowoczesnej nauki i technologii, nowe zastosowania kaolinu stale się rozszerzają i zaczynają one przenikać do zaawansowanych, precyzyjnych i nowatorskich dziedzin. Ruda kaolinu zawiera niewielką ilość (zwykle od 0,5% do 3%) minerałów żelaza (tlenków żelaza, ilmenitu, syderytu, pirytu, miki, turmalinu itp.), które barwią kaolin i wpływają na jego spiekanie. Biel i inne właściwości ograniczają zastosowanie kaolinu. Dlatego analiza składu kaolinu i badania nad technologią usuwania zanieczyszczeń są szczególnie istotne. Te barwne zanieczyszczenia zazwyczaj mają słabe właściwości magnetyczne i można je usunąć poprzez separację magnetyczną. Separacja magnetyczna to metoda rozdzielania cząstek minerałów w polu magnetycznym z wykorzystaniem różnicy magnetycznej minerałów. W przypadku minerałów słabo magnetycznych do separacji magnetycznej wymagane jest silne pole magnetyczne o wysokim gradiencie.
Struktura i zasada działania separatora magnetycznego o dużym gradiencie szlamu HTDZ
1.1 Struktura separatora magnetycznego o wysokim gradiencie do szlamu elektromagnetycznego
Maszyna składa się głównie z ramy, chłodzonej olejem cewki wzbudzającej, układu magnetycznego, ośrodka separującego, układu chłodzenia cewki, układu płukania, układu dopływu i odpływu rudy, układu sterowania itp.
Rysunek 1 Schemat strukturalny separatora magnetycznego o dużym gradiencie dla zawiesiny elektromagnetycznej
1- Cewka wzbudzająca 2- Układ magnetyczny 3- Medium rozdzielające 4- Zawór pneumatyczny 5- Rurociąg wylotowy pulpy
6-Schody ruchome 7-Rura wlotowa 8-Rura odprowadzająca żużel
1.2 Charakterystyka techniczna separatora magnetycznego o wysokim gradiencie elektromagnetycznym HTDZ
◎Technologia chłodzenia oleju: Do chłodzenia stosowany jest w pełni hermetyczny olej chłodzący, wymiana ciepła odbywa się na zasadzie wymiany ciepła olej-woda, a zastosowana pompa olejowa transformatora tarczowego o dużym przepływie. Olej chłodzący charakteryzuje się dużą prędkością cyrkulacji, wysoką wydajnością wymiany ciepła, niskim wzrostem temperatury cewki i wysokim natężeniem pola magnetycznego.
◎Technologia prostowania i stabilizacji prądu:Dzięki modułowi prostownika uzyskuje się stabilny prąd wyjściowy, a prąd wzbudzenia jest regulowany zgodnie z właściwościami różnych materiałów, co zapewnia stabilną siłę pola magnetycznego i najlepszy współczynnik wzbogacenia.
◎Technologia magnesów fizycznych o dużej pojemności i wysokiej wydajności:Zastosuj pancerz żelazny do owinięcia pustej cewki, zaprojektuj rozsądną strukturę obwodu elektromagnetycznego, zmniejsz nasycenie pancerza żelaznego, zmniejsz wyciek strumienia magnetycznego i utwórz wysokie natężenie pola w jamie sortującej.
◎Technologia separacji trójfazowej ciało stałe-ciecz-gazMateriał w komorze separacyjnej poddawany jest działaniu siły wyporu, własnej grawitacji i siły magnetycznej, aby uzyskać odpowiedni efekt wzbogacania w odpowiednich warunkach. Połączenie wody rozładowującej i wysokiego ciśnienia powietrza sprawia, że medium płuczące jest czystsze.
◎Nowa technologia materiałów magnetycznych i przewodzących ze stali nierdzewnej o kolczastej powierzchni:Medium sortujące wykorzystuje wełnę stalową, siatkę w kształcie rombu lub połączenie wełny stalowej i siatki w kształcie rombu. To medium łączy w sobie cechy urządzenia oraz badania i rozwój odpornej na zużycie stali nierdzewnej o wysokiej przepuszczalności. Gradient indukcji pola magnetycznego jest duży, co ułatwia wychwytywanie minerałów o niskiej magnetyczności, remanencja jest niewielka, a medium jest łatwiejsze do wypłukania podczas zrzutu rudy.
1.3 Analiza zasad działania sprzętu i analiza rozkładu pola magnetycznego
1.3.1Zasada sortowania jest taka:W uzwojeniu pancernym umieszczona jest pewna ilość przewodzącej magnetycznie wełny ze stali nierdzewnej (lub siatki cięto-ciągnionej). Po wzbudzeniu cewki przewodząca magnetycznie wełna ze stali nierdzewnej zostaje namagnesowana, a na powierzchni wytwarzane jest bardzo nierównomierne pole magnetyczne, mianowicie pole magnetyczne o wysokim gradiencie. Gdy materiał paramagnetyczny przechodzi przez wełnę stalową w zbiorniku sortującym, otrzymuje siłę pola magnetycznego proporcjonalną do iloczynu przyłożonego pola magnetycznego i gradientu pola magnetycznego, a następnie zostaje zaadsorbowany na powierzchni wełny stalowej, zamiast materiału niemagnetycznego przechodzącego bezpośrednio przez pole magnetyczne. Przepływa on do zbiornika produktu niemagnetycznego przez zawór niemagnetyczny i rurociąg. Gdy materiał słabo magnetyczny zebrany przez wełnę stalową osiągnie pewien poziom (określony przez wymagania procesu), należy przerwać podawanie rudy. Odłączyć zasilanie wzbudzenia i przepłukać obiekty magnetyczne. Obiekty magnetyczne przepływają do zbiornika produktu magnetycznego przez zawór magnetyczny i rurociąg. Następnie wykonać drugie zadanie domowe i powtórzyć ten cykl.
1.3.2Analiza rozkładu pola magnetycznego:Wykorzystaj zaawansowane oprogramowanie elementów skończonych do szybkiej symulacji mapy chmury rozkładu pola magnetycznego, skróć cykl projektowania i analizy; zastosuj zoptymalizowany projekt, aby zmniejszyć zużycie energii przez urządzenia i obniżyć koszty użytkowania; wykryj potencjalne problemy przed rozpoczęciem produkcji produktu, zwiększ niezawodność produktów i projektów; symuluj różne schematy testowe, skróć czas i wydatki związane z testowaniem;
Charakterystyka ruchu minerałów
2.1 Analiza ruchu materiałów
Separator magnetyczny HTDZ o wysokim gradiencie przepływu nadaje się do dolnego podawania podczas sortowania kaolinu. Urządzenie wykorzystuje wielowarstwową wełnę stalową (lub siatkę metalową) jako medium sortujące, dzięki czemu trajektoria cząstek rudy jest nieregularna w kierunku pionowym i poziomym. Krzywa ruchu cząstek minerałów jest pokazana na rysunku 1. Dlatego wydłużenie czasu przepływu i odległości minerałów w obszarze separacji pomaga w pełnej adsorpcji słabych magnesów. Ponadto, natężenie przepływu szlamu, grawitacja i siła wyporu podczas procesu separacji oddziałują na siebie. Efektem jest stałe utrzymanie cząstek rudy w stanie luźnym, zmniejszenie adhezji między cząstkami rudy i poprawa wydajności usuwania żelaza. Uzyskano dobry efekt sortowania.
Rysunek 4. Schematyczny diagram ruchu minerałów
1. Sieć medialna 2. Cząstki magnetyczne 3. Cząstki niemagnetyczne.
2. Charakter rudy surowej i podstawowy proces wzbogacania
2.1 Właściwości pewnego minerału kaolinu w Guangdong:
W pewnym obszarze Guangdong minerały gangowe kaolinu obejmują kwarc, muskowit, biotyt i skaleń, a także niewielką ilość czerwonego kwarcu i limonitu. Kwarc jest wzbogacony głównie w ziarna o wielkości +0,057 mm, zawartość miki i skalenia jest wzbogacona w ziarna o średniej wielkości (0,02-0,6 mm), a zawartość kaolinitu i niewielkiej ilości minerałów ciemnych stopniowo wzrasta wraz ze zmniejszaniem się wielkości ziarna. Kaolinit zaczyna się wzbogacać przy wielkości -0,057 mm i jest oczywiście wzbogacany przy wielkości -0,020 mm.
Tabela 1 Wyniki analizy wieloelementowej rudy kaolinowej %
2.2 Główne warunki wzbogacania stosowane w przypadku eksploracji eksperymentalnej małych próbek
Głównymi czynnikami wpływającymi na proces separacji magnetycznej w separatorze magnetycznym o dużym gradiencie szlamu HTDZ są szybkość przepływu szlamu, natężenie pola magnetycznego tła itp. W niniejszym badaniu eksperymentalnym przetestowano dwa główne warunki.
2.2.1 Natężenie przepływu zawiesiny: Przy dużym natężeniu przepływu wydajność koncentratu jest wyższa, a zawartość żelaza również wysoka; przy niskim natężeniu przepływu zawartość żelaza w koncentracie jest niska, a jego wydajność również niska. Dane eksperymentalne przedstawiono w tabeli 2.
Tabela 2 Wyniki eksperymentalne dotyczące szybkości przepływu zawiesiny
Uwaga: Badanie szybkości przepływu zawiesiny przeprowadza się w warunkach pola magnetycznego tła o indukcji 1,25T i dawkowania środka dyspergującego wynoszącego 0,25%.
Rysunek 5. Zależność między natężeniem przepływu a Fe2O3
Rysunek 6 Zależność między prędkością przepływu a suchym białym winem.
Biorąc pod uwagę całościowe koszty wzbogacania, szybkość przepływu szlamu powinna być kontrolowana na poziomie 12 mm/s.
2.2.2 Pole magnetyczne tła: Natężenie pola magnetycznego tła separatora magnetycznego szlamu jest zgodne z prawem indeksu usuwania żelaza z separacji magnetycznej kaolinu, co oznacza, że przy wysokim natężeniu pola magnetycznego wydajność koncentratu i zawartość żelaza w separatorze magnetycznym są niskie, a szybkość usuwania żelaza jest stosunkowo niska. Wysokie natężenie pola magnetycznego zapewnia dobry efekt usuwania żelaza.
Tabela 3 Wyniki eksperymentalne pola magnetycznego tła
Uwaga: Badanie tła magnetycznego przeprowadza się przy szybkości przepływu zawiesiny wynoszącej 12 mm/s i dawce dyspergatora wynoszącej 0,25%.
Ponieważ im wyższe natężenie pola magnetycznego tła, tym większa moc wzbudzenia, tym wyższe zużycie energii przez urządzenia i wyższy jednostkowy koszt produkcji. Biorąc pod uwagę koszty wzbogacania, wybrane pole magnetyczne tła ustalono na 1,25 T.
Rysunek 7. Zależność między natężeniem pola magnetycznego a zawartością Fe2O3.
2.3 Podstawowy wybór procesu separacji magnetycznej
Głównym celem wzbogacania rudy kaolinu jest usunięcie żelaza i oczyszczenie. Ze względu na różnicę magnetyczną każdego minerału, zastosowanie pola magnetycznego o wysokim gradiencie pola do usuwania żelaza i oczyszczania kaolinu jest skuteczne, a proces jest prosty i łatwy do wdrożenia w przemyśle. Dlatego w procesie sortowania stosuje się separator magnetyczny o wysokim gradiencie pola magnetycznego, jeden dla frakcji grubej i jeden dla frakcji drobnej.
Produkcja przemysłowa
3.1 Przemysłowy proces produkcji kaolinu
Do usuwania żelaza z rudy kaolinu w pewnym regionie Guangdong, stosuje się kombinację serii HTDZ-1000, aby utworzyć proces separacji magnetycznej zgrubnej i drobnej. Schemat blokowy przedstawiono na rysunku 2.
3.2 Warunki produkcji przemysłowej
3.2.1Klasyfikacja materiałów: główne przeznaczenie: 1. Wcześniej oddziel zanieczyszczenia, takie jak kwarc, skaleń i mika w kaolinie, za pomocą dwustopniowego cyklonu, zmniejsz ciśnienie w następnym sprzęcie i sklasyfikuj wielkość cząstek, aby spełnić wymagania następnego sprzętu. 2. Ponieważ medium separującym w separatorze magnetycznym szlamu jest wełna stalowa 3#, wielkość cząstek musi być mniejsza niż 250 oczek, aby mieć pewność, że w medium z wełny stalowej nie pozostaną żadne cząstki, co zapobiegnie zablokowaniu go przez wełnę stalową, co wpłynie na wskaźnik wzbogacenia i mycie medium oraz wydajność przetwarzania sprzętu itp.
3.2.2Warunki pracy separacji magnetycznej: Przepływ procesu obejmuje jeden test zgrubny i jeden test dokładny oraz jeden test zgrubny i jeden test dokładny w obiegu otwartym. Zgodnie z eksperymentem, natężenie pola tła separatora magnetycznego o wysokim gradiencie dla operacji wstępnego przesiewania wynosi 0,7 T, separatora magnetycznego o wysokim gradiencie dla operacji selekcji wynosi 1,25 T, a do wstępnego przesiewania zastosowano separator magnetyczny HTDZ-1000. Wyposażony w separator magnetyczny HTDZ-1000 do selekcji szlamu.
3.3 Wyniki produkcji przemysłowej
Przemysłowa produkcja kaolinu do usuwania żelaza w pewnym miejscu w Guangdong. Próbka produktu w postaci placka wytworzonego przez separator magnetyczny o wysokim gradiencie szlamu HTDZ jest pokazana na rysunku 3, a dane w tabeli 2.
Placek 1: Jest to próbka surowej rudy, która trafia do magnetycznego separatora szlamu zgrubnego
Wykres 2: Przykładowy wykres wykresu
Wykres 3, Wykres 4, Wykres 5: Wybrane próbki
Tabela 2 Wyniki produkcji przemysłowej (wyniki pobierania próbek i łamania ciast o godz. 20.30 w dniu 6 listopada)
Rysunek 3. Próbka ciasta wytworzonego z kaolinu w pewnym miejscu w Guangdong
Wyniki produkcji pokazują, że zawartość Fe2O3 w koncentracie można zmniejszyć o około 50% poprzez dwukrotną separację magnetyczną zawiesiny o wysokim gradiencie, co pozwala uzyskać dobry efekt usuwania żelaza.
应用案例
Czas publikacji: 27 marca 2021 r.