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非金属矿选矿工序及导磁介质的相关知识

                                                   

        李  致   高级工程师

    非金属矿加工生产过程中,磁选工序是一道关键工序。这道工序最终出来的产品品味,大多就是矿企出厂产品的品质。首先让我们探讨一下矿产品品质都是有哪些因素决定的,下面以高岭土为例进行说明。高岭土类矿物是由高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等高岭石簇矿物组成,主要矿物成分是高岭石。高岭石的晶体化学式为2SiO2·Al2O3·2H2O,其理论化学组成为46.54%的SiO2,39.5%的Al2O3,13.96%的H2O。高岭土中的杂质一般为氧化铁、铁盐、氧化钛、植物纤维等。 高岭土的主要指标有白度、粘性、可塑性、烧结性、可选性等。磁选工序的目的就是将高岭土中有磁性的氧化铁、铁盐、氧化钛等杂质去除,从而达到除杂、提升高岭土白度、提升烧成率等指标。目前高磁场选矿设备主要有普通电磁(浆料)设备和超导磁选设备,磁场强度越高,去除磁性物就越彻底。但很多矿企人员往往对设备积极重视,而忽略了导磁介质在选矿过程中发挥的巨大作用。去除非金属矿中的杂质时,首先是设备能够产生一个足够高(强)的磁场,然后将装在设备腔体中的介质进行感应,介质感应后产生的感应磁场是背景磁场的2-2.5倍,当含有磁性物的矿浆颗粒通过介质时,符合吸附条件的磁性颗粒被介质捕捉到,没有被捕捉到的颗粒流出来(精矿),从而实现磁分离的目的。非金属矿提纯除杂的几个核心知识点:矿物可选性(有磁性颗粒)、设备背景磁场、设备结构及工艺参数、导磁介质性能及使用方法。


一、矿物可选性

     大部分的非金属矿中都含有磁性铁和非磁性铁,只是这两种铁所占的比例不同而已。磁性铁多的矿物可选性就好,非磁性铁多的矿物可选性就差。比如:某高岭土矿含铁总量为1%,其中Fe3O4、Fe2O3总量为0.6%,FeC03的总量为0.4%,那么90%甚至90%以上的Fe3O4、Fe2O3应该是可以去除的,而绝大部分FeC03是无法去除的,也就是说,这个高岭土矿想把铁降到0.4%以下是极其困难甚至是不可能的。


二、选矿设备的背景磁场

    选矿设备的背景磁场对选矿来讲是非常重要的,其作用主要有两个方面,一是要将矿物中的弱磁性颗粒感应,使其更容易被吸附;而是将介质进行感应,使其产生更高的感应场强来吸附弱磁性颗粒。当前普通电磁设备的背景磁场因材料本身的性质(铜线、铝线为主,有电阻、带点后发热)和工作环境决定了难以达到2万高斯(2T),市场上经常见到的有1.1-1.5T,这是比较容易实现的;而超导就可以实现5万高斯以上的背景磁场,因为超导线圈达到超导态时电阻为零,电流可以很大,线圈匝数足够多的情况下,可以产生很高的背景磁场,目前在科研领域可以实现100万高斯(100T),但非金属选矿不需要这么高的磁场。


三、磁选设备的结构

    磁选设备的结构对选矿效果也很重要,选矿腔体是必须的,但腔体的长度或者说深度是很有讲究的,合理的长度容易找到产量和质量的临界点,这个临界点是用户所希望实现的。长度太短,选矿效果不理想,长度太长有不容易冲洗,无法保持长时间效果稳定运行。给矿管和冲洗管的布局也非常重要,当腔体的面积较大时,需要计算采用多大口径的给矿管和冲洗管道,研究这些管口的液体在什么压力的情况下其分散面积有多大,这些分散面积是否均匀地在腔体的整个选矿截面上分布。如果分布不均匀,会导致有的地方流量大、有的地方流量小,这样选矿效果也不好,冲洗效果也不好,生产运行也不会有好的结果。


四、导磁介质的性能和使用方法

    选矿使用的导磁介质对饱和磁通量和矫顽力要求很高。目前科研成功的导磁介质最高饱和磁通量在2.5T左右,但因为这种材料难以加工,所以无法在选矿领域使用。可以工业化的、并能在选矿领域用的高性能导磁介质的饱和磁通量能够达到1.3-1.5T已经是很理想的材料了,前几年市场上大多是0.75T-1.1T的导磁介质,随着电磁设备背景磁场的提高,饱和磁场强度在0.75T-1.1T的导磁介质对要求越来越高的矿产品已经不能满足要求。导磁介质在非金属矿选矿领域一般分为三类:介质棒、钢网、钢毛。介质棒和钢网主要是针对粗颗粒选矿使用,钢毛主要是针对150目以细的颗粒使用。使用介质棒和钢网比较简单,下面专门针对钢毛的使用方法进行说明:

1、不同矿浆颗粒,要选择不同粗细(截面积)的钢毛。原因:当颗粒较大时,其重量也较大,需要大一点的附着面积才能吸附住;当颗粒较小时,需要较密的细钢毛,这样才能有效的捕捉细颗粒的磁性物。具体选型应该根据颗粒带分布状况搭配使用。

2、钢毛一般做成钢毛饼更加好用,钢毛饼的厚度不宜太厚,一般在8-15mm厚比较好用。

3、钢毛饼的外径和内径很有讲究,外径必须与设备的腔体内径良好接触密封,内径要与中心轴良好密封。达到良好的密封效果即可,不可以淤积钢毛。

4、钢毛要和钢网搭配使用。针对80-120目为主的颗粒,钢网比重要占到60%以上,钢毛也要选粗直径的;针对120-200目的颗粒,钢网和钢毛比例基本上在1:1左右的范围内;针对200-250目的颗粒,钢毛的比例一般要占到60%以上;针对250目以细的颗粒,钢毛的比例一般要占到70%以上。总而言之,颗粒直径越大,钢网用的越多,颗粒直径越小,钢毛用的越多。

5、细颗粒直径钢毛与钢网的使用方法:钢网一般选择0.8-1.2mm厚度,材质为430的不锈钢网。钢网外径要小于腔体内径10mm-30mm,钢网内孔要大于中心轴直径10mm左右,利于拆卸以及钢毛密封。钢毛饼之间要放1-2片甚至几片钢网,这样有利于每个循环的冲洗作业和选矿是矿浆的畅通。特别注意:若钢毛饼之间不放钢网,在磁场力的巨大作用下,钢毛容易集结在一起,不利于矿浆均匀通过,也不利于每个循环的冲洗。有钢网将钢毛夹住,一是钢毛在磁场力作用下仍然保持均匀分布,二是冲洗时有硬钢网贴在后面,比较容易穿透,这样才能保证每个循环有良好的选矿效果和冲洗效果,生产稳定运行的时间也会持续的更长。总之,对于非金属矿湿法磁选而言,除了以上比较重要的内容需要注意外,矿物的浓度、分散效果、给矿速度、选矿时间、冲洗压力等工艺参数都需要通过测试找到一个合理的参数,在生产运行过程中,反复对比各参数变化带来的影响,找到适合于自己产品的工艺参数矩阵后,才能长期、稳定的生产。

                                                                                                                                                                                                                               

                                                                                                                                                                                                                                                                                                         2018年3月9日

      

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