לקאולין יש עתודות רבות במדינה שלי, והעתודות הגיאולוגיות המוכחות שלהן הן כ-3 מיליארד טון, המפוזרות בעיקר בגואנגדונג, גואנגשי, ג'יאנגשי, פוג'יאן, ג'יאנגסו ומקומות אחרים. עקב סיבות שונות לתצורה גיאולוגית, גם הרכב ומבנה הקאולין מאזורי ייצור שונים שונים. קאולין הוא סיליקט שכבתי מסוג 1:1, המורכב מאוקטהדרון וטטרהדרון. מרכיביו העיקריים הם SiO2 ו-Al203. הוא מכיל גם כמות קטנה של Fe203, Ti02, MgO, CaO, K2O ו-Na2O ועוד. לקאולין תכונות פיזיקליות וכימיות רבות ומאפייני תהליך מצוינים, ולכן הוא נמצא בשימוש נרחב בפטרוכימיה, ייצור נייר, חומרים פונקציונליים, ציפויים, קרמיקה, חומרים עמידים במים ועוד. עם התקדמות המדע והטכנולוגיה המודרניים, השימושים החדשים בקאולין מתרחבים כל הזמן, והם מתחילים לחדור לתחומים גבוהים, מדויקים וחדשניים. עפרת קאולין מכילה כמות קטנה (בדרך כלל 0.5% עד 3%) של מינרלים מברזל (תחמוצות ברזל, אילמניט, סידריט, פיריט, נציץ, טורמלין וכו'), אשר צובעים את הקאולין ומשפיעים על תהליך הסינטור שלו. לובן ותכונות אחרות מגבילות את השימוש בקאולין. לכן, ניתוח הרכב הקאולין והמחקר על טכנולוגיית הסרת הזיהומים שלו חשובים במיוחד. לזיהומים צבעוניים אלה יש בדרך כלל תכונות מגנטיות חלשות וניתן להסירם באמצעות הפרדה מגנטית. הפרדה מגנטית היא שיטה להפרדת חלקיקי מינרליים בשדה מגנטי באמצעות הפרש מגנטי של מינרלים. עבור מינרלים בעלי מגנטיות חלשה, נדרש שדה מגנטי חזק בעל גרדיאנט גבוה להפרדה מגנטית.
מבנה ועקרון עבודה של מפריד מגנטי של תרחיף HTDZ עם שיפוע גבוה
1.1 מבנה המפריד המגנטי בעל הדרגתיות הגבוהה של תרחיף אלקטרומגנטי
המכונה מורכבת בעיקר ממסגרת, סליל עירור מקורר שמן, מערכת מגנטית, מדיום הפרדה, מערכת קירור סליל, מערכת שטיפה, מערכת כניסה ופריקה של עפרות, מערכת בקרה וכו'.
איור 1 דיאגרמת מבנה של מפריד מגנטי בעל גרדיאנט גבוה עבור תרחיף אלקטרומגנטי
1- סליל עירור 2- מערכת מגנטית 3- מפריד תווך 4- שסתום פנאומטי 5- צינור יציאה של עיסת נוזלים
6-מדרגות נעות 7-צינור כניסה 8-צינור פריקה של סיגים
1.2 מאפיינים טכניים של מפריד מגנטי בעל גרדיאנט גבוה של תרחיף אלקטרומגנטי HTDZ
◎טכנולוגיית קירור שמןשמן קירור אטום לחלוטין משמש לקירור, חילופי חום מתבצעים באמצעות עקרון חילופי חום שמן-מים, ומאומצת משאבת שמן שנאי דיסקית בעלת זרימה גדולה. לשמן הקירור מהירות מחזור גבוהה, קיבולת חילופי חום חזקה, עלייה נמוכה בטמפרטורת הסליל ועוצמת שדה מגנטי גבוהה.
◎טכנולוגיית יישור זרם וייצוב זרםבאמצעות מודול המיישר, מושגת תפוקת זרם יציבה, וזרם העירור מותאם בהתאם למאפיינים של חומרים שונים כדי להבטיח עוצמת שדה מגנטי יציבה ולהשיג את מדד התועלת הטוב ביותר.
◎טכנולוגיית מגנט פיזי בעל ביצועים גבוהים ומשוריין בחלל גדולהשתמשו בשריון ברזל כדי לעטוף את הסליל החלול, לעצב מבנה מעגל מגנטי אלקטרומגנטי סביר, להפחית את הרוויה של שריון הברזל, להפחית דליפת שטף מגנטי וליצור עוצמת שדה גבוהה בחלל המיון.
◎טכנולוגיית הפרדה תלת פאזית של מוצק-נוזל-גזהחומר בתא ההפרדה נתון לציפה, כוח משיכה עצמי וכוח מגנטי כדי להשיג אפקט הטבה ראוי בתנאים מתאימים. השילוב של מי פריקה ולחץ אוויר גבוה הופך את שטיפת המדיום לנקייה יותר.
◎טכנולוגיית חומר מגנטי מוליך ומגנטי חדשנית מחודדת מנירוסטהמצע המיון משתמש בצמר פלדה, רשת מדיה בצורת יהלום, או בשילוב של צמר פלדה ורשת מדיה בצורת יהלום. מצע זה משלב את מאפייני הציוד ואת המחקר והפיתוח של פלדת אל-חלד בעלת חדירות גבוהה ועמידה בפני שחיקה. מפל האינדוקציה של השדה המגנטי גדול, קל יותר ללכוד מינרלים מגנטיים חלשים, השאריות קטנה, והמצע קל יותר לשטיפה לאחר פריקת העפרה.
1.3 ניתוח עקרונות הציוד וניתוח התפלגות השדה המגנטי
1.3.1עקרון המיון הואבסליל המשוריין, מונחת כמות מסוימת של צמר נירוסטה מוליך מגנטית (או מתכת מורחבת). לאחר עירור הסליל, צמר הנירוסטה המוליך מגנטית ממוגנט, ונוצר שדה מגנטי לא אחיד מאוד על פני השטח, כלומר שדה מגנטי בעל גרדיאנט גבוה. כאשר החומר הפרמגנטי עובר דרך צמר הפלדה במיכל המיון, הוא יקבל כוח שדה מגנטי פרופורציונלי למכפלת השדה המגנטי המופעל ומגרדיאנט השדה המגנטי, והוא ייספח על פני צמר הפלדה, במקום שהחומר הלא מגנטי יעבור ישירות דרך השדה המגנטי. הוא זורם למיכל המוצר הלא מגנטי דרך השסתום והצינור הלא מגנטיים. כאשר החומר המגנטי החלש שנאסף על ידי צמר הפלדה מגיע לרמה מסוימת (שנקבעת על ידי דרישות התהליך), יש להפסיק את הזנת העפרה. יש לנתק את ספק הכוח לעירור ולשטוף את העצמים המגנטיים. העצמים המגנטיים זורמים למיכל המוצר המגנטי דרך השסתום והצינור המגנטיים. לאחר מכן, יש לבצע את שיעורי הבית השניים ולחזור על מחזור זה.
1.3.2ניתוח התפלגות שדה מגנטישימוש בתוכנת אלמנטים סופיים מתקדמת כדי לדמות במהירות את מפת ענן התפלגות השדה המגנטי, לקצר את מחזור התכנון והניתוח; לאמץ תכנון אופטימלי כדי להפחית את צריכת החשמל של הציוד ולהפחית את עלויות המשתמש; לגלות בעיות פוטנציאליות לפני ייצור המוצר, להגביר את אמינות המוצרים והפרויקטים; לדמות מגוון תוכניות בדיקה, להפחית את זמן הבדיקה וההוצאות;
מאפייני תנועת מינרלים
2.1 ניתוח תנועת חומרים
מפריד מגנטי בעל גרדיאנט גבוה HTDZ מתאים להזנה תחתונה בעת מיון קאולין. הציוד משתמש בצמר נירוסטה רב שכבתי (או מתכת מורחבת) כמדיום מיון, כך שמסלול חלקיקי העפרה אינו סדיר בכיוונים אנכיים ואופקיים. תנועת העקומה של חלקיקי המינרלים מוצגת באיור 1. לכן, הארכת זמן הריצה והמרחק של המינרלים באזור ההפרדה מועילה לספיחה מלאה של מגנטים חלשים. בנוסף, קצב זרימת התרחיף, כוח המשיכה והציפה במהלך תהליך ההפרדה מקיימים אינטראקציה זה עם זה. התוצאה היא שמירה על חלקיקי העפרה במצב רופף בכל עת, הפחתת ההידבקות בין חלקיקי העפרה ומשפרת את יעילות הסרת הברזל. השגת אפקט מיון טוב.
איור 4 תרשים סכמטי של תנועת מינרלים
1. רשת מדיה 2. חלקיקים מגנטיים 3. חלקיקים לא מגנטיים.
2. אופי עפרת הגולמי ותהליך ההטבה הבסיסי
2.1 התכונות של חומר מינרלי קאולין מסוים בגואנגדונג:
מינרלי הגנגה של קאולין באזור מסוים בגואנגדונג כוללים קוורץ, מוסקוביט, ביוטיט ושדה פלדספאר, וכמות קטנה של אדום ולימוניט. קוורץ מועשר בעיקר בגודל גרגירים של +0.057 מ"מ, תכולת המינרלים נציץ ושדה פלדספאר מועשרת בגודל גרגירים בינוני (0.02-0.6 מ"מ), ותכולת הקאוליניט וכמות קטנה של מינרלים כהים עולה בהדרגה ככל שגודל הגרגירים יורד. קאוליניט מתחיל להיות מועשר ב-0.057 מ"מ-, והוא מועשר באופן ברור בגודל של -0.020 מ"מ-.
טבלה 1 תוצאות ניתוח רב-אלמנטי של עפרת קאולין%
2.2 תנאי ההטבה העיקריים החלים על חקירה ניסיונית של מדגם קטן
הגורמים העיקריים המשפיעים על תהליך ההפרדה המגנטית של מפריד התערובת המגנטי בעל גרדיאנט גבוה HTDZ הם קצב הזרימה של התערובת, עוצמת השדה המגנטי ברקע וכו'. שני התנאים העיקריים הבאים נבדקים במחקר ניסיוני זה.
2.2.1 קצב זרימת התרחיף: כאשר קצב הזרימה גדול, תפוקת התרכיז גבוהה יותר, וגם תכולת הברזל שלה גבוהה; כאשר קצב הזרימה נמוך, תכולת הברזל התרכיז נמוכה, וגם התשואה שלה נמוכה. נתוני הניסוי מוצגים בטבלה 2.
טבלה 2 תוצאות ניסוי של קצב זרימת תרחיף
הערה: בדיקת קצב הזרימה של התרחיף מתבצעת בתנאים של שדה מגנטי רקע של 1.25T ומינון פיזור של 0.25%.
איור 5 התאמה בין קצב זרימה ו-Fe2O3
איור 6 התאמה בין מהירות זרימה לצבע לבן יבש.
בהתחשב בעלות ההטבה באופן מקיף, יש לשלוט בקצב זרימת התרחיף על 12 מ"מ/שנייה.
2.2.2 שדה מגנטי ברקע: עוצמת השדה המגנטי ברקע של מפריד מגנטי של תרחיף עולה בקנה אחד עם חוק מדד הסרת הברזל של הפרדה מגנטית של קאולין, כלומר, כאשר עוצמת השדה המגנטי גבוהה, תפוקת הריכוז ותכולת הברזל של המפריד המגנטי נמוכים, וקצב הסרת הברזל נמוך יחסית. השפעה גבוהה וטובה של הסרת ברזל.
טבלה 3 תוצאות ניסוי של שדה מגנטי ברקע
הערה: בדיקת השדה המגנטי ברקע מתבצעת בתנאים של קצב זרימה של 12 מ"מ/שנייה ומינון חומר פיזור של 0.25%.
מכיוון שככל שעוצמת השדה המגנטי ברקע גבוהה יותר, כך עוצמת העירור גדולה יותר, כך צריכת האנרגיה של הציוד גבוהה יותר ועלות הייצור ליחידה גבוהה יותר. בהתחשב בעלות ההטבה, שדה הרקע המגנטי שנבחר נקבע על 1.25T.
איור 7 התאמה בין עוצמת השדה המגנטי ותכולת Fe2O3.
2.3 בחירת תהליך בסיסי של הפרדה מגנטית
המטרה העיקרית של הטבת עפרות קאולין היא להסיר ברזל ולטהר אותו. בהתאם להבדל המגנטי של כל מינרל, השימוש בשדה מגנטי בעל גרדיאנט גבוה להסרת ברזל ולטיהור קאולין יעיל, והתהליך פשוט וקל ליישום בתעשייה. לכן, משתמשים במפריד מגנטי בעל גרדיאנט גבוה, אחד גס ואחד עדין, כתהליך המיון.
ייצור תעשייתי
3.1 תהליך ייצור תעשייתי של קאולין
להסרת ברזל מעפרת קאולין באזור מסוים בגואנגדונג, נעשה שימוש בשילוב סדרת HTDZ-1000 ליצירת תהליך הפרדה מגנטית גסה-דקה. תרשים הזרימה מוצג באיור 2.
3.2 תנאי ייצור תעשייתיים
3.2.1סיווג חומרים: מטרה עיקרית1. יש להפריד מראש זיהומים כגון קוורץ, פלדספר ונציץ בקאולין באמצעות ציקלון דו-שלבי, להפחית את הלחץ של הציוד הבא, ולסווג את גודל החלקיקים בהתאם לדרישות הציוד הבא. 2. מכיוון שמדיום ההפרדה של מפריד המגנטי של התרחיף הוא צמר פלדה 3#, גודל החלקיקים חייב להיות מתחת ל-250 רשת על מנת להבטיח שלא יישארו חלקיקים במדיום צמר הפלדה ולמנוע ממדיום צמר הפלדה לחסום אותו, ולהשפיע על מדד ההטבה, שטיפת המדיום וקיבולת העיבוד של הציוד וכו'.
3.2.2תנאי הפעלה של הפרדה מגנטיתזרימת התהליך מאמצת בדיקה גסה אחת ובדיקה עדינה אחת ותהליך מעגל פתוח גס אחד ובדיקה עדינה אחת. על פי ניסוי המדגם, עוצמת שדה הרקע של מפריד מגנטי תרחיף בעל גרדיאנט גבוה לפעולת חיתוך גס היא 0.7T, המפריד המגנטי בעל גרדיאנט גבוה לפעולת בחירה הוא 1.25T, ומבוצעת מפריד מגנטי HTDZ-1000 לעיבוד תרחיף גס. מצוידת במפריד מגנטי תרחיף נבחר HTDZ-1000.
3.3 תוצאות הייצור התעשייתי
הייצור התעשייתי של קאולין להסרת ברזל במקום מסוים בגואנגדונג, עוגת הדוגמה המיוצרת על ידי מפריד מגנטי בעל גרדיאנט גבוה של תרחיף HTDZ מוצגת באיור 3, והנתונים מוצגים בטבלה 2.
עוגה 1: עוגת הדגימה של עפרות גלם היא שנכנסת למפריד המגנטי של תרחיף ההפרדה הגס.
פאי 2: פאי לדוגמה שנבחר באופן גס
פאי 3, פאי 4, פאי 5: דוגמאות נבחרות
טבלה 2 תוצאות הייצור התעשייתי (תוצאות דגימה ושבירת עוגות בשעה 20:30 ב-6 בנובמבר)
איור 3 עוגת דוגמה המיוצרת מקאולין במקום מסוים בגואנגדונג
תוצאות הייצור מראות כי ניתן להפחית את תכולת ה-Fe2O3 בתרכיז בכ-50% באמצעות שתי הפרדות מגנטיות בעלות גרדיאנט גבוה של התרחיף, וניתן להשיג אפקט טוב של הסרת ברזל.
应用案例
זמן פרסום: 27 במרץ 2021