Каолиннің біздің елімізде мол қоры бар, ал дәлелденген геологиялық қоры шамамен 3 миллиард тоннаны құрайды, негізінен Гуандун, Гуанси, Цзянси, Фуцзянь, Цзянсу және басқа жерлерде таралған. Геологиялық қалыптасудың әртүрлі себептеріне байланысты әртүрлі өндірілетін аймақтардан алынған каолиннің құрамы мен құрылымы да әртүрлі. Каолин - 1:1 типті қабатты силикат, ол сегіз қырлы және тетраэдрден тұрады. Оның негізгі компоненттері - SiO2 және Al2O3. Сондай-ақ, оның құрамында аз мөлшерде Fe2O3, TiO2, MgO, CaO, K2O және Na2O және т.б. ингредиенттер бар. Каолиннің көптеген тамаша физикалық және химиялық қасиеттері мен технологиялық сипаттамалары бар, сондықтан ол мұнай химиясында, қағаз өндірісінде, функционалды материалдарда, жабындарда, керамикада, су өткізбейтін материалдарда және т.б. кеңінен қолданылады. Қазіргі заманғы ғылым мен технологияның дамуымен каолиннің жаңа қолданылуы үнемі кеңейіп келеді және олар жоғары, дәл және озық салаларға ене бастады. Каолин кенінде аз мөлшерде (әдетте 0,5%-дан 3%-ға дейін) темір минералдары (темір оксидтері, ильменит, сидерит, пирит, слюда, турмалин және т.б.) бар, олар каолинді бояйды және оның күйдіруіне әсер етеді. Ақтығы және басқа да қасиеттері каолинді қолдануды шектейді. Сондықтан каолиннің құрамын талдау және оның қоспаларын кетіру технологиясын зерттеу ерекше маңызды. Бұл түрлі-түсті қоспалар әдетте әлсіз магниттік қасиеттерге ие және оларды магниттік бөлу арқылы кетіруге болады. Магниттік бөлу - минералдардың магниттік айырмашылығын пайдаланып, магнит өрісіндегі минералды бөлшектерді бөлу әдісі. Әлсіз магнитті минералдар үшін магниттік бөлу үшін жоғары градиентті күшті магнит өрісі қажет.
HTDZ жоғары градиентті шламды магниттік сепаратордың құрылымы және жұмыс принципі
1.1 Электромагниттік шламды жоғары градиентті магниттік сепаратордың құрылымы
Машина негізінен рамадан, маймен салқындатылатын қоздыру катушкасынан, магниттік жүйеден, бөлу ортасынан, катушкаларды салқындату жүйесінен, жуу жүйесінен, кенді енгізу және шығару жүйесінен, басқару жүйесінен және т.б. тұрады.
1-сурет. Электромагниттік шламға арналған жоғары градиентті магниттік сепаратордың құрылымдық диаграммасы
1- Қоздыру катушкасы 2- Магниттік жүйе 3- Бөлгіш орта 4- Пневматикалық клапан 5- Целлюлоза шығыс құбыры
6-Эскалатор 7-Кіріс құбыры 8-Қоқ шығару құбыры
1.2 HTDZ электромагниттік шламды жоғары градиентті магниттік сепаратордың техникалық сипаттамалары
◎Майды салқындату технологиясыСалқындату үшін толық тығыздалған салқындатқыш май қолданылады, жылу алмасу май-су жылу алмасу принципі бойынша жүзеге асырылады және үлкен ағынды дискілі трансформатор май сорғысы қолданылады. Салқындатқыш майдың айналым жылдамдығы жоғары, жылу алмасу қабілеті жоғары, катушка температурасының төмендеуі төмен және магнит өрісінің кернеулігі жоғары.
◎Токты түзету және токты тұрақтандыру технологиясыТүзеткіш модуль арқылы тұрақты ток шығысы жүзеге асырылады және қоздыру тогы әртүрлі материалдардың сипаттамаларына сәйкес реттеледі, бұл магнит өрісінің тұрақты кернеуін қамтамасыз етеді және ең жақсы байыту индексіне қол жеткізеді.
◎Үлкен қуысты брондалған жоғары өнімді физикалық магнит технологиясы: Қуыс катушканы орау үшін темір сауытты пайдаланыңыз, электромагниттік магниттік тізбек құрылымын жасаңыз, темір сауыттың қанығуын азайтыңыз, магнит ағынының ағып кетуін азайтыңыз және сұрыптау қуысында жоғары өріс кернеулігін қалыптастырыңыз.
◎Қатты-сұйық-газ үш фазалы бөлу технологиясыБөлу камерасындағы материал тиісті жағдайларда тиісті байыту әсеріне қол жеткізу үшін қалқымалылыққа, өзіндік ауырлық күшіне және магниттік күшке ұшырайды. Суды түсіру және жоғары ауа қысымының үйлесімі ортаны шаюды таза етеді.
◎Жаңа тікенекті тот баспайтын болаттан жасалған магнит өткізгіш және магнитті материал технологиясыСұрыптау ортасы болат жүнді, ромб тәрізді медиа торын немесе болат жүн мен ромб тәрізді медиа торының үйлесімін қабылдайды. Бұл орта жабдықтың сипаттамаларын және тозуға төзімді жоғары өткізгіштікке ие тот баспайтын болатты зерттеу мен әзірлеуді біріктіреді. Магнит өрісінің индукция градиенті үлкен, әлсіз магниттік минералдарды ұстап алу оңай, қалдық аз және кен шығарылған кезде ортаны жуу оңайырақ.
1.3 Жабдық принциптерін талдау және магнит өрісінің таралуын талдау
1.3.1Сұрыптау принципі дегенімізБронды катушкаға белгілі бір мөлшерде магнит өткізгіш тот баспайтын болат жүн (немесе кеңейтілген металл) салынады. Катушка қозғаннан кейін магнит өткізгіш тот баспайтын болат жүн магниттеледі және бетінде өте біркелкі емес магнит өрісі, атап айтқанда жоғары градиенттік магниттелетін магнит өрісі пайда болады. Парамагниттік материал сұрыптау ыдысындағы болат жүннен өткенде, ол қолданылатын магнит өрісі мен магнит өрісі градиентінің көбейтіндісіне пропорционалды магнит өрісі күшін алады және ол магниттік емес материалдың орнына болат жүннің бетінде адсорбцияланады, ал магниттік емес материал магнит өрісін тікелей өткізбейді. Ол магниттік емес клапан мен құбыр арқылы магниттік емес өнім ыдысына ағады. Болат жүн жинаған әлсіз магниттік материал белгілі бір деңгейге жеткенде (процесс талаптарына байланысты), кенді беруді тоқтатыңыз. Қоздыру қуат көзін ажыратып, магниттік заттарды шайыңыз. Магниттік заттар магниттік клапан мен құбыр арқылы магниттік өнім ыдысына ағады. Содан кейін екінші үй тапсырмасын орындап, осы циклді қайталаңыз.
1.3.2Магнит өрісінің таралуын талдауМагнит өрісінің таралу бұлты картасын жылдам модельдеу үшін кеңейтілген ақырлы элементтер бағдарламалық жасақтамасын пайдаланыңыз, жобалау және талдау циклін қысқартыңыз; жабдықтың қуат тұтынуын азайту және пайдаланушы шығындарын азайту үшін оңтайландырылған дизайнды қабылдаңыз; өнімді өндіру алдында ықтимал мәселелерді анықтаңыз, өнімдер мен жобалардың сенімділігін арттырыңыз; әртүрлі сынақ схемаларын модельдеңіз, сынақ уақыты мен шығындарын азайтыңыз;
Минералдардың қозғалыс сипаттамалары
2.1 Материалдық қозғалысты талдау
HTDZ жоғары градиентті магниттік сепараторы каолинді сұрыптау кезінде төменгі қоректендіруге жарамды. Жабдық сұрыптау ортасы ретінде көп қабатты тот баспайтын болаттан жасалған жүнді (немесе кеңейтілген металлды) пайдаланады, сондықтан кен бөлшектерінің траекториясы тік және көлденең бағытта біркелкі емес. Минералды бөлшектердің қисық қозғалысы 1-суретте көрсетілген. Сондықтан, бөлу аймағындағы минералдардың жұмыс уақыты мен қашықтығын ұзарту әлсіз магниттердің толық адсорбциясы үшін пайдалы. Сонымен қатар, бөлу процесіндегі шлам ағынының жылдамдығы, ауырлық күші және қалқымалылығы бір-бірімен өзара әрекеттеседі. Әсері кен бөлшектерін әрқашан бос күйде ұстауға, кен бөлшектері арасындағы адгезияны азайтуға және темірді кетіру тиімділігін арттыруға бағытталған. Жақсы сұрыптау әсеріне қол жеткізіңіз.
4-сурет Минерал қозғалысының схемалық диаграммасы
1. Медиа желісі 2. Магниттік бөлшектер 3. Магниттік емес бөлшектер.
2. Шикі кеннің табиғаты және байытудың негізгі процесі
2.1 Гуандундағы белгілі бір каолин минералды материалының қасиеттері:
Гуандунның белгілі бір аймағындағы каолиннің ганг минералдарына кварц, мусковит, биотит және дала шпаты, сондай-ақ аз мөлшерде қызыл және лимонит жатады. Кварц негізінен +0,057 мм дән өлшемінде байытылған, слюда мен дала шпаты минералдарының мөлшері орташа дән өлшемінде (0,02-0,6 мм) байытылған, ал каолинит пен аз мөлшердегі қара минералдардың мөлшері дән өлшемі кішірейген сайын біртіндеп артады. Каолинит -0,057 мм-де байытыла бастайды және -0,020 мм өлшемде айқын байытылған.
1-кесте. Каолин кенінің көп элементті талдау нәтижелері %
2.2 Шағын үлгіні тәжірибелік зерттеуге қолданылатын негізгі байыту шарттары
HTDZ жоғары градиентті шлам магниттік сепараторының магниттік бөлу процесіне әсер ететін негізгі факторлар - шлам ағынының жылдамдығы, фондық магнит өрісінің кернеулігі және т.б. Бұл эксперименттік зерттеуде келесі екі негізгі шарт тексерілген.
2.2.1 Қоспа ағынының жылдамдығы: Ағын жылдамдығы жоғары болған кезде концентраттың шығымы жоғары болады, ал оның құрамындағы темір мөлшері де жоғары болады; ағын жылдамдығы төмен болған кезде концентраттағы темір мөлшері де төмен болады, ал оның шығымы да төмен болады. Тәжірибелік деректер 2-кестеде көрсетілген.
2-кесте. Шлам ағынының жылдамдығының тәжірибелік нәтижелері
Ескерту: Шлам ағынының жылдамдығын сынау 1,25 Т фон магнит өрісі және 0,25% диспергатор мөлшері жағдайында жүргізіледі.
5-сурет. Ағын жылдамдығы мен Fe2O3 арасындағы сәйкестік
6-сурет. Ағын жылдамдығы мен құрғақ ақ түстің сәйкестігі.
Байыту құнын жан-жақты ескере отырып, суспензия ағынының жылдамдығын 12 мм/с жылдамдықпен бақылау керек.
2.2.2 Фондық магнит өрісі: Шламды магниттік сепаратордың фондық магнит өрісінің қарқындылығы каолинді магниттік сепаратордың темірді кетіру индексінің заңына сәйкес келеді, яғни магнит өрісінің қарқындылығы жоғары болған кезде, магниттік сепаратордың концентрат шығымдылығы мен темір мөлшері төмен болады, ал темірді кетіру жылдамдығы салыстырмалы түрде төмен болады. Темірді кетірудің жоғары, жақсы әсері.
3-кесте. Фондық магнит өрісінің тәжірибелік нәтижелері
Ескерту: Фондық магнит өрісін сынау суспензия ағынының жылдамдығы 12 мм/с және диспергатордың мөлшері 0,25% болған жағдайда жүргізіледі.
Фондық магнит өрісінің қарқындылығы неғұрлым жоғары болса, қоздыру қуаты соғұрлым жоғары болады, жабдықтың энергия тұтынуы соғұрлым жоғары болады және бірлік өндіріс құны соғұрлым жоғары болады. Байыту құнын ескере отырып, таңдалған фондық магнит өрісі 1,25 Т деп белгіленеді.
7-сурет. Магнит өрісінің кернеулігі мен Fe2O3 мөлшері арасындағы сәйкестік.
2.3 Магниттік бөлудің негізгі процесін таңдау
Каолин кенін байытудың негізгі мақсаты - темірді алып тастау және тазарту. Әрбір минералдың магниттік айырмашылығына сәйкес, темірді алып тастау және каолинді тазарту үшін жоғары градиентті магнит өрісін пайдалану тиімді, ал бұл процесс өнеркәсіпте қарапайым және оңай жүзеге асырылады. Сондықтан сұрыптау процесі ретінде жоғары градиентті шлам магниттік сепараторы, бірі ірі, екіншісі ұсақ, қолданылады.
Өнеркәсіптік өндіріс
3.1 Каолинді өнеркәсіптік өндіру процесі
Гуандун провинциясының белгілі бір аймағында каолин кенінен темірді алу үшін HTDZ-1000 сериялы комбинациясы ірі және ұсақ магниттік бөлу процесін қалыптастыру үшін қолданылады. Ағынды схема 2-суретте көрсетілген.
3.2 Өнеркәсіптік өндіріс жағдайлары
3.2.1Материалды жіктеу: негізгі мақсаты: 1. Каолиндегі кварц, дала шпаты және слюда сияқты қоспаларды екі сатылы циклон арқылы алдын ала бөліп алыңыз, кейінгі жабдықтың қысымын азайтыңыз және бөлшектердің өлшемін кейінгі жабдықтың талаптарына сәйкес жіктеңіз. 2. Шламды магниттік сепаратордың бөлу ортасы 3# болат жүн болғандықтан, болат жүн ортасында бөлшектер қалмауын қамтамасыз ету үшін бөлшектердің өлшемі 250 тордан төмен болуы керек, бұл болат жүн ортасының болат жүн ортасын бітеп тастауына, байыту индексіне және ортаны жууға, сондай-ақ жабдықтың өңдеу қуатына әсер етуіне жол бермейді.
3.2.2Магниттік бөлудің жұмыс шарттары: процесс ағыны бір ірі және бір ұсақ сынақты және бір ірі және бір ұсақ ашық тізбек процесін қабылдайды. Үлгілік экспериментке сәйкес, кедір-бұдырлы өңдеуге арналған жоғары градиентті шлам магниттік сепараторының фондық өріс кернеулігі 0,7 Т, таңдау операциясына арналған жоғары градиентті магниттік сепаратор 1,25 Т, ал кедір-бұдырлы шлам үшін HTDZ-1000 магниттік сепараторы қолданылады. HTDZ-1000 таңдалған шлам магниттік сепараторымен жабдықталған.
3.3 Өнеркәсіптік өндіріс нәтижелері
Гуандун провинциясының белгілі бір жерінде темірді кетіруге арналған каолиннің өнеркәсіптік өндірісі, HTDZ суспензиясының жоғары градиентті магниттік сепараторымен өндірілген өнім үлгісі 3-суретте, ал деректер 2-кестеде көрсетілген.
1-торт: Бұл ірі бөлгіш шламды магниттік сепараторға түсетін шикі кен үлгісінің торты.
2-ші пирог: Шамамен таңдалған пирог үлгісі
3-ші торт, 4-ші торт, 5-ші торт: Таңдалған үлгілер
2-кесте. Өнеркәсіптік өндіріс нәтижелері (6 қарашада сағат 20:30-дағы сынамаларды іріктеу және торттарды жару нәтижелері)
3-сурет Гуандунның белгілі бір жерінде каолинмен өндірілген торт үлгісі
Өндіріс нәтижелері көрсеткендей, концентраттағы Fe2O3 мөлшерін шламды екі жоғары градиентті магниттік бөлу арқылы шамамен 50%-ға азайтуға болады және темірді жақсы кетіру әсеріне қол жеткізуге болады.
应用案例
Жарияланған уақыты: 2021 жылғы 27 наурыз