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| 旋流器在非金属矿加工过程中的应用 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-11-26 10:55:38 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/班建伟）非金属矿种类繁多，用途广泛，比如菱镁矿、高铝矾土及石墨可以作为耐火材料；萤石不仅可以作为装饰品，同样具有其他多种用途，可以作为制取氟化合物的原料，又由于其熔点低而广泛用于炼钢、有色金属冶炼、航天等工业；高岭土、陶瓷土则可以用来制作陶瓷；石英岩、石英砂等则可以作为玻璃硅质原料。伴随着高新技术材料产业及建材、塑料、化工等产业的高速发展，我国非金属矿及其矿物材料加工产业发展迅速，加工技术取得了显著进步，加工装备与世界先进水平的差距不断缩小。
旋流器作为一种高效率的分级、浓缩、脱泥设备，在非金属材料加工过程中被广泛应用，具有结构简单、便于制造维护、处理量大、分级效率高等诸多优点。旋流器依靠离心沉降进行分离，将需分离的两相混合液以一定的压力从旋流器圆筒段上部的进料口送入，从而在旋流器内部形成强烈的旋转运动。由于轻相和重相的力度差异和粗细颗粒之间的粒度差异，所受的离心力和流体拽力的大小不同，大部分的轻相（或细颗粒）通过旋流器溢流管排出，重相（或粗颗粒）则从旋流器底流口排出，如图1所示。
 海王旋流器有限公司生产的旋流器，由于其分离效率高、浓缩效果好、使用寿命长、持续改进快，技术支持优等特点，在非金属矿加工行业中得到广大认可。为了提高旋流器的分级效率及分级精度，海王旋流器有限公司在传统旋流器的基础上对旋流器结构进行了优化，采用“专利改进型渐开线进料口”、“进料管由圆渐变为方”、“专利厚壁溢流管”、“双锥体和多锥体的复合”、“合理的柱锥段长度比例”等结构，保证了旋流器内部流场的平稳；而为了延长旋流器的使用寿命，海王公司采用聚氨酯、HRT耐磨橡胶、高铝陶瓷、KM复合材料、NM材料等多种耐磨材料组合制作，实现旋流器整机工作时间长，维护量小。
1、旋流器在高岭土分级中的应用
高岭土是一族粘土矿物的总称，其基本组成为高岭石组和多水高岭石组，主要由高岭石、埃洛石组成，含量可达90%以上，其次还有水云母，常混有黄铁矿、褐铁矿、锐钛矿、石英、玉髓、明矾等，有时还有少量的有机质。高岭土具有可塑性、粘结性、烧结性及耐火性等优良的工艺特性，所以被广泛应用于陶瓷、造纸、橡胶、塑料和耐火材料等工业。
高岭土原矿的加工工艺取决于原矿的性质及产品的最终用途。在工业生产中应用的工艺有两种：干法工艺和湿法工艺，若要得到高纯优质高岭土则需要使用湿法工艺。湿法工艺包括矿石准备、选矿加工和产品处理三个阶段。准备阶段包括配料、破碎和捣浆等作业。捣浆是将高岭土原矿与水、分散剂混合在捣浆机内制浆，捣浆作业可使原矿分散，为选别作业制备适当细度的高岭土矿浆，并同时去掉大粒的砂石。选矿阶段可能包括水力分级、除砂、浮选、选择性絮凝、磁选、化学处理(漂白)等作业，以除去不同的杂质。除砂及水力分级作业中常用的旋流器有FX150-PU型、FX100-PU型、FX75-PU型、FX50-PU型、FX25-PU型及FX10-PU型。φ150型旋流器用于初步分级，随着分级步数增加，旋流器直径递减。
因高岭土等粘土矿物属微细颗粒，而高岭石与石英、长石等物料比重相近，故需选用φ25~150型的长锥旋流器；对微细(5μm左右)高岭土可选用φ10mm型旋流器。压力的大小对旋流器分选效果影响最大，用于高岭土分选一般采用0.20~0.35MPa。水力旋流器运作中，给矿压力的波动，会使旋流器的平衡状态遭到破坏，严重地影响分选效果，需严格控制给矿压力的稳定性。浓度的大小直接影响旋流器分选产品的粒度与浓度，一般旋流器给矿浓度不大于30%。各类软质高岭土选厂均已采用水力旋流器作为重选手段，将大量粗粒级石英、长石等粒状杂质和比重较大的铁、钦氧化矿物从高岭土产品中分离出去，从而提高了高岭土的纯度，为进一步深加工提供优质高岭土。
海王公司生产的聚氨酯旋流器（PU型）已在多家高岭土选别现场得以应用，比如广西合浦某公司选用的有φ500、φ100、φ50、φ25四种规格，广西北海某高岭土公司现场选用的旋流器有φ150、φ75两种规格。
2、 旋流器在钾长石加工中的应用
钾长石粉具有熔点低(1150±20℃)、熔融间隔时间长、熔融粘度高等特点，广泛应用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、电瓷等工业领域，其中在陶瓷领域的用量较大。陶瓷生产企业为了降低成本，一般均采购钾长石原料进行选矿加工，生产成品钾长石粉。目前钾长石粉的生产工艺如图2所示。
 由图2所示工艺流程可知，旋流器在钾长石生产工艺中主要用于分级、入浮前脱泥、精矿浓缩脱水三个环节。各环节对旋流器的技术要求如下：
（1）分级
钾长石磨矿粒度较粗、且泥化越轻越好，一般要求分级粒度为60目-120目。由于旋流器分级粒度较细，因此分级设备一般采用分级机或分级筛，当分级粒度要求在120目可建议选用旋流器。河南某矿业公司选用的是FX350-GX型旋流器作为分级设备，广东某长石矿选用的是FX350-GX-S2型旋流器。
（2）浮选前脱泥
钾长石原矿一般含泥，并且在磨矿作业中也会生成次生泥，因此在进入浮选前必须进行脱泥处理（即使现场无浮选工艺，为了保证产品品质，也需进行脱泥处理），有些现场为了保证成品粒度，采用两级旋流器脱泥工艺。脱泥粒度要求一般为325目—500目，旋流器进料浓度一般为20~30%。脱泥旋流器一般选用FX100-PU-B或FX150-PU-B（FX150-GX-B），当物料粒度较粗时建议选用φ150旋流器，同时旋流器沉砂口径配置一般较大，以避免堵塞。
（3）精矿脱水
钾长石精矿浓度一般为25%左右，直接进入皮带过滤机的话一方面浓度低、过滤效果不好，另一方面过滤机的投资及运行费用均较高，因此需采用旋流器对精矿浆进行预浓缩处理。
根据对精矿产品的粒度要求情况，浓缩旋流器的溢流可直接抛掉、或进入浓密机再次浓缩，浓缩旋流器的规格一般选用FX100-PU-B或FX150-PU-B（FX150-GX-B），在物料粒度较粗时，考虑选用φ150的规格，配置较大直径的沉砂口，以防沉砂口堵塞。
海王公司以进口原料及特殊配方生产制作的橡胶作为旋流器的内衬材料，具有优异的耐磨性、强度及弹性，能够耐受较高浓度两相流的磨损。
3、 旋流器在碳化硅回收中的应用
目前，工业生产太阳能电池基板时不断排放出大量废砂浆，这些砂浆中通常含有聚乙二醇、碳化硅以及贵重的硅屑粉。为了保证切割硅片的质量和效率，在生产硅片过程中需使用大量的新鲜切割液同时排出大量的切割废砂浆，这些砂浆中含有的碳化硅与硅具有很高的附加值，可以经回收后循环使用。碳化硅的比重为3.2g/cm3，硅的比重为2.4g/cm3，由于二者的比重差异，碳化硅与硅的回收过程中，可以使用旋流器对二者进行高效分离。旋流器用于碳化硅的回收，其设备工艺如图3所示。
 此工艺从左到右共8个级别，原料与水由第4或者第5级旋流器给料，溢流向前洗涤，底流向后洗涤。由于不同公司物料性质的不同，底流的具体走向需通过调试确定。该工艺，使用海王旋流器有限公司生产的FX50-PU-Ⅱ型旋流器，已在多个碳化硅分离现场获得成功应用。工艺中，进料质量浓度约在15%~20%之间，工作压力需要达到0.25~0.40MPa。当原料中碳化硅含量在在80%以上时，底流产品的最终碳化硅可以达到96.5%以上，碳化硅回收率可以达到90%以上。海王公司生产的聚氨酯旋流器（PU型）具有耐磨损、耐腐蚀、耐冲击，使用寿命长。
4、结语
旋流器在非金属矿加工中的应用，不仅仅包括碳化硅、钾长石及高岭土三种矿物，凡是存在粒度或者比重差异的物料，均可以考虑使用旋流器作为其分级、脱泥或浓缩设备。海王公司生产的旋流器，其分级效率及使用寿命，通过在多家非金属矿生产加工现场的应用实践，获得了广大用户的
本文收录在《第十五届全国非金属矿加工利用技术交流会会议论文集》内。
资料来源：威海市海王旋流器有限公司
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