|
| |
| 非金属矿除杂提纯的磁选工艺设备介绍 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-12-22 10:27:13 浏览次数： |
|
| |
（中国粉体技术网/班建伟）自然界中除较个别单一的黄金、金刚石、水晶、方解石与较纯的煤炭等固体矿物外，各种矿物均以多种成份的共生结合体存在，加上开采和粗加工时的混杂等因素，使绝大部分矿产品需要不同程度的破碎、研磨、分选、除杂与提纯等加工处理，如金属矿的选矿与冶炼；炼焦煤的洗煤以及非金属矿的除杂提纯等。
但非金属矿的除杂工艺和技术指标要求与金属矿并不相同，它是除去影响制品白度和理化性能的少量有害杂质，如高岭土原矿含Fe2O3 1.0% 左右，需降低到0.2%~0.5%，才能获得优质高岭土精泥产品，直接供陶瓷、造纸、油漆、涂料或填料等各种行业应用，故是终端产品，其质量和稳定性尤为重要。
非金属矿则以重选和磁选为主，虽浮选也能除去高岭土矿中的黄铁矿或长石矿中的含铁云母等矿物，但除铁效果差，加工成本高和难于工业化，过去是从优质原矿着手，采用分挖分采和人工手选等较原始的除杂方法。由于用户对优质非金属矿产品的用量和质量不断提升，迫使非金属矿的除杂提纯工艺也要不断地提高与完善，而影响产品白度的铁、钛、锰等杂质矿物，虽均属顺磁性物，但因其具有磁性弱、粒度细（微米级）、含量少（1% 左右）等特性，用常规的磁选工艺设备处理，难于达到较好的除铁效果，故非金属矿磁选除铁工艺的研究和新颖高效磁选设备的研制，值得重视。
1 磁选机原理
我国在上世纪五六十年代引进日本技术仿制了“除铁皿”，在陶瓷厂广泛应用，因该皿磁场低，只能除去原料中的机械铁，解决了瓷皿表面的黑色斑点，难于提高瓷皿白度。造纸用优质高岭土、石英和长石等精粉是通过酸浸和漂白等化学方法达到除铁目的，但有加工成本高、环境污染严重、劳动强度大等缺点。
由于科学技术和高性能材料的快速发展，也促进了磁选工艺设备的发展。上世纪七十年代美国物理学界在寻找单磁子的研究工作中，应用了高梯度磁场技术，该技术能分离微细的弱磁性物料，适合高岭土等微细非金属矿粉料的磁选除铁，称为高梯度磁分离技术（HGNS）。不久美国太平洋电气公司根据（HGNS）原理，研制成高岭土除铁专用的周期式高磁机，其结构是在螺线管线圈里所产生的均匀磁场中，用钢毛或钢板网之类的不锈导磁材料作磁介质，使其磁化后的表面产生高梯度不均匀磁场，能对微细弱磁性物产生较大的磁场吸力。
我国早已制造出EJG-200-440-2(T) 型周期式高磁机，于1982 年通过轻工部鉴定，并对我国大量高岭土等矿，开展了试验研究，均取得较好的除铁效果；Φ750-300-1.5(T) 工业型高磁机的研制，系国家“八五”攻关项目（“85-603-01-03”专题）也于1994 年通过国家鉴定，已在高岭土、长石等非金属矿除铁工艺中推广应用。“HGNS”技术起源于美国，开始为高岭土矿的专用设备，现已扩大到其它非金属矿的除铁、污水的净化以及金属矿的磁选。该工艺设备有四个基本要点：
①磁场梯度高，是因为采用微细的不锈导磁钢毛或钢板网做分选磁介质，使其表面对顺磁性物产生很高的磁场梯度的“磁力”，从而能捕收微细的弱磁性矿物；
②该工艺是两相分选，又称矿浆柱式分选，分选过程中只有固相与液相，没有气相存在，从而能减少捕集磁性物的反向“力”，使微细磁性物牢牢地吸附在介质表面；
③磁场中的磁力线方向与矿浆流的方向平行，能使欲除去的磁性物吸附在介质的上、下面，不会堵塞矿浆流的通道；
④该工艺设备是采用下部给矿方式，使矿浆从下部平稳而均匀地上升到上部精矿排出口，停磁后，又有利于从上往下高压水冲洗干净磁性物。国内不少厂家所生产的高梯度磁选机，不同程度上未达到“HGNS”技术要求，故其分选效果受到了限制。
2 磁选机应用现状
“HGNS”磁选机虽有较好的除铁与分选效果，但其缺点也不小，尤其是设备的作业率低、处理能力小、能耗大（PEM84 型需400kW）、设备造价高等，严重影响该工艺设备的推广应用。随着科学技术的不断发展，Sala 型连续式高磁机、往复罐式超导高磁机以及永磁高磁机等各种不同性能的高效新颖高梯度磁选机均已问世。
Sala 型连续式高梯度磁选机是瑞典首先研发，并在瑞典和巴西分选铁矿工艺上应用，该机是在周期式高磁机的基础上研制的工业型设备，为达到（HGNS）高磁机的四大要点，同样采用钢板网或钢毛作分选介质，能达到很高的磁场梯度；通过上下两组马鞍形螺线管线圈组成窗框磁系，让分选盘在窗框磁系内通过，满足了磁力线与矿浆流同向（平行）的结构；为达到两相分选工艺，分选转盘内各分选腔采用“水”密封装置，分选腔转入磁系前先冲满清水；若应用于非金属矿除铁工艺，则需改用钢毛作介质，并改用下部给矿即可。
上世纪90 年代美国Carpco 公司已生产系列超导高磁机，由于是高岭土矿的除铁专用设备，市场有限。该机的特点是：背景场强高达5~7T ；耗电低；每个分选罐内装10 个并联分选腔，故处理能力大；采用一组超导磁系，两个分选罐往复分选，作业率较高。超导高磁机的结构与周期式高磁机相同，也具备四大要点，只是一组横向超导磁系，两个分选罐在内往复作业。广西北海高岭土公司引进一套5T/500 型超导高磁机，用在-1250 目淘洗泥的除铁工艺，可将Fe2O3含量由0.8% 左右降低到0.45%~0.50%，除铁效果与周期式高磁机相同。
磁性材料的发展，带动了永磁磁选机发展，尤其稀土永磁材料能使磁选设备的磁场强度成倍地提高，也给永磁高磁机的研制开发创造了条件，国外已有永磁“铁轮”高梯度磁选机，国内也已生产，但未推广应用。近期不少厂家生产了所谓的永磁夹板式高磁机，但对（HGNS）技术的四大要点没有很好的考虑，设备性能与除铁效果不够理想。广东佛山万达利磁选设备厂，应广西合浦沪天高岭土公司要求，设计制造出WD-YC 系列永磁高磁机，该机除矿浆流向与磁力线方向没有同向（平行）外，其余三大要点完全达到（HGNS）技术要求，即采用充填率高达10% 左右的纲毛介质块，确保了两相分选和下部供矿上部冲洗磁性物的措施，故达到较好的除铁效果。该机的主要缺点是磁系背景场强较低，第1 台场强为0.7T，现已提高到1.0T ；因分选腔面积小，处理能力亦小，虽并联分选腔可从4 个增加到10 个，但处理量仍不大。该机用于北海某高岭土矿除铁，产品的白度能提高3%~5%，达到设计要求；对长石矿除铁工艺效果更佳，含Fe2O30.35% 左右的钠长石第一次降到0.18%，第二次降至0.10% 左右；含Fe2O3 0.87% 的劣质钾长石能降到0.25% 左右，设备造价低，操作简易等优点，正在很好的推广应用中。
结语
非金属矿的除杂提纯工艺中，除铁是关键工艺之一，由于非金属矿所含的铁矿物，具有磁性弱、粒度细、含量少等特点，常规磁选设备难于达到理想的除铁效果，上世纪70 年代美国首先为高岭土除铁研究了高梯度磁选分离技术（HGNS），并研制出具有四大要点的高磁机，现已应用在长石、石英等非金属矿的除铁，也适合微细金属矿的分选与提纯，以及污水净化等特殊要求的作业。我国在这方面的研究与研制，做过不少工作，取得较好的成效，但推广应用有待进一步提高。
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
|
