کائولن دارای ذخایر فراوان در کشور من است و ذخایر زمین شناسی اثبات شده حدود 3 میلیارد تن است که عمدتاً در گوانگدونگ، گوانگشی، جیانگشی، فوجیان، جیانگ سو و جاهای دیگر توزیع شده است. با توجه به دلایل مختلف تشکیل زمین شناسی، ترکیب و ساختار کائولن از مناطق مختلف تولید نیز متفاوت است. کائولن یک سیلیکات لایه ای از نوع ۱:۱ است که از یک هشت وجهی و یک چهار وجهی تشکیل شده است. اجزای اصلی آن SiO2 و Al203 هستند. همچنین حاوی مقدار کمی از Fe203، Ti02، MgO، CaO، K2O و Na2O و غیره است. کائولن دارای خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار عالی و ویژگی های فرآیندی است، به طوری که به طور گسترده ای در پتروشیمی، کاغذ سازی، مواد کاربردی، پوشش ها، سرامیک ها، مواد مقاوم در برابر آب و غیره استفاده می شود. با پیشرفت علم و فناوری مدرن، استفاده های جدید از کائولن به طور مداوم در حال گسترش هستند و شروع به نفوذ در زمینه های عالی، دقیق و پیشرفته می کنند. سنگ معدن کائولن حاوی مقدار کمی (معمولاً 0.5٪ تا 3٪) از مواد معدنی آهن (اکسیدهای آهن، ایلمنیت، سیدریت، پیریت، میکا، تورمالین و غیره) است که کائولن را رنگ می کند و بر پخت آن تأثیر می گذارد سفیدی و سایر خواص آن کاربرد را محدود می کند. از کائولن بنابراین، تجزیه و تحلیل ترکیب کائولن و تحقیق در مورد فن آوری حذف ناخالصی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این ناخالصی های رنگی معمولاً خواص مغناطیسی ضعیفی دارند و با جداسازی مغناطیسی قابل حذف هستند. جداسازی مغناطیسی روشی برای جداسازی ذرات معدنی در میدان مغناطیسی با استفاده از اختلاف مغناطیسی مواد معدنی است. برای کانی‌های مغناطیسی ضعیف، یک میدان مغناطیسی قوی با گرادیان بالا برای جداسازی مغناطیسی مورد نیاز است.
ساختار و اصل کار جداکننده مغناطیسی دوغاب با گرادیان بالا HTDZ
1.1 ساختار جداکننده مغناطیسی دوغاب الکترومغناطیسی با گرادیان بالا
این دستگاه عمدتا از قاب، سیم پیچ تحریک روغن خنک، سیستم مغناطیسی، محیط جداسازی، سیستم خنک کننده سیم پیچ، سیستم شستشو، سیستم ورودی و تخلیه سنگ معدن، سیستم کنترل و غیره تشکیل شده است.
شکل 1 نمودار ساختار جداکننده مغناطیسی با گرادیان بالا برای دوغاب الکترومغناطیسی
1- سیم پیچ تحریک 2- سیستم مغناطیسی 3- محیط جداکننده 4- شیر پنوماتیکی 5- خط لوله خروجی خمیر کاغذ
6-پله برقی 7-لوله ورودی 8-لوله تخلیه سرباره
1.2 مشخصات فنی جداکننده مغناطیسی دوغاب الکترومغناطیسی HTDZ با گرادیان بالا
◎تکنولوژی خنک کننده روغن: از روغن خنک کننده کاملا مهر و موم شده برای خنک سازی استفاده می شود، تبادل حرارت با استفاده از اصل مبادله حرارتی روغن-آب انجام می شود و از پمپ روغن ترانسفورماتور دیسکی با جریان بزرگ استفاده می شود. روغن خنک کننده دارای سرعت گردش سریع، ظرفیت تبادل حرارت قوی، افزایش دمای سیم پیچ کم و قدرت میدان مغناطیسی بالا است.
◎یکسوسازی جریان و تکنولوژی تثبیت فعلی: از طریق ماژول یکسو کننده، خروجی جریان پایدار تحقق می یابد و جریان تحریک با توجه به ویژگی های مواد مختلف تنظیم می شود تا از قدرت میدان مغناطیسی پایدار اطمینان حاصل شود و به بهترین شاخص بهره مندی دست یابد.
◎فناوری آهنربای فیزیکی با عملکرد بالا زره پوش حفره بزرگ: از زره آهنی برای پیچیدن سیم پیچ توخالی استفاده کنید، یک ساختار مدار مغناطیسی الکترومغناطیسی معقول طراحی کنید، اشباع زره آهنی را کاهش دهید، نشت شار مغناطیسی را کاهش دهید و قدرت میدان بالایی را در حفره مرتب سازی تشکیل دهید.
◎فناوری جداسازی سه فاز گاز جامد-مایع: مواد موجود در محفظه جداسازی در معرض شناوری، گرانش خود و نیروی مغناطیسی قرار می‌گیرند تا در شرایط مناسب به اثر سودمندی مناسب دست یابند. ترکیب آب تخلیه و فشار زیاد هوا باعث می شود فلاشینگ متوسط تمیزتر شود.
◎فناوری رسانای مغناطیسی ضد زنگ جدید و مواد مغناطیسی: محیط مرتب‌سازی از پشم فولادی، مش رسانه‌ای الماسی شکل، یا ترکیبی از پشم فولادی و مش رسانه‌ای الماسی شکل استفاده می‌کند. این محیط ترکیبی از ویژگی های تجهیزات و تحقیق و توسعه فولاد ضد زنگ با نفوذپذیری بالا مقاوم در برابر سایش است، گرادیان القایی میدان مغناطیسی بزرگ است، گرفتن مواد معدنی مغناطیسی ضعیف آسان تر است، پسماند کوچک است، و متوسط است. هنگام تخلیه سنگ معدن شستشو آسان تر است.
1.3 تجزیه و تحلیل اصلی تجهیزات و تجزیه و تحلیل توزیع میدان مغناطیسی
1.3.1اصل مرتب سازی است: در سیم پیچ زرهی، مقدار مشخصی پشم فولاد ضد زنگ رسانای مغناطیسی (یا فلز منبسط شده) قرار می گیرد. پس از برانگیختن سیم پیچ، پشم فولاد ضد زنگ رسانای مغناطیسی مغناطیسی می شود و یک میدان مغناطیسی بسیار ناهموار بر روی سطح ایجاد می شود، یعنی میدان مغناطیسی مغناطیسی با گرادیان بالا، زمانی که مواد پارامغناطیس از پشم فولادی در مخزن مرتب سازی عبور می کند، آن را ایجاد می کند. نیروی میدان مغناطیسی متناسب با حاصلضرب میدان مغناطیسی اعمال شده و گرادیان میدان مغناطیسی دریافت می کند و به جای اینکه مواد غیر مغناطیسی مستقیماً از میدان مغناطیسی عبور کند، روی سطح پشم فولاد جذب می شود. از طریق شیر غیر مغناطیسی و خط لوله به مخزن محصول غیر مغناطیسی جریان می یابد. هنگامی که مواد مغناطیسی ضعیف جمع‌آوری شده توسط پشم فولادی به سطح معینی رسید (که توسط الزامات فرآیند تعیین می‌شود)، تغذیه سنگ معدن را متوقف کنید. منبع تغذیه تحریک را قطع کنید و اجسام مغناطیسی را بشویید. اجسام مغناطیسی از طریق شیر مغناطیسی و خط لوله به مخزن محصول مغناطیسی جریان می یابند. سپس تکلیف دوم را انجام دهید و این چرخه را تکرار کنید.
1.3.2تجزیه و تحلیل توزیع میدان مغناطیسی: از نرم افزار پیشرفته المان محدود برای شبیه سازی سریع نقشه ابری توزیع میدان مغناطیسی، کوتاه کردن چرخه طراحی و تحلیل استفاده کنید. اتخاذ طراحی بهینه برای کاهش مصرف برق تجهیزات و کاهش هزینه های کاربر؛ کشف مشکلات احتمالی قبل از ساخت محصول، افزایش قابلیت اطمینان محصولات و پروژه ها. شبیه سازی طرح های مختلف تست، کاهش زمان و هزینه های تست.
ویژگی های حرکت مواد معدنی
2.1 تجزیه و تحلیل حرکت مواد
جداکننده مغناطیسی با گرادیان بالا HTDZ برای تغذیه پایین هنگام مرتب سازی کائولن مناسب است. این تجهیزات از پشم فولاد ضد زنگ چند لایه (یا فلز منبسط شده) به عنوان رسانه مرتب سازی استفاده می کنند، به طوری که مسیر ذرات سنگ معدن در جهت عمودی و افقی نامنظم است. حرکت منحنی ذرات معدنی در شکل 1 نشان داده شده است. بنابراین، افزایش زمان و فاصله مواد معدنی در ناحیه جداسازی برای جذب کامل آهنرباهای ضعیف مفید است. علاوه بر این، سرعت جریان دوغاب، گرانش و شناوری در طول فرآیند جداسازی با یکدیگر تعامل دارند. اثر این است که ذرات سنگ معدن را همیشه در حالت شل نگه می دارد، چسبندگی بین ذرات سنگ معدن را کاهش می دهد و راندمان حذف آهن را بهبود می بخشد. یک اثر مرتب سازی خوب به دست آورید.
شکل 4 نمودار شماتیک حرکت کانی
1. شبکه رسانه 2. ذرات مغناطیسی 3. ذرات غیر مغناطیسی.
2. ماهیت سنگ معدن خام و فرآیند اساسی بهره‌برداری
2.1 خواص مواد معدنی کائولن خاص در گوانگدونگ:
کانی های گانگوی کائولن در یک منطقه خاص در گوانگدونگ شامل کوارتز، مسکویت، بیوتیت و فلدسپات و مقدار کمی قرمز و لیمونیت است. کوارتز عمدتاً در اندازه دانه +0.057 میلی متر غنی شده است، محتوای کانی های میکا و فلدسپات در اندازه دانه متوسط (0.02-0.6 میلی متر) غنی می شود و محتوای کائولینیت و مقدار کمی از کانی های تیره به تدریج با دانه افزایش می یابد. اندازه کاهش می یابد کائولینیت در 0.057- میلی متر شروع به غنی سازی می کند و آشکارا در اندازه 0.020- میلی متر غنی می شود.
جدول 1 نتایج تجزیه و تحلیل چند عنصری درصد کانی کائولن
2.2 شرایط بهره‌وری اصلی قابل اعمال برای اکتشاف تجربی نمونه کوچک
عوامل اصلی که بر فرآیند جداسازی مغناطیسی جداکننده مغناطیسی دوغاب با گرادیان بالا HTDZ تأثیر می‌گذارند، نرخ جریان دوغاب، قدرت میدان مغناطیسی پس‌زمینه و غیره است. دو شرط اصلی زیر در این مطالعه تجربی آزمایش می‌شوند.
2.2.1 سرعت جریان دوغاب: هنگامی که سرعت جریان زیاد است، بازده کنسانتره بالاتر است و محتوای آهن آن نیز بالا است. هنگامی که سرعت جریان کم است، محتوای آهن کنسانتره کم است و عملکرد آن نیز کم است. داده های تجربی در جدول 2 نشان داده شده است
جدول 2 نتایج تجربی سرعت جریان دوغاب
توجه: آزمایش سرعت جریان دوغاب در شرایط میدان مغناطیسی پس زمینه 1.25T و دوز پخش کننده 0.25٪ انجام می شود.
شکل 5 مطابقت بین سرعت جریان و Fe2O3
شکل 6 مطابقت بین سرعت جریان و سفید خشک.
با در نظر گرفتن هزینه بهینه سازی به طور جامع، سرعت جریان دوغاب باید در 12 میلی متر بر ثانیه کنترل شود.
2.2.2 میدان مغناطیسی پس زمینه: شدت میدان مغناطیسی پس زمینه جداکننده مغناطیسی دوغاب با قانون شاخص حذف آهن جداسازی مغناطیسی کائولن مطابقت دارد، یعنی زمانی که شدت میدان مغناطیسی بالا باشد، بازده کنسانتره و محتوای آهن جداکننده مغناطیسی هر دو کم هستند و میزان حذف آهن نسبتاً کم است. اثر بالا و خوب از بین بردن آهن.
جدول 3 نتایج تجربی میدان مغناطیسی پس زمینه
توجه: آزمایش میدان مغناطیسی پس‌زمینه در شرایط سرعت جریان دوغاب 12 میلی‌متر بر ثانیه و دوز پخش‌کننده 0.25 درصد انجام می‌شود.
زیرا هر چه شدت میدان مغناطیسی پس زمینه بیشتر باشد، قدرت تحریک بیشتر، مصرف انرژی تجهیزات بیشتر و هزینه تولید واحد بالاتر می رود. با در نظر گرفتن هزینه بهره‌برداری، میدان مغناطیسی پس‌زمینه انتخابی 1.25T تنظیم شده است.
شکل 7 مطابقت بین قدرت میدان مغناطیسی و محتوای Fe2O3.
2.3 انتخاب فرآیند اصلی جداسازی مغناطیسی
هدف اصلی از استخراج سنگ معدن کائولن حذف آهن و خالص سازی آن است. با توجه به تفاوت مغناطیسی هر ماده معدنی، استفاده از میدان مغناطیسی با گرادیان بالا برای حذف آهن و تصفیه کائولن موثر است و اجرای این فرآیند در صنعت ساده و آسان است. بنابراین، یک جداکننده مغناطیسی دوغاب با گرادیان بالا، یکی درشت و یکی ریز، به عنوان فرآیند مرتب سازی استفاده می شود.
تولید صنعتی
3.1 فرآیند تولید صنعتی کائولن
برای حذف آهن از سنگ معدن کائولن در یک منطقه خاص در گوانگدونگ، از ترکیب سری HTDZ-1000 برای تشکیل فرآیند جداسازی مغناطیسی درشت ریز استفاده می شود. نمودار جریان در شکل 2 نشان داده شده است.
3.2 شرایط تولید صنعتی
3.2.1طبقه بندی مواد: هدف اصلی: 1. ناخالصی هایی مانند کوارتز، فلدسپات و میکا در کائولن را از قبل از طریق یک سیکلون دو مرحله ای جدا کنید، فشار تجهیزات بعدی را کاهش دهید و اندازه ذرات را برای برآورده کردن نیازهای تجهیزات بعدی طبقه بندی کنید. 2. از آنجایی که محیط جداسازی جداکننده مغناطیسی دوغاب، پشم فولادی 3# است، اندازه ذرات باید کمتر از مش 250 باشد تا اطمینان حاصل شود که هیچ ذره ای در محیط پشم فولادی باقی نمانده است تا از مسدود کردن محیط پشم فولادی، محیط پشم فولادی جلوگیری شود. تاثیرگذار بر شاخص بهره‌وری و شستشوی متوسط و ظرفیت پردازش تجهیزات و غیره.
3.2.2شرایط عملیاتی جداسازی مغناطیسی: جریان فرآیند یک آزمایش درشت و یک آزمایش خوب و یک درشت و یک فرآیند مدار باز خوب را اتخاذ می کند. با توجه به آزمایش نمونه، قدرت میدان پس‌زمینه جداکننده مغناطیسی دوغاب با گرادیان بالا برای عملیات زبر کردن 0.7T، جداکننده مغناطیسی با گرادیان بالا برای عملیات انتخاب 1.25T است و از یک جداکننده مغناطیسی HTDZ-1000 برای خشن کردن دوغاب استفاده شده است. . مجهز به جداکننده مغناطیسی دوغاب انتخابی HTDZ-1000.
3.3 نتایج تولید صنعتی
تولید صنعتی کائولن برای حذف آهن در یک مکان خاص در گوانگدونگ، کیک نمونه محصول تولید شده توسط جداکننده مغناطیسی با گرادیان بالا دوغاب HTDZ در شکل 3 و داده ها در جدول 2 نشان داده شده است.
کیک 1: کیک نمونه سنگ خام است که وارد جداکننده مغناطیسی دوغاب جداسازی درشت می شود.
پای 2: پای نمونه تقریباً انتخاب شده
پای 3، پای 4، پای 5: نمونه های انتخاب شده
جدول 2 نتایج تولید صنعتی (نتایج نمونه برداری و شکستن کیک ساعت 20:30 روز 15 آبان)
شکل 3 نمونه کیک تولید شده توسط کائولن در یک مکان خاص در گوانگدونگ
نتایج تولید نشان می‌دهد که محتوای Fe2O3 کنسانتره را می‌توان تا حدود 50 درصد از طریق دو جداسازی مغناطیسی با گرادیان بالا از دوغاب کاهش داد و یک اثر حذف آهن خوب به دست آمد.
应用案例
زمان ارسال: مارس-27-2021