کائولن در کشور من ذخایر فراوانی دارد و ذخایر زمین‌شناسی اثبات‌شده آن حدود ۳ میلیارد تن است که عمدتاً در گوانگدونگ، گوانگشی، جیانگشی، فوجیان، جیانگسو و سایر نقاط توزیع شده است. به دلیل دلایل مختلف تشکیل زمین‌شناسی، ترکیب و ساختار کائولن از مناطق مختلف تولید نیز متفاوت است. کائولن یک سیلیکات لایه‌ای از نوع ۱:۱ است که از یک هشت‌وجهی و یک چهاروجهی تشکیل شده است. اجزای اصلی آن SiO2 و Al2O3 هستند. همچنین حاوی مقدار کمی از Fe2O3، TiO2، MgO، CaO، K2O و Na2O و غیره است. کائولن دارای خواص فیزیکی و شیمیایی و ویژگی‌های فرآیندی بسیار خوبی است، بنابراین به طور گسترده در پتروشیمی، کاغذسازی، مواد کاربردی، پوشش‌ها، سرامیک، مواد مقاوم در برابر آب و غیره استفاده می‌شود. با پیشرفت علم و فناوری مدرن، کاربردهای جدید کائولن دائماً در حال گسترش است و شروع به نفوذ به زمینه‌های پیشرفته، دقیق و پیشرفته کرده‌اند. سنگ معدن کائولن حاوی مقدار کمی (معمولاً 0.5٪ تا 3٪) از کانی‌های آهن (اکسیدهای آهن، ایلمنیت، سیدریت، پیریت، میکا، تورمالین و غیره) است که کائولن را رنگ می‌کند و بر پخت آن تأثیر می‌گذارد. سفیدی و سایر خواص، کاربرد کائولن را محدود می‌کند. بنابراین، تجزیه و تحلیل ترکیب کائولن و تحقیق در مورد فناوری حذف ناخالصی آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این ناخالصی‌های رنگی معمولاً خواص مغناطیسی ضعیفی دارند و می‌توان آنها را با جداسازی مغناطیسی حذف کرد. جداسازی مغناطیسی روشی برای جداسازی ذرات معدنی در یک میدان مغناطیسی با استفاده از اختلاف مغناطیسی مواد معدنی است. برای مواد معدنی با 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
۱.۱ ساختار جداکننده مغناطیسی دوغاب الکترومغناطیسی با گرادیان بالا
این دستگاه عمدتاً از قاب، کویل تحریک روغنی، سیستم مغناطیسی، محیط جداسازی، سیستم خنک‌کننده کویل، سیستم شستشو، سیستم ورودی و تخلیه سنگ معدن، سیستم کنترل و غیره تشکیل شده است.
شکل 1 نمودار ساختار جداکننده مغناطیسی گرادیان بالا برای دوغاب الکترومغناطیسی
۱- سیم‌پیچ تحریک ۲- سیستم مغناطیسی ۳- محیط جداکننده ۴- شیر پنوماتیک ۵- خط لوله خروجی پالپ
۶-پله برقی ۷-لوله ورودی ۸-لوله تخلیه سرباره
۱.۲ مشخصات فنی جداکننده مغناطیسی با گرادیان بالای دوغاب الکترومغناطیسی HTDZ
◎فناوری خنک‌کننده روغنبرای خنک‌سازی از روغن خنک‌کننده کاملاً آب‌بندی‌شده استفاده می‌شود، تبادل حرارت با استفاده از اصل تبادل حرارت روغن-آب انجام می‌شود و از یک پمپ روغن ترانسفورماتور دیسکی با جریان بزرگ استفاده می‌شود. روغن خنک‌کننده دارای سرعت گردش سریع، ظرفیت تبادل حرارت قوی، افزایش دمای سیم‌پیچ کم و قدرت میدان مغناطیسی بالا است.
◎فناوری اصلاح جریان و تثبیت جریاناز طریق ماژول یکسوساز، خروجی جریان پایدار محقق می‌شود و جریان تحریک با توجه به ویژگی‌های مواد مختلف تنظیم می‌شود تا از پایداری قدرت میدان مغناطیسی اطمینان حاصل شود و بهترین شاخص بهره‌وری حاصل شود.
◎فناوری آهنربای فیزیکی با عملکرد بالا و زرهی حفره بزرگ: از زره آهنی برای پیچیدن سیم پیچ توخالی استفاده کنید، یک ساختار مدار مغناطیسی الکترومغناطیسی معقول طراحی کنید، اشباع زره آهن را کاهش دهید، نشت شار مغناطیسی را کاهش دهید و قدرت میدان بالایی را در حفره مرتب سازی تشکیل دهید.
◎فناوری جداسازی سه فازی جامد-مایع-گازمواد موجود در محفظه جداسازی تحت تأثیر نیروی شناوری، گرانش خودی و نیروی مغناطیسی قرار می‌گیرند تا در شرایط مناسب، اثر غنی‌سازی مناسبی حاصل شود. ترکیب آب تخلیه و فشار هوای بالا، جریان شستشوی متوسط را تمیزتر می‌کند.
◎فناوری جدید مواد رسانا و مغناطیسی مغناطیسی ضد زنگ میخ دار: محیط سورتینگ از پشم فولاد، توری واسطه‌ای الماسی شکل یا ترکیبی از پشم فولاد و توری واسطه‌ای الماسی شکل استفاده می‌کند. این محیط، ویژگی‌های تجهیزات و تحقیق و توسعه فولاد ضد زنگ با نفوذپذیری بالا و مقاوم در برابر سایش را با هم ترکیب می‌کند. گرادیان القایی میدان مغناطیسی بزرگ است، جذب مواد معدنی مغناطیسی ضعیف آسان‌تر است، پسماند کوچک است و شستشوی محیط هنگام تخلیه سنگ معدن آسان‌تر است.
۱.۳ تحلیل اصولی تجهیزات و تحلیل توزیع میدان مغناطیسی
۱.۳.۱اصل مرتب سازی این است: در کویل زرهی، مقدار مشخصی از پشم فولاد ضد زنگ رسانای مغناطیسی (یا فلز منبسط شده) قرار داده می‌شود. پس از تحریک کویل، پشم فولاد ضد زنگ رسانای مغناطیسی مغناطیسی می‌شود و یک میدان مغناطیسی بسیار ناهموار روی سطح ایجاد می‌شود، یعنی میدان مغناطیسی مغناطیسی با گرادیان بالا. هنگامی که ماده پارامغناطیسی از پشم فولاد در مخزن مرتب‌سازی عبور می‌کند، نیروی میدان مغناطیسی متناسب با حاصلضرب میدان مغناطیسی اعمال شده و گرادیان میدان مغناطیسی دریافت می‌کند و به جای اینکه ماده غیرمغناطیسی مستقیماً از میدان مغناطیسی عبور کند، روی سطح پشم فولاد جذب می‌شود. این ماده از طریق شیر غیرمغناطیسی و خط لوله به مخزن محصول غیرمغناطیسی جریان می‌یابد. هنگامی که ماده مغناطیسی ضعیف جمع‌آوری شده توسط پشم فولاد به سطح خاصی (که توسط الزامات فرآیند تعیین می‌شود) رسید، تغذیه سنگ معدن را متوقف کنید. منبع تغذیه تحریک را قطع کنید و اشیاء مغناطیسی را بشویید. اشیاء مغناطیسی از طریق شیر مغناطیسی و خط لوله به مخزن محصول مغناطیسی جریان می‌یابند. سپس تکالیف دوم را انجام دهید و این چرخه را تکرار کنید.
۱.۳.۲تحلیل توزیع میدان مغناطیسیاستفاده از نرم‌افزار پیشرفته المان محدود برای شبیه‌سازی سریع نقشه ابر توزیع میدان مغناطیسی، کوتاه کردن چرخه طراحی و تحلیل؛ اتخاذ طراحی بهینه برای کاهش مصرف برق تجهیزات و کاهش هزینه‌های کاربر؛ کشف مشکلات بالقوه قبل از تولید محصول، افزایش قابلیت اطمینان محصولات و پروژه‌ها؛ شبیه‌سازی طرح‌های مختلف آزمایش، کاهش زمان و هزینه‌های آزمایش؛
ویژگی‌های حرکت مواد معدنی
۲.۱ تحلیل جابجایی مواد
جداکننده مغناطیسی گرادیان بالای HTDZ برای تغذیه پایین‌تر هنگام جداسازی کائولن مناسب است. این تجهیزات از پشم فولاد ضد زنگ چند لایه (یا فلز منبسط شده) به عنوان واسطه جداسازی استفاده می‌کند، به طوری که مسیر ذرات سنگ معدن در جهت‌های عمودی و افقی نامنظم است. حرکت منحنی ذرات معدنی در شکل 1 نشان داده شده است. بنابراین، افزایش زمان و فاصله حرکت مواد معدنی در منطقه 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 کار این است که ذرات سنگ معدن را همیشه در حالت شل نگه دارید، چسبندگی بین ذرات سنگ معدن را کاهش دهید و راندمان حذف آهن را بهبود بخشید. به یک اثر جداسازی خوب دست یابید.
شکل 4 نمودار شماتیک حرکت مواد معدنی
۱. شبکه رسانه‌ای ۲. ذرات مغناطیسی ۳. ذرات غیر مغناطیسی
۲. ماهیت سنگ معدن خام و فرآیند اساسی فرآوری
۲.۱ خواص یک ماده معدنی کائولن خاص در گوانگدونگ:
کانی‌های باطله کائولن در منطقه خاصی در گوانگدونگ شامل کوارتز، مسکویت، بیوتیت و فلدسپات و مقدار کمی قرمز و لیمونیت است. کوارتز عمدتاً در اندازه دانه +0.057 میلی‌متر غنی شده است، محتوای کانی‌های میکا و فلدسپات در اندازه دانه متوسط (0.02-0.6 میلی‌متر) غنی شده است و محتوای کائولینیت و مقدار کمی کانی‌های تیره به تدریج با کاهش اندازه دانه افزایش می‌یابد. کائولینیت در -0.057 میلی‌متر شروع به غنی شدن می‌کند و بدیهی است که در اندازه -0.020 میلی‌متر غنی شده است.
جدول 1 نتایج آنالیز چند عنصری سنگ معدن کائولن
۲.۲ شرایط اصلی غنی‌سازی قابل اجرا برای اکتشاف تجربی نمونه‌های کوچک
عوامل اصلی که بر فرآیند جداسازی مغناطیسی جداکننده مغناطیسی دوغاب با گرادیان بالای HTDZ تأثیر می‌گذارند، سرعت جریان دوغاب، قدرت میدان مغناطیسی پس‌زمینه و غیره هستند. دو شرط اصلی زیر در این مطالعه تجربی آزمایش شده‌اند.
۲.۲.۱ نرخ جریان دوغاب: وقتی نرخ جریان زیاد باشد، بازده کنسانتره بیشتر و میزان آهن آن نیز زیاد است؛ وقتی نرخ جریان کم باشد، میزان آهن کنسانتره کم و میزان بازده آن نیز کم است. داده‌های تجربی در جدول ۲ نشان داده شده است.
جدول 2 نتایج تجربی نرخ جریان دوغاب
نکته: آزمایش سرعت جریان دوغاب تحت شرایط میدان مغناطیسی زمینه ۱.۲۵ تسلا و دوز دیسپرسنت ۰.۲۵٪ انجام می‌شود.
شکل 5 تطابق بین سرعت جریان و Fe2O3
شکل 6 تطابق بین سرعت جریان و سفید خشک.
با در نظر گرفتن هزینه فرآوری به طور جامع، سرعت جریان دوغاب باید در 12 میلی‌متر 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 سازگار است، یعنی وقتی شدت میدان مغناطیسی زیاد است، بازده کنسانتره و محتوای آهن جداکننده مغناطیسی هر دو کم است و میزان حذف آهن نسبتاً کم است. اثر بالا و خوب حذف آهن.
جدول 3 نتایج تجربی میدان مغناطیسی زمینه
نکته: آزمایش میدان مغناطیسی زمینه تحت شرایط سرعت جریان دوغاب ۱۲ میلی‌متر بر ثانیه و دوز دیسپرسنت ۰.۲۵٪ انجام می‌شود.
از آنجا که هرچه شدت میدان مغناطیسی پس‌زمینه بیشتر باشد، قدرت تحریک بیشتر، مصرف انرژی تجهیزات بیشتر و هزینه تولید واحد بیشتر می‌شود. با توجه به هزینه فرآوری، میدان مغناطیسی پس‌زمینه انتخاب شده روی ۱.۲۵ تسلا تنظیم شده است.
شکل 7. تطابق بین قدرت میدان مغناطیسی و محتوای Fe2O3.
۲.۳ انتخاب فرآیند پایه جداسازی مغناطیسی
هدف اصلی از فرآوری سنگ معدن کائولن، حذف آهن و خالص‌سازی آن است. با توجه به اختلاف مغناطیسی هر ماده معدنی، استفاده از میدان مغناطیسی با گرادیان بالا برای حذف آهن و خالص‌سازی کائولن مؤثر است و این فرآیند ساده و به راحتی در صنعت قابل اجرا است. بنابراین، از یک جداکننده مغناطیسی دوغابی با گرادیان بالا، یکی درشت‌دانه و دیگری ریزدانه‌ای، به عنوان فرآیند جداسازی استفاده می‌شود.
تولید صنعتی
۳.۱ فرآیند تولید صنعتی کائولن
برای حذف آهن از سنگ معدن کائولن در منطقه خاصی در گوانگدونگ، از ترکیب سری HTDZ-1000 برای تشکیل یک فرآیند جداسازی مغناطیسی درشت-ریز استفاده می‌شود. نمودار جریان در شکل 2 نشان داده شده است.
۳.۲ شرایط تولید صنعتی
۳.۲.۱طبقه بندی مواد: هدف اصلی۱. ناخالصی‌هایی مانند کوارتز، فلدسپات و میکا را از قبل از طریق یک سیکلون دو مرحله‌ای در کائولن جدا کنید، فشار تجهیزات بعدی را کاهش دهید و اندازه ذرات را برای برآورده کردن الزامات تجهیزات بعدی طبقه‌بندی کنید. ۲. از آنجایی که محیط جداسازی جداکننده مغناطیسی دوغاب، پشم فولاد ۳# است، اندازه ذرات باید زیر ۲۵۰ مش باشد تا اطمینان حاصل شود که هیچ ذره‌ای در محیط پشم فولاد باقی نمانده است تا از مسدود شدن محیط پشم فولاد توسط محیط پشم فولاد جلوگیری شود و بر شاخص فرآوری و شستشوی محیط و ظرفیت پردازش تجهیزات و غیره تأثیر بگذارد.
۳.۲.۲شرایط عملیاتی جداسازی مغناطیسیجریان فرآیند شامل یک آزمایش دانه درشت و یک آزمایش دانه ریز و یک آزمایش دانه درشت و یک آزمایش دانه ریز مدار باز است. طبق آزمایش نمونه، قدرت میدان پس‌زمینه جداکننده مغناطیسی دوغاب با گرادیان بالا برای عملیات زبرسازی 0.7 تسلا، جداکننده مغناطیسی با گرادیان بالا برای عملیات انتخاب 1.25 تسلا و یک جداکننده مغناطیسی HTDZ-1000 برای دوغاب زبرسازی استفاده می‌شود. مجهز به یک جداکننده مغناطیسی دوغاب انتخاب‌شده HTDZ-1000.
۳.۳ نتایج تولید صنعتی
تولید صنعتی کائولن برای حذف آهن در مکانی خاص در گوانگدونگ، نمونه کیک محصول تولید شده توسط جداکننده مغناطیسی گرادیان بالای دوغاب HTDZ در شکل 3 نشان داده شده است و داده‌ها در جدول 2 نشان داده شده است.
کیک ۱: کیک نمونه سنگ معدن خام است که وارد جداکننده مغناطیسی دوغاب دانه درشت می‌شود.
دایره ۲: دایره نمونه تقریبی انتخاب شده
دایره ۳، دایره ۴، دایره ۵: نمونه‌های انتخاب‌شده
جدول ۲ نتایج تولید صنعتی (نتایج نمونه‌برداری و شکستن کیک‌ها در ساعت ۲۰:۳۰ روز ۶ نوامبر)
شکل 3 نمونه‌ای از کیک تولید شده توسط کائولن در مکانی خاص در گوانگدونگ
نتایج تولید نشان می‌دهد که محتوای Fe2O3 کنسانتره را می‌توان از طریق دو جداسازی مغناطیسی با گرادیان بالا از دوغاب، حدود 50٪ کاهش داد و اثر حذف آهن خوبی حاصل کرد.
应用案例
زمان ارسال: ۲۷ مارس ۲۰۲۱