多段式高效陶瓷玻璃原料除鐵機的研制

王麗娟　張超達　鐘森林　吳城材　陳俊明　許麗敏　趙　明

(1.廣州粵有研礦物資源科技有限公司；2.廣東省科學院)

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多段式高效陶瓷玻璃原料除鐵機的研制

王麗娟1張超達1鐘森林1吳城材1陳俊明1許麗敏1趙明2

(1.廣州粵有研礦物資源科技有限公司；2.廣東省科學院)

摘要針對工業上采用多段強磁選工藝脫除非金屬礦中的鐵礦物，不僅會成倍增大設備布置場地、設備投資及其配套系統，還會增大工藝流程的復雜性、降低系統的穩定性。廣州粵有研礦物資源科技有限公司研發的多段式高效陶瓷玻璃原料除鐵機，具有磁選效率高、選別效果好、占地面積小，能耗和成本低、工藝流程簡單等優點，對比試驗效果明顯優于常規型磁選機的選別效果，為下一步工業應用奠定了基礎。

關鍵詞除鐵機多段式磁選分選筒

非金屬礦廣泛應用于建材、化工、能源、輕工等傳統行業以及航天、電子、通信、新材料等高新技術產業。對純度要求較高，雜質含量往往決定了產品的質量等級，特別是其中的鐵含量，在非金屬礦的加工過程中一般都需要進行除鐵作業。非金屬礦物中的鐵雜質具有含量低、磁性弱、粒度細、去除難等特點，不同性質的物料需采用不同的方法除鐵[1]。

磁選是非金屬礦有效、環保且應用廣泛的除鐵方法，電磁高梯度強磁選機具有磁場強度高、磁場梯度大、磁場可調節等特點，在非金屬礦除鐵行業得到廣泛應用。目前的電磁高梯度強磁選設備種類較多，如立環脈動高梯度強磁選機、平環脈動高梯度強磁選機等，其基本原理都是利用細小的聚磁介質在較高的背景磁場中產生很高的磁場梯度，既能對微細粒弱磁性顆粒進行回收，也能有效地脫除非金屬礦中的弱磁性雜質[2]。

近幾年研制的周期式陶瓷玻璃原料除鐵機因具有磁介質厚且密、磁介質表面感應磁場強度高、除鐵效果好而成為目前較為理想的非金屬除鐵設備，廣泛應用于非金屬礦(例如：長石、石英、霞石、螢石、硅線石、鋰輝石、高嶺土等)的除鐵和提純。現場為確保除鐵效果，常采用多段磁選工藝，這不僅成倍增大設備布置場地、設備投資及其配套系統，還增大工藝流程的復雜性、降低系統的穩定性。因此，研發性能優良的非金屬礦高效脫鐵設備具有重要意義。

1多段式高效陶瓷玻璃原料除鐵機的結構特點

廣州粵有研礦物資源科技有限公司自主研發的適合陶瓷玻璃原料高效除鐵的多段式磁選機包括主體部分(圖1)和電氣控制柜部分。主體部分包括機架、磁系裝置、勵磁線圈、筒體、清洗裝置及管道系統。設置在機架上的磁系裝置包含下磁極板、側磁極板、上磁極板、上磁極頭和下磁極頭；勵磁線圈設置在磁系裝置內部，包著上磁極頭、下磁極頭和分選筒；筒體內裝載磁介質；筒體的上部連接清洗裝置，該清洗裝置配備有振動機構，包含彈簧、振動電機等，依靠振動原理清洗磁介質；管道系統連接筒體，包括給礦管道、回流管道、回漿管道、排鐵管道、沖洗水管道等實現各種功能的管道、氣動閥、手動閥、泵等。電氣控制柜部分包括控制勵磁線圈的勵磁和斷磁，控制管路系統中各閥門的動作和復位、故障報警等。該除鐵機對給礦粒度、濃度和品位波動的適應性強、工作可靠、操作維護方便，自動化程度高。

圖1　設備結構示意

該設備與常規陶瓷玻璃原料除鐵機的最大區別在于筒體的設計，筒體內設置隔板，將筒體分隔為多個分選筒(圖中顯示為2個分選筒)，并在多個分選筒中設置上磁極頭和下磁極頭進而形成多個獨立的分選腔，每個分選腔內裝載磁介質，一個分選腔可完成一次磁分選過程。多個分選筒之間可以根據選礦需要，設置為上部連通、下部連通或不連通。上部連通可以通過在隔板上部開設溢流孔或連通管道，下部連通可通過下部設置連通管道，不連通則可以設置外部儲礦池，通過泵輸送到下一分選筒。

2工作原理

以下部給礦(上部連通)方式為例，分選前，電氣控制柜接通勵磁線圈電源，此時，每個分選腔在勵磁線圈和磁系裝置作用下，內部均產生垂直方向、恒定不變的磁場，位于分選腔內的磁介質表面形成高梯度感應磁場。分選時，原礦漿通過管道系統從第一個分選筒的出口1給入，礦漿通過第一個分選腔內的磁介質，磁性顆粒(如鐵泥)受磁場力作用吸附在磁介質表面，而非磁性顆粒則通過磁介質成為一次精礦，實現第一段磁選。緊接著，一次精礦經過第一個分選筒后，通過溢流孔或連通管道溢流至第二個分選筒中，進而進入第二個分選腔進行二次分選，得到二次精礦，實現第二段磁選；依次進行上述步驟，原礦經過第N個分選腔進行N次分選，進而能夠得到N次精礦，實現多段磁選。這種多段式磁選機可以根據不同的礦石性質，采用從分選筒下部或上部給礦的方式。

多段式高效陶瓷玻璃原料除鐵機采用在一個筒體內形成多個分選腔的形式實現多段分選，磁選效率高、磁介質靜態分選，選分路徑長，選別效果好、且占地面積小，能夠有效降低能源損耗和成本、簡化工藝流程、操作維護方便。

該設備已獲得國家實用新型專利(專利號ZL2015209985969)，磁選機及其多段磁選方法也已申請國家發明專利(申請號CN201510884949.7，公開(公告)號CN105344468A)。

3試驗結果與分析

為驗證多段式高效陶瓷玻璃原料除鐵機的分選效果，在小型多段式高效陶瓷玻璃原料除鐵機上進行了常規型與多段型磁選效果對比試驗，試驗采用1次粗選流程。

3.1試驗原料

試驗原料(0.043～0mm)來源于廣東某高嶺土廠，白度為64.9%，主要化學成分分析結果見表1，鐵相態分析結果見表2。

表1　原料主要化學成分分析結果　%

表2　原料鐵物相分析結果　%

3.2對比試驗

對比試驗的給礦濃度為10%、分選腔內的背景磁感應強度為1.0T、礦漿流速為0.48cm/s(120mL/s)，常規型試驗給礦從下部“出口1”給入，經過分選腔1的磁介質分選后，產品從上部“出口3”排出；多段式磁選試驗給礦從下部“出口1”給入，經過分選腔1的磁介質分選后，礦漿從隔板的上部溢流至分選腔2，經過分選腔2磁介質二次分選，產品從下部“出口2”排出。對比試驗結果見表3。

表3　對比試驗高嶺土產品指標　%

由表3可看出，在相同流速、相同給礦量條件下，多段式高效陶瓷玻璃原料除鐵機相比常規型的選別指標有明顯提高，白度提高了6.3個百分點，Fe2O3含量低0.17個百分點。

4結語

濕式強磁選是非金屬礦有效、環保且應用廣泛的除鐵方法。多段式高效陶瓷玻璃原料除鐵機具有分選路徑長、磁選效率高、選別效果好、占地面積小、能耗和成本低、工藝流程簡單等特點，其推廣應用前景巨大。

參考文獻

[1]徐星佩．非金屬礦除雜提純的磁選工藝設備概述[J].非金屬礦，2009(2)：37-38.

[2]冉紅想，盧剛．強磁選設備在非金屬礦除鐵中的應用[J].有色金屬:選礦部分，2011(2)：150-151.

(收稿日期2016-04-05)

DevelopmentofHighEfficientGlass-ceramicRawMaterialIron-removalSeparatorinMultipleStageMagneticSeparation

WangLijuan1ZhangChaoda1ZhongSenlin1WuChengcai1ChenJunming1XuLimin1ZhaoMing2

(1.GuangzhouYueyouyanMineralResourcesTechnologyCo.,Ltd.；2.GuangdongAcademyofScience)

AbstractMultiple stage magnetic separation process was used to remove the iron minerals in non-metallic ore in industry, which will not only increase area for equipment layout multiply, the cost of equipment, pipeline configuration, but also increase the complexity of process and decrease the stability of the system. High Efficient Glass-ceramic Raw Material Iron-removal Separator developed by Guangzhou Yueyouyan Mineral Resources Technology Co., Ltd. has advantages of high magnetic separation efficiency, good separation index, little land occupy, low energy consumption and cost, process simplicity. The beneficiation index was better than the conventional magnetic separator, provide basis for next step industry application.

KeywordsIron removal machine， Multiple stage magnetic separation， Separation cylinder

王麗娟(1983—)，女，工程師，510650 廣東省廣州市天河區長興路363號。