干式振动高梯度磁选机在某长石矿提纯中应用_任祥君.pdf

-81-第46卷第3期 非金属矿 Vol.46 No.32023年5月 Non-Metallic Mines May,2023随着近年来玻璃、陶瓷行业的兴起，市场对玻璃、陶瓷原料等非金属产品需求不断加大，去除非金属矿中铁等弱磁性矿物是生产高品质非金属产品的必要工艺1-6。目前，非金属矿磁选除铁方法主要分为湿法除铁和干法除铁7。湿法除铁磁选设备以电磁设备为主，如立环高梯度磁选机、浆料式磁选机，通过配备合适的分选介质，能达到很好的除铁效果8-9。干法除铁磁选设备主要有永磁辊式磁选机和电磁干粉磁选机。永磁辊式磁选机在除铁过程中需要配置很多段层来分选，且只能进行浅层次的除铁10-11。电磁干粉磁选机则采用能在其表面产生高梯度磁场的导磁介质对干粉中弱磁性矿物进行分选，除铁效果显著12-13。工业上应用的电磁干粉磁选机分选腔大多采用圆形结构，磁介质采用圆形网介质，给矿采用管风机等给料器给入，分选和卸铁过程通过振动器振动防止介质堵塞14。但是对于大直径分选腔体的磁选机，物料从给料器进入时很难在圆周面积上均匀布料，导致给矿不均匀，粉料堆积直接影响分选效果；此外，由于分选介质采用网介质，在给矿粒度不均匀的情况下，粗颗粒干粉矿物很容易堵塞介质网，加大了工人清洗介质的劳动强度，运行维护成本很高，设备作业率低，处理能力低下。基于此，本试验采用新研制的 SGZ 干粉机对某长石矿进行提纯试验研究，分析主要技术参数对分选指标的影响，探索新设备工业应用的可行性。1 试验部分1.1 SGZ 干粉机的结构 振动高梯度磁选的基本特征是采用振动磁介质动态捕获模式，可以有效提高矿粒群在分选过程中的松散度，适当增加磁介质捕获过程的竞争力。SGZ 干粉机结构，见图 1。收稿日期：2023-03-18*通信作者，E-mail：。干式振动高梯度磁选机在某长石矿提纯中应用任祥君1,2 赵 靖3 陈禄政1*易 凡1 熊 涛1,2（1 昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2 赣州金环磁选科技装备股份有限公司，江西 赣州 341000；3 苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，江苏 苏州 215151）摘 要 采用 SGZ-0505T(1.0)干式周期式振动高梯度磁选工业机（SGZ 干粉机）对某长石矿进行提纯研究，考察主要操作参数对提纯效果的影响。结果表明，新研制的 SGZ 干粉机具有矿石给料均匀、磁介质利用率高、不易堵塞和选矿效率高等优点。增加给矿粒度和磁感应强度有利于提升长石精矿白度，增加给矿频率和振动力则降低精矿的白度。长石原矿白度为36.3%，在给矿粒度为1.5 mm，给矿频率为30 Hz，磁感应强度为1.0 T，振动力为 0.85 kN 的最佳条件下，经 SGZ 干粉机一次分选，可获得白度为 65.3%、产率为 79.98%的优质长石精矿。关键词 干式振动高梯度磁选机；操作参数；提纯；长石矿中图分类号：TD973+.5;TQ174.46文献标志码：A文章编号：1000-8098(2023)03-0081-04Application of Dry Vibrating High Gradient Magnetic Separator in Purification of a FeldsparRen Xiangjun1,2 Zhao Jing3 Chen Luzheng1*Yi Fan2 Xiong Tao1,2（1 Faculty of Land Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming,Yunnan 650093;2 SLon Magnetic Separator Co.,Ltd.,Ganzhou,Jiangxi 341000;3 Suzhou Sinoma Design and Research Institute of Non-metallic Minerals Industry Co.,Ltd.,Suzhou,Jiangsu 215151）Abstract Using SGZ-0505T(1.0)dry vibration high gradient magnetic separator(SGZ dry separator)to purify a feldspar,the effects of key operating parameters on its separation performance are analyzed.The results show that the newly developed SGZ dry separator has advantages such as uniform ore feeding,high utilization rate of matrix,non-clogging and high beneficiation efficiency.With the increase of feed particle size and magnetic induction,the whiteness of feldspar concentrate increases,while with the increase of feed frequency and vibration force,the whiteness of the concentrate decreases.For the feldspar raw ore with whitness of 36.3%,under optimal operating conditions of feed partide size being 1.5 mm,feed frequency being 30 Hz,magnetic induction being 1.0 T,and vibration force being 0.85 kN,through one time of separation by the SGZ dry separator,we can obtainfeldspar concentrate with a whiteness of 65.3%and a yield of 79.98%.Key words dry vibrating high gradient magnetic separator;operating parameters;purification;feldspar-82-第46卷第3期 非金属矿 2023年5月1-给料器；2-匀料箱；3-缓冲橡胶环带；4-振动电机；5-弹簧；6-磁轭；7-线圈；8-板；9-缓冲橡胶棒；10-机架；11-分料箱；12-气缸固定板；13-气缸；14-分离连杆；15-磁介质；16-分选框体；17-匀料摆斗；18-给料器电机；19-匀料电机；20-冷却水分水管；21-线圈护罩；22-冷却水收集槽图1 SGZ-0505T(1.0)干式周期式振动高梯度磁选机从图 1 可看出，该磁选机主要由磁轭、激磁线圈、振动磁介质、给料器、振动电机、匀料摆斗、冷却水管、分选框体、精尾矿收集装置、精尾矿分离装置、机架等部件组成。该机采用周期式工作方式，工作过程为：接通电源，启动匀料电机（19），通过变频器调整好摆斗（17）的摆动幅度和频率。给料阶段，开启其中一台松散振动器，通过变频器调整好振动力，启动激磁电流，在分选空间内产生背景磁场，使分选区中磁介质棒（15）的表面产生高梯度磁场。同时启动给料电机（18），调节合适的给料速度，将物料经过给料辊上的导条均匀地给入到匀料箱（2）的摆斗中。在摆斗的左右摆动下，物料均匀地铺洒在磁介质（15）上进行高梯度磁选。此时，物料中的磁性颗粒受磁捕获力作用被磁介质棒（15）捕获，吸附在磁介质棒（15）表面，非磁性颗粒穿过磁介质中的缝隙掉落到尾矿收集装置中。卸矿阶段，首先关闭给料电机（18）停止给矿，将分离箱中的分离板通过气缸（13）推到另一边与箱体外壳形成精矿通道，切断线圈（7）的供电，磁介质上的感应磁场消失，即磁捕获力消失，部分磁性颗粒开始沿磁介质中的缝隙自由下落，同时，再开启另一台卸矿振动器，使磁性颗粒从磁介质中快速完全地掉落出来进入精矿斗，完成一个分选周期。SGZ 干粉机的主要技术参数，见表 1。表 1 SGZ 干粉机的主要技术参数磁感应强度/T给矿频率/Hz振动力/kN给矿粒度/mm处理量/(t/h)01.005001.702.02.06.01.2 试样性质 矿样为江西宜春某长石矿，经金辉选矿厂两段永磁强磁辊除铁处理，白度为 36.5%，共取样 100 kg。矿样为细粉状，粒度范围为 01.5 mm，外观呈灰白色，夹杂较多黑、灰色矿物，含有少量石英、云母及微量高岭土。SGZ 干粉机设计为工业机，为周期式除铁，通过少量矿样试验也能反映使用效果。每次取 15 kg 试样进行试验，对分选得到的精矿和尾矿进行称重计算产率，然后打饼测白度。2 结果与讨论2.1 给矿粒度的影响 矿石粒度影响颗粒在分选过程中受到的作用力大小，进而影响干式磁选的效果。试验采用 2.0 mm 磁介质，固定磁感应强度为 1.0 T，给矿频率为 30 Hz，振动力为 0.85 kN，考察给矿粒度对该机分选效果的影响，结果见图 2。图2 给矿粒度对分选效果的影响由图 2 可知，给矿粒度对分选表现有重要的影响，具体表现为，随着给矿粒度由 0.1 mm 增加到 1.5 mm，长石精矿产率由 68.25%逐渐提升至 79.98%，白度由 54.2%提升至 65.3%。这表明在保证矿物之间有效解离的前提下，提高给矿粒度有利于提升该设备对长石矿的分选效果。降低给矿粒度，入选矿粒的比表面积增大，质量变轻，导致其在磁选机中下落速度慢，颗粒之间的作用力增加，团聚现象严重，极易吸附在介质棒上，减少精矿产率。同时，由于细粒分散效果差，夹杂严重，许多非磁性颗粒占据了介质棒分选面而导致其他磁性颗粒难吸附，使得长石精矿白度降低。本试验矿样给矿粒度为 1.5 mm 时，分选效果最好。2.2 给矿频率的影响 给矿频率决定了单位时间内给入分选区的矿量大小。磁介质直径为 2.0 mm，设置磁感应强度、振动力和给矿粒度分别为 1.0 T、0.85 kN和 1.5 mm，考察给矿频率对分选效果的影响，结果见图 3。由图 3 可知，长石精矿产率和白度均随着给矿频率的增加而减小。随着给矿频率从 20 Hz 增加到 40 Hz，精矿产率和白度分别由 80.26%和 65.8%迅速下精矿产率/%给矿粒度/mm精矿白度/%807876747270660.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.65052545658606264666868产率白度-83-降到 78.32%和 63.9%，当给矿频率超过 40 Hz 后，精矿产率和白度缓慢下降，在 50 Hz 时分别达到最小值77.52%和 63.1%。这是因为，增加给矿频率导致在短时间内大量矿粉被给入磁选机，部分磁性矿物来不及被介质棒捕获就下落到精矿中，同时一些被吸附在介质棒上的磁性颗粒被矿粒冲下进入精矿，降低了精矿白度。此外，给矿频率增加减少了矿粒分散，大量非磁性颗粒夹杂在磁介质捕获的磁性颗粒中，从而降低非磁性精矿产率。在保证分选效果的前提下应增加设备处理量，本试验最佳给矿频率为 30 Hz。图3 给矿频率对分选效果的影响2.3 磁感应强度的影响 当磁介质的直径固定时，磁感应强度决定矿粒受到的磁捕获力大小，显著影响分选效果。本试验选择直径 2.0 mm 磁介质，固定给矿粒度为 1.5 mm，给矿频率为 30 Hz，振动力为 0.85 kN，考察磁感应强度对分选效果的影响，结果见图 4。图4 磁感应强度对分选效果的影响从图 4 可看出，磁感应强度由 0.70 T 提升到 1.00 T，精矿产率由 87.26%下降到 79.98%，从精矿白度从59.2%逐渐提升至 65.3%。提升磁感应强度，磁性矿粒受磁捕获力增强，对磁性连生体矿物和细粒磁性矿物的捕获量增加，因此长石精矿白度提高，而精矿产率下降。综合精矿产率和白度，当磁感应强度为 1.00 T 时，精矿产率为79.98%，白度为 65.3%，分选效果最佳。2.4 振动力的影响 SGZ 干粉机能有效提纯非金属矿的关键在于其采用磁介质振动捕获的模式，振动力对分选效果有重要影响。试验给矿粒度为-1.5 mm，给矿频率为 30 Hz，磁感应强度为 1.0 T，考察振动力对分选表现的影响，结果见图 5。图5 振动力对分选效果的影响由图 5 可知，随着振动力由 0.425 kN 增加到 1.70 kN，精矿产率由 76.10%显著增加到 88.65%；精矿白度则在振动力为 0.851.275 kN 范围内急剧下降，此范围之外下降趋势变缓。这是因为，振动力增加，磁介质捕获磁性颗粒需要克服的竞争力增加，导致部分可被捕获的磁性颗粒脱离磁介质进入到精矿中，使得精矿产率增加但白度降低。由上述条件试验可知，给矿粒度为 1.5 mm，给矿频率为 30 Hz，磁感应强度为 1.0 T，振动力为 0.85 kN 时，经一次干式振动高梯度磁选，长石精矿产率为79.98%，白度从 36.3%增加至 65.3%，提纯效果最佳。3 结论1.SGZ 干粉机通过创新给料系统，优化磁介质振动模式，采用棒介质作为分选介质，具有结构简单、分选效率高，磁介质不易堵塞等优点。2.采用SGZ干粉机提纯某长石，在给矿粒度为1.5 mm，给矿频率为 30 Hz，磁感应强度为 1.0 T，振动力为0.85 kN 的条件下，一次分选获得产率为 79.98%、白度为 65.3%的长石精矿。SGZ 干粉机可用于干旱缺水地区的非金属矿除铁提纯，应用前景较好。参考文献：1 HIMANSHU T,NIKHIL D.Recovery of potash values from feldsparJ.Separation Science and Technology,2020,55(7):1398-1406.2 熊涛，黄会春，谢美芳，等.某砂质高岭土矿 SLon 浆料机除铁提纯试验研究 J.非金属矿，2016，39(6)：76-78.3 李兵.非金属矿选矿工艺技术现状 J.有色金属文摘，2015，30(2)：20-21.4 MENG J P,PENG J X,SRINIVASAKANNAN C,et al.Preparation and properties of endothermic functional ceramics with iron tailings as raw materialsJ.Materials Research Express,2020,7(5):055501.5 张成强，李洪潮，张红新.某石英砂矿选矿提纯试验研究 J.化工矿物与加工，2014，43(1)：14-17.6 熊涛，陈禄政，谢美芳，等.某锂辉石矿 SLon 磁选机除铁提锂试验研究及应用 J.非金属矿，2020，43(6)：67-69.7 徐星佩.非金属矿除杂提纯的磁选工艺设备概述 J.非金属矿，2009，32(S1)：36-37.精矿产率/%磁感应强度/T精矿白度/%9088868482807876740.700.750.800.85 0.90 0.95 1.007068666462605856产率白度产率白度精矿产率/%振动力/kN精矿白度/%90868482807876740.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.86665646362616088产率白度精矿产率/%给矿频率/Hz精矿白度/%828180797877762025303540455063646566 干式振动高梯度磁选机在某长石矿提纯中应用任祥君，赵 靖，陈禄政，等（下转第 87 页）-87-反应的程度较低。蒸汽养护和微波养护的锂渣表面均出现较显著蚀刻，锂渣中硅铝相在热激活作用下不断熔解并参与火山灰反应生成较多水化产物。C-S-H凝胶堆积并交织成整体覆盖在矿物颗粒表面，钙矾石晶体穿插生长并搭接在矿物颗粒之间。另外，微波养护使得锂渣复合水泥体系中出现明显孔隙，这是因为热激发促进了锂渣中的矿物相分解，参与水化反应消耗部分所形成的孔隙未被水化产物及时填充。a、b-标准养护；c、d-80 蒸汽养护；e、f-微波养护图4 锂渣复合水泥水化28 d微观结构图3 结论1.微波养护通过电磁波辐射实现胶砂整体同步加热，能够促进锂渣水泥早期水化反应，显著提升胶砂早期抗压强度，且后期强度未出现倒缩。微波养护相对 40 蒸养养护，1 d、3 d、7 d、28 d 抗压强度分别增长 35.6%、51.5%、49.7%、3.9%。2.微波养护可激发锂渣反应活性，使得锂渣中硅铝相在热激活作用下不断熔解并参与火山灰反应，消耗更多氢氧化钙，生成更多水化产物，锂渣表面出现显著蚀刻。3.微波养护促进锂渣中矿物相分解，参与水化反应消耗的部分形成的孔隙未被水化产物及时填充，增加了锂渣复合水泥硬化浆体孔隙率，毛细孔隙增加幅度最显著，使得 28 d 强度增长幅度降低。参考文献：1 徐瑞锋，黄少文，罗琦，等.锂云母提锂渣对水泥基装饰砂浆性能的影响 J.非金属矿，2018，41(1)：27-29.2 HE Y,LIU S,HOOTON R D,et al.Effects of TEA on rheological prop-erty and hydration performance of lithium slag-cement composite bind-erJ.Construction and Building Materials,2022,318:125757.3 何燕，刘数华，宁炅，等.热活化锂渣-水泥胶砂力学强度及水化性能研究 J.非金属矿，2020，43(5)：99-102.4 TAN H,LI M,HE X,et al.Preparation for micro-lithium slag via wet grinding and its application as accelerator in Portland cementJ.Journal of Cleaner Production,2020,250:119528.5 李萌，何燕，蒋明镜，等.增钙热活化锂渣复合胶凝体系水化性能研究 J.非金属矿，2022，45(6)：90-93.6 ZHANG T,MA B,TAN H,et al.Effect of TIPA on mechanical proper-ties and hydration properties of cement-lithium slag systemJ.Journal of Environmental Management,2020,276:111274.7 张戎令，万通，康健，等.干旱气候下不同养护方式对混凝土抗裂性能的影响 J.长江科学院院报，2019，36(9)：146-149,160.8 WANG Y,LUO S,YANG L,et al.Microwave curing cement-fly ash blended pasteJ.Construction and Building Materials,2021,282:122685.9 朱绘美，张煜雯，迂晨，等.微波养护阶段碱激发粉煤灰胶凝材料的力学性能 J.建筑材料学报，2022，25(6)：558-564.10 高小建，李双欣.微波养护对掺矿渣超高性能混凝土力学性能的影响及机理 J.材料导报，2019，33(2)：271-276.11 KONG Y,WANG P,LIU S,et al.Effect of microwave curing on the hy-dration properties of cement-based material containing glass powderJ.Construction and Building Materials,2018,158:563-573.12 KONG Y,LIU S,WANG P.Effects of microwave curing on the com-pressive strength development and hydration of cement-granulated blast furnace slag composite systemJ.Construction and Building Materials,2021,270:121432.微波养护对锂渣复合水泥早期性能的影响何 燕，陈 娟，李 萌，等8 陈剑，曾招科.大型高效 SLon 立环高梯度磁选机在非金属矿提纯中的应用 J.现代矿业，2021，37(4)：133-137.9 马超，韩呈，李逢春，等.SCT 型非金属除铁磁选机在石英砂除铁中的应用 J.建材世界，2013，34(2)：108-111.10 吴城材，张超达，钟森林，等.ZQS 型周期式高梯度磁选机在非金属矿除杂提质中的应用 J.材料研究与应用，2017，11(1)：47-50.11 刘向民，陈剑.新型 SLon-1000 干式振动高梯度磁选机研制 J.非金属矿，2006，29(6)：32-34.12 XU J Y,CHEN J,REN X J,et al.A novel dry vibrating HGMS sep-arator for purification of potash feldspar oreJ.Separation Science and Technology,2022,57(3):484-491.13 CHEN L Z,LIAO G P,QIAN Z H,et al.Vibrating high gradient mag-netic separation for purification of iron impurities under dry conditionJ.International Journal of Mineral Processing,2012,102/103:136-140.14 冉红想，卢刚.强磁选设备在非金属矿除铁中的应用 J.有色金属(选矿部分)，2011(增刊 1)：150-154.（上接第 83 页）