Ülkemizde bol miktarda kaolin rezervi bulunmaktadır ve kanıtlanmış jeolojik rezervler yaklaşık 3 milyar tondur; bu rezervler ağırlıklı olarak Guangdong, Guangxi, Jiangxi, Fujian, Jiangsu ve diğer bölgelerde dağılmıştır. Farklı jeolojik oluşum nedenlerinden dolayı, farklı üretim bölgelerinden elde edilen kaolinin bileşimi ve yapısı da farklıdır. Kaolin, bir oktahedron ve bir tetrahedrondan oluşan 1:1 tipinde katmanlı bir silikattır. Başlıca bileşenleri SiO2 ve Al2O3'tür. Ayrıca az miktarda Fe2O3, TiO2, MgO, CaO, K2O ve Na2O vb. bileşenler de içerir. Kaolin, birçok mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliğe ve işleme özelliğine sahip olduğundan, petrokimya, kağıt üretimi, fonksiyonel malzemeler, kaplamalar, seramikler, su geçirmez malzemeler vb. alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Modern bilim ve teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, kaolinin yeni kullanım alanları sürekli olarak genişlemekte ve yüksek, hassas ve ileri teknoloji alanlarına girmeye başlamaktadır. Kaolin cevheri, az miktarda (genellikle %0,5 ila %3) demir minerali (demir oksitler, ilmenit, siderit, pirit, mika, turmalin vb.) içerir; bu mineraller kaolinin rengini verir ve sinterleme özelliklerini etkiler. Beyazlık ve diğer özellikler kaolinin kullanımını sınırlar. Bu nedenle, kaolinin bileşiminin analizi ve safsızlık giderme teknolojisi üzerine araştırmalar özellikle önemlidir. Bu renkli safsızlıklar genellikle zayıf manyetik özelliklere sahiptir ve manyetik ayırma ile giderilebilir. Manyetik ayırma, minerallerin manyetik farkını kullanarak manyetik bir alanda mineral parçacıklarını ayırma yöntemidir. Zayıf manyetik mineraller için, manyetik ayırma için yüksek gradyanlı güçlü bir manyetik alan gereklidir.
HTDZ yüksek gradyanlı bulamaç manyetik ayırıcısının yapısı ve çalışma prensibi
1.1 Elektromanyetik bulamaç yüksek gradyanlı manyetik ayırıcının yapısı
Makine esas olarak çerçeve, yağ soğutmalı uyarma bobini, manyetik sistem, ayırma ortamı, bobin soğutma sistemi, yıkama sistemi, cevher giriş ve çıkış sistemi, kontrol sistemi vb. bileşenlerden oluşmaktadır.
Şekil 1. Elektromanyetik bulamaç için yüksek gradyanlı manyetik ayırıcının yapı şeması.
1- Uyarı bobini 2- Manyetik sistem 3- Ayırma ortamı 4- Pnömatik vana 5- Hamur çıkış boru hattı
6-Yürüyen Merdiven 7-Giriş Borusu 8-Cüruf Boşaltma Borusu
1.2 HTDZ elektromanyetik bulamaç yüksek gradyanlı manyetik ayırıcının teknik özellikleri
◎Yağ soğutma teknolojisiTamamen sızdırmaz soğutma yağı kullanılır, ısı değişimi yağ-su ısı değişimi prensibiyle gerçekleştirilir ve büyük akışlı diskli transformatör yağ pompası kullanılır. Soğutma yağı hızlı sirkülasyon hızına, güçlü ısı değişim kapasitesine, düşük bobin sıcaklık artışına ve yüksek manyetik alan gücüne sahiptir.
◎Akım doğrultma ve akım stabilizasyon teknolojisiDoğrultucu modülü sayesinde kararlı akım çıkışı sağlanır ve farklı malzemelerin özelliklerine göre uyarma akımı ayarlanarak kararlı manyetik alan şiddeti sağlanır ve en iyi zenginleştirme indeksi elde edilir.
◎Geniş boşluklu zırhlı yüksek performanslı fiziksel mıknatıs teknolojisiİçi boş bobini demir zırhla sarın, makul bir elektromanyetik devre yapısı tasarlayın, demir zırhın doygunluğunu azaltın, manyetik akı kaçağını azaltın ve ayırma boşluğunda yüksek alan şiddeti oluşturun.
◎Katı-sıvı-gaz üç fazlı ayırma teknolojisiAyırma odasındaki malzeme, uygun koşullar altında uygun bir zenginleştirme etkisi elde etmek için kaldırma kuvvetine, kendi ağırlığına ve manyetik kuvvete maruz kalır. Boşaltma suyu ve yüksek hava basıncının birleşimi, ortamın daha temiz bir şekilde yıkanmasını sağlar.
◎Yeni sivri uçlu paslanmaz çelik manyetik iletken ve manyetik malzeme teknolojisiAyırma ortamı olarak çelik yünü, elmas şekilli elek veya çelik yünü ve elmas şekilli elek kombinasyonu kullanılır. Bu ortam, ekipmanın özelliklerini ve aşınmaya dayanıklı yüksek geçirgenlikli paslanmaz çeliğin araştırma ve geliştirme çalışmalarını bir araya getirir. Manyetik alan indüksiyon gradyanı büyüktür, zayıf manyetik mineralleri yakalaması daha kolaydır, kalıcı mıknatıslanma azdır ve cevher boşaltıldığında ortamın yıkanması daha kolaydır.
1.3 Ekipman prensip analizi ve manyetik alan dağılım analizi
1.3.1Sıralama prensibi şudur:Zırhlı bobine belirli miktarda manyetik iletken paslanmaz çelik yünü (veya genişletilmiş metal) yerleştirilir. Bobin uyarıldıktan sonra, manyetik iletken paslanmaz çelik yünü mıknatıslanır ve yüzeyde oldukça düzensiz bir manyetik alan, yani yüksek gradyanlı mıknatıslama manyetik alanı oluşturulur. Paramanyetik malzeme ayırma tankındaki çelik yününden geçerken, uygulanan manyetik alan ile manyetik alan gradyanının çarpımıyla orantılı bir manyetik alan kuvveti alır ve manyetik olmayan malzemenin manyetik alandan doğrudan geçmesi yerine çelik yününün yüzeyine adsorbe olur. Manyetik olmayan malzeme, manyetik olmayan vana ve boru hattı aracılığıyla manyetik olmayan ürün tankına akar. Çelik yünü tarafından toplanan zayıf manyetik malzeme belirli bir seviyeye ulaştığında (işlem gereksinimlerine göre belirlenir), cevher beslemesi durdurulur. Uyarıcı güç kaynağı kesilir ve manyetik nesneler temizlenir. Manyetik nesneler, manyetik vana ve boru hattı aracılığıyla manyetik ürün tankına akar. Ardından ikinci işlem gerçekleştirilir ve bu döngü tekrarlanır.
1.3.2Manyetik alan dağılımı analiziGelişmiş sonlu eleman yazılımı kullanarak manyetik alan dağılım bulut haritasını hızlı bir şekilde simüle edin, tasarım ve analiz döngüsünü kısaltın; optimize edilmiş tasarım kullanarak ekipman güç tüketimini ve kullanıcı maliyetlerini azaltın; ürün imalatından önce potansiyel sorunları tespit edin, ürün ve projelerin güvenilirliğini artırın; çeşitli test şemalarını simüle edin, test süresini ve masraflarını azaltın;
Mineral hareketinin özellikleri
2.1 Malzeme hareketi analizi
HTDZ yüksek gradyanlı manyetik ayırıcı, kaolin ayrıştırmasında alt besleme için uygundur. Cihaz, ayırma ortamı olarak çok katmanlı paslanmaz çelik yünü (veya genişletilmiş metal) kullanır, böylece cevher parçacıklarının yörüngesi dikey ve yatay yönlerde düzensiz olur. Mineral parçacıklarının eğri hareketi Şekil 1'de gösterilmiştir. Bu nedenle, ayırma alanındaki minerallerin hareket süresini ve mesafesini uzatmak, zayıf mıknatısların tam adsorpsiyonuna yardımcı olur. Ek olarak, ayırma işlemi sırasında bulamaç akış hızı, yerçekimi ve kaldırma kuvveti birbirleriyle etkileşime girer. Etki, cevher parçacıklarını her zaman gevşek bir halde tutmak, cevher parçacıkları arasındaki yapışmayı azaltmak ve demir uzaklaştırma verimliliğini artırmaktır. İyi bir ayırma etkisi elde edilir.
Şekil 4. Mineral hareketinin şematik diyagramı.
1. Medya ağı 2. Manyetik parçacıklar 3. Manyetik olmayan parçacıklar.
2. Ham cevherin yapısı ve temel zenginleştirme süreci
2.1 Guangdong'da bulunan belirli bir kaolin mineralinin özellikleri:
Guangdong'daki belirli bir bölgedeki kaolin gang mineralleri arasında kuvars, muskovit, biyotit ve feldispat bulunur; ayrıca az miktarda kırmızı ve limonit de mevcuttur. Kuvars esas olarak +0,057 mm tane boyutunda yoğunlaşmıştır, mika ve feldispat minerallerinin içeriği orta tane boyutunda (0,02-0,6 mm) yoğunlaşmıştır ve kaolinit ile az miktarda koyu renkli minerallerin içeriği tane boyutu azaldıkça kademeli olarak artmaktadır. Kaolinit -0,057 mm'de yoğunlaşmaya başlar ve -0,020 mm boyutunda belirgin şekilde yoğunlaşır.
Tablo 1. Kaolin cevherinin çok elementli analiz sonuçları (%).
2.2 Küçük numunelerin deneysel olarak incelenmesinde uygulanabilecek başlıca zenginleştirme koşulları
HTDZ yüksek gradyanlı bulamaç manyetik ayırıcısının manyetik ayırma sürecini etkileyen ana faktörler bulamaç akış hızı, arka plan manyetik alan şiddeti vb.'dir. Bu deneysel çalışmada aşağıdaki iki ana koşul test edilmiştir.
2.2.1 Bulamaç akış hızı: Akış hızı yüksek olduğunda, konsantre verimi daha yüksek ve demir içeriği de yüksektir; akış hızı düşük olduğunda, konsantre demir içeriği düşük ve verimi de düşüktür. Deneysel veriler Tablo 2'de gösterilmiştir.
Tablo 2. Bulamaç akış hızına ilişkin deneysel sonuçlar.
Not: Bulamaç akış hızı testi, 1,25 T'lik bir arka plan manyetik alanı ve %0,25'lik bir dağıtıcı madde dozajı koşulları altında gerçekleştirilmiştir.
Şekil 5 Akış hızı ve Fe2O3 arasındaki ilişki
Şekil 6. Akış hızı ile kuru beyaz arasındaki ilişki.
Zenginleştirme maliyetini bütünüyle değerlendirirsek, bulamaç akış hızı 12 mm/s'de kontrol edilmelidir.
2.2.2 Arka plan manyetik alanı: Bulamaç manyetik ayırıcının arka plan manyetik alan şiddeti, kaolin manyetik ayırma işleminin demir giderme indeksi yasasıyla uyumludur; yani, manyetik alan şiddeti yüksek olduğunda, manyetik ayırıcının konsantre verimi ve demir içeriği düşük olur ve demir giderme oranı nispeten düşük olur. Yüksek demir giderme etkisi iyidir.
Tablo 3 Arka plan manyetik alanının deneysel sonuçları
Not: Arka plan manyetik alan testi, 12 mm/s'lik bir bulamaç akış hızı ve %0,25'lik bir dağıtıcı madde dozajı koşulları altında gerçekleştirilmiştir.
Çünkü arka plan manyetik alan şiddeti ne kadar yüksek olursa, uyarma gücü o kadar büyük olur, ekipmanın enerji tüketimi o kadar artar ve birim üretim maliyeti o kadar yükselir. Zenginleştirme maliyeti göz önünde bulundurularak, seçilen arka plan manyetik alanı 1,25 T olarak belirlenmiştir.
Şekil 7. Manyetik alan şiddeti ile Fe2O3 içeriği arasındaki ilişki.
2.3 Manyetik ayırmanın temel proses seçimi
Kaolin cevherinin zenginleştirilmesinin temel amacı demiri uzaklaştırmak ve saflaştırmaktır. Her mineralin manyetik farklılığına göre, yüksek gradyanlı manyetik alan kullanılarak demir uzaklaştırılması ve kaolinin saflaştırılması etkilidir ve işlem endüstride basit ve kolay uygulanabilir. Bu nedenle, ayırma işleminde biri kaba diğeri ince olmak üzere yüksek gradyanlı bulamaç manyetik ayırıcı kullanılır.
Endüstriyel üretim
3.1 Kaolin endüstriyel üretim süreci
Guangdong'da belirli bir bölgede kaolin cevherinden demir uzaklaştırılması için, kaba-ince manyetik ayırma işlemi oluşturmak üzere HTDZ-1000 serisi kombinasyonu kullanılmaktadır. İşlem akış şeması Şekil 2'de gösterilmiştir.
3.2 Endüstriyel üretim koşulları
3.2.1Malzeme sınıflandırması: ana amaç1. Kaolin içindeki kuvars, feldispat ve mika gibi safsızlıkları iki aşamalı siklon ile önceden ayırarak, sonraki ekipmanın basıncını düşürün ve parçacık boyutunu sonraki ekipmanın gereksinimlerini karşılayacak şekilde sınıflandırın. 2. Bulamaç manyetik ayırıcının ayırma ortamı 3 numaralı çelik yünü olduğundan, çelik yünü ortamında hiçbir parçacığın kalmamasını sağlamak için parçacık boyutu 250 mesh'in altında olmalıdır; aksi takdirde çelik yünü ortamı tıkanarak zenginleştirme indeksini, ortam yıkamasını ve ekipmanın işleme kapasitesini vb. etkileyebilir.
3.2.2Manyetik ayırma işleminin çalışma koşullarıİşlem akışı, bir kaba ve bir ince test ile bir kaba ve bir ince açık devre işlemi olmak üzere iki aşamadan oluşmaktadır. Örnek deneye göre, kaba ayırma işlemi için yüksek gradyanlı bulamaç manyetik ayırıcının arka plan alan şiddeti 0,7 T, seçici ayırma işlemi için yüksek gradyanlı manyetik ayırıcının ise 1,25 T'dir ve kaba ayırma bulamacı için HTDZ-1000 manyetik ayırıcı, seçici ayırma bulamacı için ise HTDZ-1000 manyetik ayırıcı kullanılmaktadır.
3.3 Sanayi üretim sonuçları
Guangdong'da belirli bir yerde demir giderme amacıyla kaolin endüstriyel üretiminde, HTDZ bulamaç yüksek gradyanlı manyetik ayırıcı ile üretilen ürün numunesi Şekil 3'te, veriler ise Tablo 2'de gösterilmiştir.
Kek 1: Kaba ayırma bulamaç manyetik ayırıcısına giren ham cevher numunesi kekidir.
Pasta 2: Kabaca seçilmiş örnek pasta
Pasta 3, Pasta 4, Pasta 5: Seçilmiş örnekler
Tablo 2 Endüstriyel üretim sonuçları (6 Kasım saat 20:30'da yapılan numune alma ve kek kırma sonuçları)
Şekil 3. Guangdong'da belirli bir yerde kaolin kullanılarak üretilen örnek bir kek.
Üretim sonuçları, bulamacın iki yüksek gradyanlı manyetik ayırma işlemiyle konsantredeki Fe2O3 içeriğinin yaklaşık %50 oranında azaltılabileceğini ve iyi bir demir giderme etkisinin elde edilebileceğini göstermektedir.
bu bir gerçek
Yayın tarihi: 27 Mart 2021