Kaolin verfügt in meinem Land über reichhaltige Vorkommen mit nachgewiesenen geologischen Reserven von etwa 3 Milliarden Tonnen, die sich hauptsächlich in den Provinzen Guangdong, Guangxi, Jiangxi, Fujian, Jiangsu und anderen Regionen verteilen. Aufgrund unterschiedlicher geologischer Entstehungsgründe variieren Zusammensetzung und Struktur des Kaolins aus verschiedenen Abbaugebieten. Kaolin ist ein 1:1-Schichtsilikat, das aus Oktaedern und Tetraedern besteht. Seine Hauptbestandteile sind SiO₂ und Al₂O₃. Es enthält außerdem geringe Mengen an Fe₂O₃, TiO₂, MgO, CaO, K₂O und Na₂O. Kaolin besitzt viele hervorragende physikalische und chemische Eigenschaften sowie gute Verarbeitungseigenschaften und findet daher breite Anwendung in der Petrochemie, der Papierherstellung, bei Funktionsmaterialien, Beschichtungen, Keramik, wasserfesten Materialien usw. Mit dem Fortschritt moderner Wissenschaft und Technologie erweitern sich die Einsatzmöglichkeiten von Kaolin stetig und dringen in anspruchsvolle, präzise und zukunftsweisende Bereiche vor. Kaolinerz enthält geringe Mengen (üblicherweise 0,5 % bis 3 %) an Eisenmineralien (Eisenoxide, Ilmenit, Siderit, Pyrit, Glimmer, Turmalin usw.), die dem Kaolin seine Farbe verleihen und seine Sinterung beeinflussen. Weißgrad und andere Eigenschaften schränken die Anwendungsmöglichkeiten von Kaolin ein. Daher sind die Analyse der Kaolinzusammensetzung und die Forschung an Technologien zur Entfernung dieser Verunreinigungen besonders wichtig. Die farbigen Verunreinigungen weisen meist schwache magnetische Eigenschaften auf und können durch Magnetscheidung entfernt werden. Die Magnetscheidung ist ein Verfahren zur Trennung von Mineralpartikeln in einem Magnetfeld, das auf den magnetischen Unterschieden der Mineralien basiert. Für schwach magnetische Mineralien ist zur Magnetscheidung ein starkes Magnetfeld mit hohem Gradienten erforderlich.
Aufbau und Funktionsprinzip des HTDZ-Hochgradienten-Suspensionsmagnetabscheiders
1.1 Der Aufbau des elektromagnetischen Hochgradienten-Magnetscheiders für Suspensionen
Die Maschine besteht im Wesentlichen aus Rahmen, ölgekühlter Erregerspule, Magnetsystem, Trennmedium, Spulenkühlsystem, Spülsystem, Erzzulauf- und -ablaufsystem, Steuerungssystem usw.
Abbildung 1 Strukturdiagramm eines Hochgradienten-Magnetscheiders für elektromagnetische Suspensionen
1. Erregerspule 2. Magnetsystem 3. Trennmedium 4. Pneumatikventil 5. Pulpenauslaufleitung
6-Rolltreppe 7-Einlassrohr 8-Schlackeabflussrohr
1.2 Technische Merkmale des HTDZ-Elektromagnetischen Hochgradienten-Schlammabscheiders
◎ÖlkühlungstechnologieZur Kühlung wird ein vollständig abgedichtetes Kühlöl verwendet. Der Wärmeaustausch erfolgt nach dem Prinzip der Öl-Wasser-Wärmeübertragung. Dabei kommt eine Transformatorölpumpe mit großem Fördervolumen zum Einsatz. Das Kühlöl zeichnet sich durch eine hohe Zirkulationsgeschwindigkeit, eine starke Wärmeaustauschkapazität, einen geringen Temperaturanstieg der Spule und eine hohe Magnetfeldstärke aus.
◎Stromgleichrichtungs- und StromstabilisierungstechnologieDurch das Gleichrichtermodul wird ein stabiler Stromausgang realisiert, und der Erregerstrom wird entsprechend den Eigenschaften der verschiedenen Materialien angepasst, um eine stabile Magnetfeldstärke zu gewährleisten und den besten Aufbereitungsgrad zu erreichen.
◎Großhohlraum-panzerte Hochleistungsmagnettechnologie: Die Hohlspule wird mit einer Eisenpanzerung umwickelt, eine vernünftige elektromagnetische Magnetkreisstruktur wird entworfen, die Sättigung der Eisenpanzerung wird reduziert, der magnetische Flussverlust wird verringert und eine hohe Feldstärke im Sortierraum wird erzeugt.
◎Dreiphasen-Trenntechnologie (Fest-Flüssig-Gas)Das Material in der Trennkammer wird durch Auftrieb, Eigengewicht und Magnetkraft beeinflusst, um unter geeigneten Bedingungen eine optimale Aufbereitung zu erzielen. Die Kombination aus Ableitung von Wasser und hohem Luftdruck sorgt für eine gründlichere Reinigung des Mediums.
◎Neue Technologie für stachelige, magnetisch leitfähige und magnetische Materialien aus EdelstahlAls Sortiermedium dient Stahlwolle, ein rautenförmiges Siebgewebe oder eine Kombination aus beidem. Dieses Medium vereint die Eigenschaften der Anlage mit den Eigenschaften von verschleißfestem, hochpermeablem Edelstahl, der im Rahmen der Forschung und Entwicklung entstanden ist. Es weist einen hohen Gradienten der magnetischen Feldstärke auf, wodurch schwach magnetische Mineralien leichter abgetrennt werden können. Die Remanenz ist gering, und das Medium lässt sich beim Erztransport leichter auswaschen.
1.3 Funktionsprinzipanalyse der Ausrüstung und Analyse der Magnetfeldverteilung
1.3.1Das Sortierprinzip istIn der gepanzerten Spule befindet sich eine bestimmte Menge magnetisch leitfähiger Edelstahlwolle (oder Streckmetall). Nach der Erregung der Spule wird die Edelstahlwolle magnetisiert, wodurch an ihrer Oberfläche ein stark ungleichmäßiges Magnetfeld mit hohem Gradienten entsteht. Wenn paramagnetisches Material im Sortierbehälter die Stahlwolle durchläuft, erfährt es eine magnetische Kraft, die proportional zum Produkt aus angelegtem Magnetfeld und Magnetfeldgradient ist. Es wird an der Oberfläche der Stahlwolle adsorbiert, während nichtmagnetisches Material das Magnetfeld direkt passiert. Dieses fließt über das nichtmagnetische Ventil und die Rohrleitung in den Behälter für nichtmagnetisches Material. Sobald die von der Stahlwolle aufgefangene Menge an schwachmagnetischem Material einen bestimmten (prozessbedingten) Wert erreicht hat, wird die Erzzufuhr gestoppt. Die Erregerstromversorgung wird unterbrochen, und die magnetischen Partikel werden ausgespült. Diese fließen über das Magnetventil und die Rohrleitung in den Behälter für magnetisches Material. Anschließend wird die zweite Aufgabe ausgeführt und dieser Zyklus wiederholt.
1.3.2Analyse der Magnetfeldverteilung: Einsatz fortschrittlicher Finite-Elemente-Software zur schnellen Simulation der Magnetfeldverteilungskarte, Verkürzung des Konstruktions- und Analysezyklus; optimiertes Design zur Reduzierung des Energieverbrauchs der Geräte und der Kosten für den Anwender; Erkennung potenzieller Probleme vor der Produktfertigung, Erhöhung der Zuverlässigkeit von Produkten und Projekten; Simulation verschiedener Testverfahren zur Reduzierung von Testzeit und -kosten;
Mineralbewegungseigenschaften
2.1 Analyse der Materialbewegung
Der HTDZ-Hochgradienten-Magnetscheider eignet sich für die Sortierung von Kaolin mit geringerer Aufgabemenge. Das Gerät verwendet mehrlagige Edelstahlwolle (oder Streckmetall) als Sortiermedium, wodurch die Bahn der Erzpartikel in vertikaler und horizontaler Richtung unregelmäßig wird. Die Kurvenbewegung der Mineralpartikel ist in Abbildung 1 dargestellt. Eine längere Verweildauer und ein größerer Verweilweg der Mineralien im Trennbereich begünstigen die vollständige Adsorption der schwachen Magnete. Zusätzlich wirken während des Trennprozesses die Schlammflussrate, die Schwerkraft und der Auftrieb zusammen. Dadurch bleiben die Erzpartikel stets locker, die Adhäsion zwischen ihnen wird reduziert und die Effizienz der Eisenabscheidung verbessert. Dies führt zu einem guten Sortierergebnis.
Abbildung 4 Schematische Darstellung der Mineralbewegung
1. Mediennetzwerk 2. Magnetische Partikel 3. Nichtmagnetische Partikel.
2. Die Beschaffenheit des Rohmaterials und der grundlegende Aufbereitungsprozess
2.1 Die Eigenschaften eines bestimmten Kaolin-Mineralmaterials in Guangdong:
Die Gangartminerale des Kaolins in einem bestimmten Gebiet in Guangdong umfassen Quarz, Muskovit, Biotit und Feldspat sowie geringe Mengen an rotem Glimmer und Limonit. Quarz ist hauptsächlich in der Korngröße über 0,057 mm angereichert, Glimmer und Feldspat finden sich vermehrt in der mittleren Korngröße (0,02–0,6 mm), und der Gehalt an Kaolinit sowie geringen Mengen dunkler Minerale nimmt mit abnehmender Korngröße allmählich zu. Kaolinit reichert sich ab einer Korngröße unter 0,057 mm an und erreicht bei unter 0,020 mm eine deutliche Konzentration.
Tabelle 1 Ergebnisse der Mehrelementanalyse von Kaolinerz%
2.2 Die wichtigsten Aufbereitungsbedingungen, die für die experimentelle Untersuchung kleiner Proben gelten
Die wichtigsten Faktoren, die den magnetischen Trennprozess des HTDZ-Hochgradienten-Suspensionsmagnetabscheiders beeinflussen, sind die Suspensionsflussrate, die Stärke des Hintergrundmagnetfelds usw. In dieser experimentellen Studie werden die folgenden zwei Hauptbedingungen untersucht.
2.2.1 Schlammflussrate: Bei hoher Flussrate ist die Konzentratausbeute höher und der Eisengehalt ebenfalls hoch; bei niedriger Flussrate ist der Eisengehalt im Konzentrat niedrig und die Ausbeute ebenfalls. Die experimentellen Daten sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2 Experimentelle Ergebnisse der Schlammflussrate
Hinweis: Der Test zur Bestimmung der Suspensionsflussrate wird unter den Bedingungen eines magnetischen Hintergrundfeldes von 1,25 T und einer Dispersionsmitteldosierung von 0,25 % durchgeführt.
Abbildung 5 Korrespondenz zwischen Durchflussrate und Fe2O3
Abbildung 6 Korrespondenz zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Trockenweiß.
Unter Berücksichtigung aller Aufbereitungskosten sollte die Schlammflussrate auf 12 mm/s eingestellt werden.
2.2.2 Hintergrundmagnetfeld: Die Intensität des Hintergrundmagnetfelds im Schlammmagnetabscheider korreliert mit dem Gesetz des Eisenabscheidungsindex bei der Kaolin-Magnetabscheidung. Das heißt, bei hoher Magnetfeldintensität sind sowohl die Konzentratausbeute als auch der Eisengehalt des Magnetabscheiders gering, und die Eisenabscheidungsrate ist relativ niedrig. Bei hoher Magnetfeldintensität ist die Eisenabscheidung hingegen effektiv.
Tabelle 3 Experimentelle Ergebnisse des Hintergrundmagnetfelds
Hinweis: Der Test des Hintergrundmagnetfelds wird unter den Bedingungen einer Schlammflussrate von 12 mm/s und einer Dispergiermitteldosierung von 0,25 % durchgeführt.
Da mit steigender Intensität des Hintergrundmagnetfelds auch die Erregerleistung, der Energieverbrauch der Anlage und die Stückkosten steigen, wurde unter Berücksichtigung der Aufbereitungskosten ein Hintergrundmagnetfeld von 1,25 T gewählt.
Abbildung 7 Korrespondenz zwischen Magnetfeldstärke und Fe2O3-Gehalt.
2.3 Auswahl der grundlegenden Prozesse der Magnetscheidung
Die Hauptaufgabe der Kaolinaufbereitung besteht in der Eisenentfernung und Reinigung. Aufgrund der unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften der einzelnen Mineralien ist die Eisenentfernung und Kaolinreinigung mittels eines starken Magnetfelds effektiv und das Verfahren einfach und industriell umsetzbar. Daher wird ein Magnetscheider mit hohem Magnetfeld für Suspensionen, bestehend aus einer Grob- und einer Feinsiebung, zum Sortieren eingesetzt.
Industrieproduktion
3.1 Industrieller Kaolin-Produktionsprozess
Zur Eisengewinnung aus Kaolinerz in einem bestimmten Gebiet in Guangdong wird eine Kombination aus HTDZ-1000-Anlagen zur Grob-Fein-Magnetscheidung eingesetzt. Das Prozessdiagramm ist in Abbildung 2 dargestellt.
3.2 Bedingungen der industriellen Produktion
3.2.1Materialklassifizierung: Hauptzweck1. Verunreinigungen wie Quarz, Feldspat und Glimmer werden im Kaolin vorab mittels eines zweistufigen Zyklons abgetrennt, um den Druck in den nachfolgenden Anlagen zu reduzieren und die Partikelgröße entsprechend den Anforderungen der nachfolgenden Anlagen zu klassieren. 2. Da das Trennmedium des magnetischen Schlammabscheiders aus Stahlwolle Nr. 3 besteht, muss die Partikelgröße unter 250 Mesh liegen, um sicherzustellen, dass keine Partikel im Stahlwollmedium zurückbleiben und dieses nicht verstopft. Dies würde den Aufbereitungsgrad, die Mediumwäsche und die Verarbeitungskapazität der Anlage beeinträchtigen.
3.2.2Betriebsbedingungen der MagnetscheidungDer Prozessablauf umfasst eine Grob- und eine Feinprüfung sowie eine Grob- und eine Feinprüfung im Leerlauf. Gemäß dem Beispielversuch beträgt die Hintergrundfeldstärke des Hochgradienten-Magnetscheiders für die Grobtrennung 0,7 T und für die Selektion 1,25 T. Für die Grobtrennung wird ein HTDZ-1000-Magnetscheider verwendet. Die Selektion erfolgt mit einem HTDZ-1000-Magnetscheider.
3.3 Ergebnisse der Industrieproduktion
Die industrielle Kaolinproduktion zur Eisenentfernung an einem bestimmten Ort in Guangdong, der mittels des HTDZ-Suspensions-Hochgradienten-Magnetscheiders hergestellte Produktprobenkuchen ist in Abbildung 3 dargestellt, die Daten sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Kuchen 1: Es handelt sich um den Rohmaterialkuchen, der in den Grobtrenn-Magnetscheider für Suspensionen gelangt.
Kuchen 2: Grob ausgewähltes Beispielkuchenstück
Kuchen 3, Kuchen 4, Kuchen 5: Ausgewählte Beispiele
Tabelle 2 Ergebnisse der industriellen Produktion (Ergebnisse der Probenahme und des Kuchenbruchs am 6. November um 20:30 Uhr)
Abbildung 3 Ein Beispielkuchen aus Kaolin, hergestellt an einem bestimmten Ort in Guangdong
Die Produktionsergebnisse zeigen, dass der Fe2O3-Gehalt des Konzentrats durch zwei Hochgradienten-Magnetabscheidungen der Suspension um etwa 50 % reduziert werden kann und ein guter Eisenentfernungseffekt erzielt werden kann.
应用案例
Veröffentlichungsdatum: 27. März 2021