生產優質玻璃需要優質的石英砂,而自然界能夠滿足優質玻璃用料要求的天然石英砂幾乎沒有,大部分都要經過選礦才能使用。在石英砂中, 除主要礦物石英外,還常含有一些其它雜質礦物,如赤鐵礦、褐鐵礦、電氣石、角閃石等,這些雜質礦物是硅砂中鐵元素的主要賦存狀態之一。此外, 在加工和運輸過程中,也會有一些金屬鐵的混入。這些雜質大部分為在磁場中可被磁化的磁性物質,而石英則是在磁場中不能被磁化的非磁性物質。利用這一性質上的差異,可通過磁選除去石英砂中的這些鐵雜質,以提高石英砂的質量。
石英砂作為廉價資源,對選礦過程需要的投資成本又有嚴重制約,因此,如何以盡可能少的投入獲取大量的優質硅砂是一個需要不斷研究的問題。強磁選是一種有效的除鐵手段,但采用什么樣的生產工藝,則要針對礦源實際及用戶對產品的需求通過試驗研究決定。本研究以三種不同類型的濕式強磁選機(高梯度強磁選機、雙立環式強磁選機、雙轉環式強磁選機)針對某砂巖礦的除鐵效果進行了試驗,對它們的使用效果進行了評價;采用正交實驗設計對三種工藝參數(給料量、沖洗水量、磁場強度)進行了條件實驗;在條件試驗的基礎上進行了單機連續試驗。結果說明:采用該工藝可獲得Fe2O3 為0 .036 %的優質石英砂精礦。綜合比較,就本砂巖礦而言,推薦使用雙立環磁選機。
1 實驗部分
1 .1 原礦性質
試驗用原礦系某沉積石英砂巖,其主要性質如下:普氏硬度(f)20 ;礦石密度2 .64t/m3 ;堆積密度1.71t/m3 ;邦德沖擊功指數19.8387kW·h/t ;10 目棒磨功指數8 .5708kW·h/t 。礦石中鐵的物相分析結果,見表1 。
1 .2 試樣制備
原礦石含鐵量為0.125 %。經顎式破碎、棒磨、篩分、脫水、水力分級、弱磁選等作業,-0.125mm 粒級被去除,制成0 .71~0.125mm 的石英砂供試驗用。用于磁選的試樣含鐵量(Fe2O3)為0 .093 %;其粒度組成,見表2 。
1 .3 .1 高梯度強磁選機:
這是一種濕式強磁選機,與一般強磁選機不同的是它采用一種新型聚磁介質———鋼毛, 因而磁場強度和梯度大幅提高。此外,它的磁系是一種無鐵芯的電磁磁系———螺線管。本試驗所用的高梯度磁選機,其分選環中心圓直徑為800mm, 磁感應強度(背景)為0 .9 ~ 1T(特斯拉),處理能力0 ~ 500kg/h,轉速3r/min 。
1 .3 .2 立環式強磁選機:
這種濕式強磁選機其分選圓環垂直安裝于同一水平軸上,內裝6 ~ 20mm 球介質,充填率為85 %~ 90 %。球介質在分選室內脫離磁場后產生輕微滾動,給卸礦創造了有利條件,不易發生介質堵塞。試驗所用雙立環式強磁選機, 其分選環直徑為500mm,磁感應強度可達1 .6T 。
1 .3 .3 雙轉盤式強磁選機:
這種磁選機的分選環置于磁軛間隙間,分上下兩層配置,由垂直中心軸帶動旋轉,其聚磁介質為不銹鋼制作的齒板,可獲得較高的磁場強度和磁場梯度。試驗所用設備額定磁感應強度,可達1 .6T 。
1 .4 實驗方法
礦樣由電磁振動給料機控制給料量,經砂泵按30 %質量濃度打入強磁選機的給礦槽,沖水量由玻璃轉子流量計及閥門控制, 磁場強度根據電流表數值進行調節,轉速為3r/min 。
2 實驗結果與討論
2 .1 條件試驗
2 .1 .1 試驗設計:
條件試驗的目的是找出各種設備相應的最佳工作條件。試驗采用正交試驗設計法,確定處理量、沖洗水量、磁場強度三個因素,每個因素三個水平,選用L9(33)正交表進行試驗設計。各種磁選機的試驗因素及水平,見表3 。試驗結果由精砂中Fe2O3 含量及精砂產率二項指標進行綜合評定,含鐵量指標越低越好、產率越高越好。
2.1.2 試驗結果:
試驗結果, 見表4 ;根據試驗結果計算出的平均效應, 見表5 。
對表4 、表5 進行分析, 可得出各類磁選機合適的工作條件:①高梯度磁選機, 處理量100kg/h , 沖洗水量5 .5L/min , 背景磁場強度760kA/m ;②雙立環式強磁選機, 處理量80kg/ h , 沖洗水量5 .0 L/min , 磁場強度580kA/m ;③雙轉環式強磁選機, 處理量80kg/h , 沖洗水量4 .5L/min , 磁場強度955kA/m 。
2 .2 強磁選連續試驗
為得到到穩定的選礦指標,按條件試驗選定的最佳條件進行了較長時間的連續試驗。試驗結果, 見表6 。由表6 可見, 對于所試驗的三種磁選機, 其除鐵效果有所不同。其中較好的是高梯度磁選機, 得到的結果為0 .036 %;雙立環式磁選機和盤式磁選機分別為0 .044 %和0 .049 %。這種結果應該與磁場力強弱有關。
本實驗中的三種磁選機磁場梯度不同, 高梯度磁選機的磁場梯度最大, 因而作用于礦粒上的磁場力最高。就磁場強度而言, 雙轉環式的最高, 這意味著針對本砂巖礦而言, 它的耗電量最高, 但磁選效果并非最好, 說明它的運行成本較高, 而生產效率較低。盡管高梯度磁選機的除鐵效果最好, 但試驗中發現, 這種磁選機和雙轉環式一樣易堵塞, 只有雙立環式磁選機不發生堵塞現象。分析原因, 應該是該磁選機在轉動過程中, 內部鋼球在重力和離心力綜合作用下, 不斷發生小的錯動和位移, 從而使得介質間隙處于變化之中, 進入內部的顆粒容易排出。
3 結論
1.針對某砂巖礦而言, 在所試驗的三種強磁選機中以高梯度強磁選機的除鐵效果最好, 單段磁選的結果可達到0 .036 %;其次為雙立環強磁選機, 再次為雙轉環式強磁選機??紤]到不易堵塞的特點,推薦采用雙立環式磁選機。
2.給料量、沖洗水量、磁場強度等參數均對除鐵效果有一定影響, 其中以磁場強度影響最大。
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