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一種超純特細磁鐵精粉的生產方法及系統
2015-06-15

鞍山市華冶礦山設備制造有限公司  孫亞非

 

一、概述

鋼鐵工業是國民經濟的基礎工業,鐵礦石是鋼鐵的主要原料。隨著我國鋼鐵行業向高質量、精加工的方向發展,直接還原鐵和粉末冶金兩種行業對高品位鐵精礦的需求處于上升勢頭,也是鋼鐵行業發展最快的兩個方向,因此生產高品位的鐵精礦,滿足這兩種行業的需要,提高產品附加值,是鐵精礦加工企業開發新產品、提高經濟效益的一個新途徑。

隨著我國對超純特細磁鐵精粉需求的增大,生產超純特細磁鐵精粉的企業不斷增加,產量、規模也不斷擴大,以往獲得超純特細磁鐵精粉需采用復雜的聯合工藝流程,且最終產品質量波動范圍大,企業生產成本高,設備維護工作量大。為得到超純特細磁鐵精粉,有些生產工藝采用化學法進行提純,存在環境污染的問題。如何簡化縮短工藝流程、節能降耗、降低選礦成本、穩定產品質量,滿足日益增長的超純特細磁鐵精粉需求,需要研究開發新的生產工藝。

近年來,選礦技術快速發展,出現了許多新型選礦設備及新的選礦理念,其中無極變頻淘洗精選機能夠在一個較大的范圍內調節脈動磁場強度,既能實現精選功能,也能實現脫泥、粗選功能,鐵品位提升幅度大,能將以往的多段反復精選工藝縮短到采用兩段精選即可獲得超純特細磁鐵精粉;高頻振網篩處理能力大、篩分效率高,用于再磨工藝中的篩分分級能有效控制粒度及提質降雜。這些高效選礦技術的出現為工藝改造提供了有利的條件。

A一款智能化超純特細磁鐵精粉生產工藝及系統(公告號201210185961.5),可將超純特細磁鐵精粉質量最終提高到70%品位以上。也可將弱磁性鐵礦,通過無極變頻淘洗精選機(專利號201220169771.X)、高場強復式脈動預磁器(專利號201220169774.3),以及智能化超純特細磁鐵精粉生產工藝解決。這樣,選礦廠通過技術改造,品位提高了,產量增加了,尾礦干排了。干尾排礦新工藝可將尾礦合理利用,變廢為寶,再造價值。由此可見,磁選新技術和干尾排礦新工藝不僅可以解決國際性的選礦難題,更可喜的是給鐵礦選礦廠創造了更多的經濟效益,同時也減少了環境污染。我們用先進的工藝理念,在國內許多選鐵廠做了技術改造,基本上鐵精粉的品位都達到了70%以上。

B根據國內煤炭資源較發達,方法較簡單,從經濟價值方面考慮,用煤作為還原劑成本較低。所以用煤還原法是國內首選的直接還原鐵生產工藝。

直接還原鐵(海綿鐵)是氧化鐵磷或精鐵粉在爐內經低溫還原形成的低碳多孔狀物質。其化學成分穩定,雜質含量少,主要用作電爐煉鋼的原料,也可作為轉爐煉鋼的冷卻劑,如果經二次還原還可供粉末冶金用。

我國還原海綿鐵發展較快,已廣泛用于煉鋼、鑄造、鐵合金等。還原法制取海綿鐵價格低廉,其性能可滿足煉鋼、鑄造、鐵合金等行業的要求,還原海綿鐵壓塊已成為一種重要的金屬資源。

在工業上應用較多的有鐵磷還原法、鐵精礦粉還原法等,即將軋鋼氧化鐵磷或精礦粉經金屬屑壓塊機壓制成塊后,裝入焙燒管進窯焙燒,生產出優質還原海綿鐵。

C海綿鐵較廢鋼在回爐使用中有以下特點:

①化學成分穩定,有效稀釋鋼中殘余和夾雜金屬元素含量,改善鋼的質量;

PS有害元素含量低,可縮短精煉時間;

③減少裝料次數、減少停電作業和熱損失,熔化速度快、電耗低,可提高效率、降低成本;

④熔化期中,供電作業穩定,允許大功率供電、噪音低、煙塵少、工作環境好;

⑤使用成本低廉,經濟效益高。

D煤炭清潔利用-近零排放-洗精煤-重介質洗煤-選煤用磁鐵礦粉

主要結論本項目是采用超純特細磁鐵精粉先進工藝技術生產,在工藝上可以達到降低物耗能耗、減少粉塵排放以達到近零排放的目的,見效快,工藝技術可靠性高,具有較強的市場競爭能力,“三廢”治理合理可行,經濟效益和環境效益顯著。

超純特細磁鐵精粉應用,嚴格按照中華人民共和國煤炭行業標準*MT/T1017-2007生產的特細優質鐵精粉的廣泛應用。

重介質洗煤基本原理:

1)重介質選煤

任何重力分選過程,都是在一定的介質中進行。若所使用的分選介質其密度大于1g/cm3時這種介質稱為重介質。煤炭在該介質中分選,稱重介質選煤。

重介質選煤的特點分選效率和分選精度都高于其他選煤方法;分選密度調節范圍寬;分選粒度范圍寬;適應性強;生產過程易于實現自動化,懸浮液密度、液位、黏度、磁性物含量等工藝參數能實現自動控制。

2)重介質洗煤基本原理

a重介質選煤

任何重力分選過程,都是在一定的介質中進行。若所使用的分選介質其密度大于1g/cm3時這種介質稱為重介質。煤炭在該介質中分選,稱重介質選煤。

b重介質選煤的特點

分選效率和分選精度都高于其他選煤方法;分選密度調節范圍寬;分選粒度范圍寬;適應性強;生產過程易于實現自動化,懸浮液密度、液位、黏度、磁性物含量等工藝參數能實現自動控制。

3)選煤過程常用的加重質

重介質選煤多采用磁鐵礦粉作為加重質,因用其配制的懸浮液密度范圍寬,完全能夠滿足分選各種煤炭使用,而且便于回收。

4)對磁鐵礦加重質的要求

重介質選煤多采用磁鐵礦粉作為加重質時,磁鐵礦粉的磁性物含量越高,加重質的回收再使用的數量越大,介質消耗少,生產費用可有所降低。還有加重質粒度越細,懸浮液密度也越穩定,在懸浮液中為起穩定作用所需摻入的煤泥量也相應減少,懸浮液密度的真實性越高,分選效率也會越佳。我國設計規范規定,用磁鐵礦粉做加重質時,其磁性物含量應在95%以上,密度在4.5g/cm3以上,對加重質粒度的要求是,-325目篩下物含量在50%95%范圍內。磁鐵礦粉又稱四氧化三鐵,化學式Fe3O4,常稱“磁性氧化鐵”,是具有磁性的黑色晶體。可以看成是氧化亞鐵和氧化鐵組成的化合物。因在四氧化三鐵的晶體里存在著兩種不同價態的離子,其中三分之一是Fe2+,三分之二是Fe3+,是一種復雜的化合物。它不溶于水,也不能與水反應。與酸反應,不溶于堿。主要用于制底漆和面漆,用于電子工業的磁性材料,也用于建筑工業的防銹劑。四氧化三鐵還可做顏料和拋光劑。特制的四氧化三鐵可做錄音磁帶和電信器材。四氧化三鐵還是導體,因為在磁鐵礦中由于Fe2+Fe3+在八面體位置上基本上是無序排列的,電子可在鐵的兩種氧化態間迅速發生轉移,所以四氧化三鐵固體具有優良的導電性。還可以通過某些化學反應,比如使用亞硝酸鈉等等,使鋼鐵表面生成一層致密的四氧化三鐵,用來防止或減慢鋼鐵的銹蝕,例如槍械、鋸條等表面的發藍、發黑。俗稱“烤藍”,利用天然磁鐵礦石經破碎、研磨、磁選、分級等工藝處理,生產出45μm325目)的干燥磁鐵礦粉,可供應多種行業,如耐高溫材料、涂料、油漆、防腐添加劑等。

5)重介質選煤

重介質選煤的基本原理是阿基米德原理,即浸沒在液體中的顆粒所受到的浮力等于顆粒所排開的同體積的液體的重量。因此,如果顆粒的密度大于懸浮液密度(ρ),則顆粒將下沉;小于ρ時,顆粒上浮;等于ρ時,顆粒處于懸浮狀態。當顆粒在懸浮液中運動時,除受到重力和浮力外,還將受到懸浮液體的阻力作用。對最初相對懸浮液做加速度運動的顆粒,最終將以其末速度相對懸浮運動。顆粒越大,相對速度越大,分選速度越快、分選效率越高。可見重介質選煤是嚴格按密度分選的,顆粒粒度和形狀只影響分選的速度,這也就是重介質選煤之所以是所有重力選煤方法中效率最高的原因。重液由于價格昂貴,回收復雜、困難,在工業上沒有應用。目前國內外普遍采用磁鐵礦粉與水配置的懸浮液作為選煤的分選介質。

6)選煤的意義其目的在于除去煤中雜質,降低灰分,提高煤炭質量,適應用戶需求;把煤炭分成不同質量、規格的產品、用戶需求的產品,以便有效地、合理地利用煤炭,節約煤能源;除去煤中矸石,減少無效運輸,同時為綜合利用煤矸石創造條件;去除煤中黃鐵礦,減少燃煤對大氣的污染,同時為回收硫提供條件。

7)重介質法選煤的工藝重力選煤,主要是利用煤和矸石的密度差異進行分選的方法,其中廣泛采用的方法為重介質法。

重介質分選:分選介質由磁鐵礦、煤泥、水配制成的重懸浮液(通常稱為懸浮液或重質),此懸浮液的密度與分選密度有關,煤和矸石在此懸浮液中借助于重力和離心力分開。

二、超純特細磁鐵精粉的生產過程和工藝

一種超純特細磁鐵精粉的生產方法,包括如下過程:

將原礦破碎至預設粒度值以下;

將破碎后的原礦加水成為礦漿,對礦漿進行篩分,得到粗精礦礦漿和中礦礦漿;

將粗精礦礦漿進行一段分選,得品位為48%65%的精礦礦漿和尾礦礦漿;

將品位為48%65%的精礦礦漿進行二段分選,得品位為66.5%70%的精礦礦漿和尾礦礦漿;

將品位為66.5%70%的精礦礦漿進行濃縮脫水、過濾干燥,得含水量<10%的精礦粉。

進一步地,所述預設粒度值為10mm

進一步地,將破碎后的原礦加水成為礦漿,對礦漿進行篩分,得到粗精礦礦漿和中礦礦漿的步驟具體為:

將破碎后的原礦加水成為礦漿,對礦漿進行篩分,分別篩分出粒度<4mm的粗精礦礦漿和粒度≥4mm的中礦礦漿;

將粒度≥4mm的中礦礦漿進行球磨,球磨后再次進行篩分,再次分別選出粒度<4mm的粗精礦礦漿和粒度≥4mm的中礦礦漿。

進一步地,將粗精礦礦漿進行一段分選,得到品位為48%65%的精礦礦漿和尾礦礦漿的步驟具體為:

將粒度<4mm的粗精礦礦漿進行一段磁選,分別選出品位為40%的精礦礦漿和尾礦礦漿;

將品位為40%的精礦礦漿進行一段篩選,分別選出品位為43%45%的精礦礦漿和中礦礦漿;

將品位為43%45%的精礦礦漿進行一段淘洗精選,分別選出品位為48%65%的精礦礦漿和尾礦礦漿。

進一步地,將品位為48%65%的精礦礦漿進行二段分選,得到品位為66.5%70%的精礦礦漿和尾礦礦漿的步驟具體為:

將品位為48%65%的精礦礦漿進行二段磁選,分別選出品位為66%68%的精礦礦漿和尾礦礦漿;

將品位為66%68%的精礦礦漿進行二段篩選,分別選出品位為66.5%69%的精礦礦漿和中礦礦漿;

將品位為66.5%69%的精礦礦漿進行二段淘洗精選,分別選出品位為66.5%70%的精礦礦漿和尾礦礦漿。

進一步地,將品位為66.5%70%的精礦礦漿進行濃縮脫水、過濾干燥,得含水量<10%的精礦粉的步驟具體為:

將品位為66.5%70%的精礦礦漿進行濃縮脫水,得含水量<60%的精礦礦漿;

將含水量<60%的精礦礦漿進行過濾干燥,得含水量<10%的精礦粉。

進一步地,本超純鐵精粉的生產方法還包括如下步驟:

將全部中礦礦漿進行脫水磁選,當濃度≥60%后進行球磨,球磨后的中礦礦漿再次進行一段篩選。

進一步地,本超純鐵精粉的生產方法還包括如下步驟:

將全部尾礦礦漿進行充磁預磁,然后進行脫水磁選,脫水磁選后再次進行一段淘洗精選。

一種超純特細磁鐵精粉的生產系統,包括:

破碎機,用于破碎原礦,所述破碎機的排料中粒度<4mm的含量占總排料量的30%60%;〖LQ    

直線振動篩,用于篩分礦漿,與所述破碎機連接;

球磨機,用于將篩分出的中礦礦漿進行球磨,與所述直線振動篩連接;

一段磁選機,所述一段磁選機的磁場強度調整范圍為04000奧斯特,與所述直線振動篩連接;

一段高頻篩,所述一段高頻篩的篩分細度為320目以下且篩分效率75%以上,與所述一段磁選機連接;

一段精選機,所述一段精選機的磁場強度調整范圍為010000奧斯特,與所述一段高頻篩連接;

二段磁選機,所述二段磁選機的磁場強度調整范圍為03000奧斯特,與所述一段精選機連接;

二段高頻篩,所述二段高頻篩的篩分細度為320目以下且篩分效率75%以上,與所述二段磁選機連接;

二段精選機,所述二段精選機的磁場強度調整范圍為010000奧斯特,與所述二段高頻篩連接;

濃縮磁選機,所述濃縮磁選機的磁場強度調整范圍為4000奧斯特以上,用于將礦漿進行濃縮脫水,與所述二段精選機連接;

過濾機,用于將礦漿進行過濾干燥,與所述濃縮磁選機連接。進一步地,本超純鐵精粉的生產系統還包括:

脫水磁選機,用于將中礦礦漿進行脫水磁選,分別與所述直線振動篩、所述一段高頻篩和所述二段高頻篩連接;

預磁器,用于將尾礦礦漿進行充磁預磁,分別與所述一段磁選機、所述一段精選機、所述二段磁選機和所述二段精選機連接;

回掃機,分別與所述預磁器和所述一段精選機連接。

三、一種超純特細磁鐵精粉的生產方法及系統的有益效果

1)一種超純特細磁鐵精粉的生產方法和生產系統簡單,只包括原礦破碎、礦漿篩分、一段分選、二段分選和濃縮脫水、過濾干燥,縮短了工藝,簡化了流程,同時獲得的鐵精粉的品位為66.5%70%,產品質量穩定,并且完全采用物理生產的方法,有利于保護環境。

2)一種超純特細磁鐵精粉的脫水磁選機將中礦礦漿進行脫水磁選,預磁器將尾礦礦漿進行充磁預磁,回掃機將充磁預磁后的尾礦礦漿進行磁選,磁選之后的中礦礦漿或尾礦礦漿再次與新的礦漿進行超純鐵精粉的生產,從而使原礦得到充分利用。

四、一種超純特細磁鐵精粉的生產方法及系統的優點

1)將破碎后的原礦加水成為礦漿,對礦漿進行篩分,得到粒度<4mm的粗精礦礦漿和粒度≥4mm的中礦礦漿,在將粗精礦礦漿與中礦礦漿篩分后,只對中礦礦漿進行球磨,一方面可以避免將粗精礦礦漿磨的過細造成過磨泥化;另一方面也提高了球磨空間的利用率,提高了工作效率。

2)一種超純特細磁鐵精粉的生產方法和生產系統簡單,只包括原礦破碎、礦漿篩分、一段分選、二段分選和濃縮脫水、過濾干燥五個步驟,并且原礦破碎的步驟可根據實際情況省略,縮短了工藝,簡化了流程,同時獲得的鐵精粉的品位為66.5%70%,產品質量穩定,并且完全采用物理生產的方法,有利于保護環境。

3)一種超純特細磁鐵精粉的脫水磁選機將中礦礦漿進行脫水磁選,預磁器將尾礦礦漿進行充磁預磁,回掃機將充磁預磁后的尾礦礦漿進行磁選,磁選之后的中礦礦漿或尾礦礦漿再次與新的礦漿進行超純鐵精粉的生產,從而使原礦得到充分利用。具體來說,在工藝流程中,有很多弱磁性礦物不易被磁選機選取,這些弱磁性礦物含鐵量高,選別不出來,白白跑掉,使尾礦量多,金屬回收率低,給企業造成很大浪費,因此對尾礦礦漿中的弱磁性礦物進行充磁預磁,進行磁選,有著非常大的意義。

總體來說,一種超純特細磁鐵精粉的生產方法和生產系統執行十六字方針,即多碎少磨、早拋少磨、多篩少磨、多選少磨。具體為多段篩分,多段精選,盡早拋掉雜質使礦漿中合格品及時進入下一流程,避免反復工作、避免過磨泥化。

五、結語

一種超純特細磁鐵精粉的生產方法及生產系統的研究成果與成功的實施案例,將會給我們的國家和社會帶來更多的經濟價值,也會使我們的國家更加繁榮富強,同時也將會在中國工業革命歷史上寫下新篇章。

中國的超貧磁鐵礦儲量很大,開發利用的前景也非常廣闊,用此工藝開發生產,用物理的方式富集磁鐵礦,達到超純特細磁鐵精粉,可用于洗煤作為重介質,將煤炭中的硫、磷等有害物質去除,將煤變成清潔的能源材料,達到近零排放的環保標準。另外,超純特細磁鐵精粉在經過還原工藝后成為粉末冶金的重要工業原料,可用于高鐵剎車片、食品氧化劑、氧化鐵紅、軟磁鐵氧體材料、永磁鐵氧體預燒料、合成氨催化劑等不可多得的稀有資源。主要用于制底漆和面漆,用于電子工業的磁性材料,也用于建筑工業的防銹劑,還可做顏料和拋光劑。可做錄音磁帶和電信器材,槍械、鋸條等表面的發藍、發黑,俗稱“烤藍”,耐高溫材料、涂料、油漆、防腐添加劑等。

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