O caulim possui reservas abundantes no meu país, com reservas geológicas comprovadas de cerca de 3 bilhões de toneladas, distribuídas principalmente em Guangdong, Guangxi, Jiangxi, Fujian, Jiangsu e outras regiões. Devido às diferentes formações geológicas, a composição e a estrutura do caulim variam de acordo com a região produtora. O caulim é um silicato em camadas do tipo 1:1, composto por octaedros e tetraedros. Seus principais componentes são SiO₂ e Al₂O₃. Contém também pequenas quantidades de Fe₂O₃, TiO₂, MgO, CaO, K₂O e Na₂O, entre outros. O caulim possui excelentes propriedades físico-químicas e características de processamento, sendo amplamente utilizado em petroquímica, fabricação de papel, materiais funcionais, revestimentos, cerâmica, materiais impermeabilizantes, etc. Com o avanço da ciência e da tecnologia modernas, as novas aplicações do caulim estão em constante expansão, começando a penetrar em áreas de alta precisão e tecnologia de ponta. O minério de caulim contém uma pequena quantidade (geralmente de 0,5% a 3%) de minerais de ferro (óxidos de ferro, ilmenita, siderita, pirita, mica, turmalina, etc.), que conferem coloração ao caulim e afetam sua sinterização. A brancura e outras propriedades limitam a aplicação do caulim. Portanto, a análise da composição do caulim e a pesquisa sobre tecnologias de remoção de impurezas são particularmente importantes. Essas impurezas coloridas geralmente possuem propriedades magnéticas fracas e podem ser removidas por separação magnética. A separação magnética é um método de separação de partículas minerais em um campo magnético, utilizando a diferença magnética entre os minerais. Para minerais fracamente magnéticos, é necessário um campo magnético forte e de alto gradiente para a separação magnética.
Estrutura e princípio de funcionamento do separador magnético de polpa de alto gradiente HTDZ
1.1 Estrutura do separador magnético eletromagnético de alta densidade para pastas líquidas
A máquina é composta principalmente por estrutura, bobina de excitação refrigerada a óleo, sistema magnético, meio de separação, sistema de resfriamento da bobina, sistema de lavagem, sistema de entrada e saída de minério, sistema de controle, etc.
Figura 1. Diagrama estrutural de um separador magnético de alto gradiente para pasta eletromagnética.
1- Bobina de excitação 2- Sistema magnético 3- Meio de separação 4- Válvula pneumática 5- Tubulação de saída da polpa
6-Escada rolante 7-Tubo de entrada 8-Tubo de descarga de escória
1.2 Características técnicas do separador magnético eletromagnético de alta lodo HTDZ
◎Tecnologia de refrigeração a óleoO resfriamento é feito por meio de óleo refrigerante totalmente selado, a troca de calor é realizada com base no princípio da troca de calor óleo-água e uma bomba de óleo de transformador de disco de grande vazão é adotada. O óleo refrigerante apresenta alta velocidade de circulação, forte capacidade de troca de calor, baixo aumento de temperatura da serpentina e alta intensidade de campo magnético.
◎Tecnologia de retificação e estabilização de correnteAtravés do módulo retificador, obtém-se uma saída de corrente estável, e a corrente de excitação é ajustada de acordo com as características de diferentes materiais para garantir uma intensidade de campo magnético estável e alcançar o melhor índice de beneficiamento.
◎Tecnologia de ímãs físicos blindados de alto desempenho com cavidade grandeUtilize uma blindagem de ferro para envolver a bobina oca, projete uma estrutura de circuito eletromagnético adequada, reduza a saturação da blindagem de ferro, diminua a fuga de fluxo magnético e forme um campo magnético de alta intensidade na cavidade de separação.
◎Tecnologia de separação trifásica sólido-líquido-gásO material na câmara de separação é submetido à flutuabilidade, à gravidade própria e à força magnética para alcançar um efeito de beneficiamento adequado sob condições apropriadas. A combinação de água de descarga e alta pressão de ar torna a lavagem do meio mais limpa.
◎Nova tecnologia de material magnético e condutor magnético de aço inoxidável com pontasO meio de triagem utiliza lã de aço, malha de losangos ou uma combinação de ambos. Este meio combina as características do equipamento com o aço inoxidável de alta permeabilidade e resistente ao desgaste, apresentando um grande gradiente de indução magnética, o que facilita a captura de minerais fracamente magnéticos, baixa remanência e maior facilidade de lavagem durante a descarga do minério.
1.3 Análise do princípio de funcionamento do equipamento e análise da distribuição do campo magnético
1.3.1O princípio de classificação éNa bobina blindada, coloca-se uma certa quantidade de lã de aço inoxidável (ou metal expandido) magneticamente condutora. Após a bobina ser excitada, a lã de aço inoxidável é magnetizada, gerando um campo magnético altamente desigual em sua superfície, ou seja, um campo magnético de magnetização de alto gradiente. Quando o material paramagnético passa pela lã de aço no tanque de triagem, ele recebe uma força magnética proporcional ao produto do campo magnético aplicado e do gradiente do campo magnético, sendo adsorvido na superfície da lã de aço. Em vez de o material não magnético passar diretamente pelo campo magnético, ele flui para o tanque de produto não magnético através da válvula e tubulação não magnéticas. Quando o material fracamente magnético coletado pela lã de aço atinge um determinado nível (determinado pelos requisitos do processo), a alimentação do minério é interrompida. A fonte de alimentação de excitação é desconectada e os objetos magnéticos são removidos. Os objetos magnéticos fluem para o tanque de produto magnético através da válvula e tubulação magnéticas. Em seguida, realiza-se a segunda etapa e o ciclo se repete.
1.3.2Análise da distribuição do campo magnéticoUtilizar software avançado de elementos finitos para simular rapidamente o mapa de distribuição do campo magnético, encurtando o ciclo de projeto e análise; adotar um projeto otimizado para reduzir o consumo de energia dos equipamentos e os custos para o usuário; descobrir problemas potenciais antes da fabricação do produto, aumentando a confiabilidade de produtos e projetos; simular diversos esquemas de teste, reduzindo o tempo e os custos de teste;
Características do movimento mineral
2.1 Análise do movimento do material
O separador magnético de alto gradiente HTDZ é adequado para baixas taxas de alimentação na triagem de caulim. O equipamento utiliza lã de aço inoxidável multicamadas (ou metal expandido) como meio de triagem, de modo que a trajetória das partículas de minério seja irregular nas direções vertical e horizontal. O movimento curvo das partículas minerais é mostrado na Figura 1. Portanto, prolongar o tempo e a distância de passagem dos minerais na área de separação contribui para a adsorção completa de ímãs fracos. Além disso, a vazão da polpa, a gravidade e a flutuabilidade interagem durante o processo de separação. O efeito é manter as partículas de minério soltas o tempo todo, reduzir a adesão entre elas e melhorar a eficiência da remoção de ferro, obtendo-se assim um bom resultado de triagem.
Figura 4. Diagrama esquemático do movimento mineral.
1. Rede de mídia 2. Partículas magnéticas 3. Partículas não magnéticas.
2. A natureza do minério bruto e o processo básico de beneficiamento.
2.1 Propriedades de um determinado material mineral de caulim em Guangdong:
Os minerais da ganga do caulim em uma determinada área de Guangdong incluem quartzo, muscovita, biotita e feldspato, além de pequenas quantidades de limonita vermelha. O quartzo é predominantemente encontrado em grãos com granulometria superior a 0,057 mm, enquanto o teor de mica e feldspato é maior em grãos de granulometria intermediária (0,02-0,6 mm). O teor de caulinita e de uma pequena quantidade de minerais escuros aumenta gradualmente com a diminuição da granulometria. A caulinita começa a se concentrar em grãos com granulometria inferior a 0,057 mm e atinge um nível de concentração significativa em grãos com granulometria inferior a 0,020 mm.
Tabela 1 Resultados da análise multielementar do minério de caulim (%)
2.2 As principais condições de beneficiamento aplicáveis à exploração experimental de pequenas amostras
Os principais fatores que afetam o processo de separação magnética do separador magnético de polpa de alto gradiente HTDZ são a vazão da polpa, a intensidade do campo magnético de fundo, etc. As duas condições principais a seguir são testadas neste estudo experimental.
2.2.1 Vazão da polpa: Quando a vazão é alta, o rendimento do concentrado é maior e seu teor de ferro também é alto; quando a vazão é baixa, o teor de ferro do concentrado é baixo e seu rendimento também é baixo. Os dados experimentais são mostrados na Tabela 2.
Tabela 2 Resultados experimentais da vazão da pasta
Nota: O teste de vazão da pasta foi realizado sob condições de um campo magnético de fundo de 1,25 T e uma dosagem de dispersante de 0,25%.
Figura 5 Correspondência entre a taxa de fluxo e o Fe2O3
Figura 6. Correspondência entre a velocidade do fluxo e o branco seco.
Considerando o custo do beneficiamento de forma abrangente, a vazão da polpa deve ser controlada em 12 mm/s.
2.2.2 Campo magnético de fundo: A intensidade do campo magnético de fundo do separador magnético de polpa está de acordo com a lei do índice de remoção de ferro da separação magnética de caulim, ou seja, quando a intensidade do campo magnético é alta, o rendimento do concentrado e o teor de ferro do separador magnético são baixos, e a taxa de remoção de ferro é relativamente baixa. Em campos magnéticos altos, o efeito de remoção de ferro é bom.
Tabela 3 Resultados experimentais do campo magnético de fundo
Nota: O teste de campo magnético de fundo é realizado sob as condições de uma taxa de fluxo da suspensão de 12 mm/s e uma dosagem de dispersante de 0,25%.
Como quanto maior a intensidade do campo magnético de fundo, maior a potência de excitação, maior o consumo de energia do equipamento e maior o custo unitário de produção, considerando o custo do beneficiamento, o campo magnético de fundo selecionado foi definido em 1,25 T.
Figura 7. Correspondência entre a intensidade do campo magnético e o teor de Fe2O3.
2.3 Seleção do processo básico de separação magnética
O principal objetivo do beneficiamento do minério de caulim é a remoção do ferro e a purificação do minério. Devido à diferença magnética de cada mineral, o uso de um campo magnético de alto gradiente para remover o ferro e purificar o caulim é eficaz, e o processo é simples e fácil de implementar na indústria. Portanto, um separador magnético de polpa de alto gradiente, com uma seção para frações grossas e outra para finas, é utilizado como processo de triagem.
Produção industrial
3.1 Processo de produção industrial de caulim
Para a remoção de ferro do minério de caulim em uma determinada área de Guangdong, utiliza-se uma combinação da série HTDZ-1000 para formar um processo de separação magnética grossa-fina. O fluxograma é mostrado na Figura 2.
3.2 Condições de produção industrial
3.2.1Classificação do material: finalidade principal1. Separar previamente as impurezas, como quartzo, feldspato e mica, presentes no caulim por meio de um ciclone de dois estágios, reduzindo a pressão para os equipamentos subsequentes e classificando o tamanho das partículas para atender aos requisitos dos equipamentos subsequentes. 2. Como o meio de separação do separador magnético de polpa é lã de aço nº 3, o tamanho das partículas deve ser inferior a 250 mesh para garantir que não haja partículas remanescentes no meio de lã de aço, evitando que este obstrua o meio e afete o índice de beneficiamento, a lavagem do meio e a capacidade de processamento do equipamento, etc.
3.2.2Condições de operação da separação magnéticaO fluxo do processo adota um teste de granulometria grossa e um de granulometria fina, seguido de um processo de circuito aberto com granulometria grossa e outro com granulometria fina. De acordo com o experimento de amostra, a intensidade do campo magnético de fundo do separador magnético de alta inclinação para a operação de granulometria grossa é de 0,7 T, enquanto a do separador magnético de alta inclinação para a operação de granulometria fina é de 1,25 T. Para a granulometria grossa, utiliza-se um separador magnético HTDZ-1000.
3.3 Resultados da produção industrial
A produção industrial de caulim para remoção de ferro em um determinado local em Guangdong, a amostra da torta de produto produzida pelo separador magnético de alto gradiente de lama HTDZ é mostrada na Figura 3, e os dados são mostrados na Tabela 2.
Bolo 1: É o bolo de amostra de minério bruto que entra no separador magnético de polpa para separação grosseira.
Pizza 2: Amostra de pizza selecionada aproximadamente
Torta 3, Torta 4, Torta 5: Amostras selecionadas
Tabela 2 Resultados da produção industrial (resultados da amostragem e quebra dos bolos às 20h30 do dia 6 de novembro)
Figura 3. Exemplo de bolo produzido com caulim em determinada região de Guangdong.
Os resultados da produção mostram que o teor de Fe2O3 no concentrado pode ser reduzido em cerca de 50% por meio de duas separações magnéticas de alto gradiente da lama, obtendo-se um bom efeito de remoção de ferro.
应用案例
Data da publicação: 27/03/2021