El caolín cuenta con abundantes reservas en mi país, y las reservas geológicas probadas ascienden a unos 3.000 millones de toneladas, distribuidas principalmente en Guangdong, Guangxi, Jiangxi, Fujian, Jiangsu y otras regiones. Debido a las diferentes causas de su formación geológica, la composición y estructura del caolín varían según la zona de producción. El caolín es un silicato laminar de tipo 1:1, compuesto por octaedros y tetraedros. Sus componentes principales son SiO₂ y Al₂O₃. También contiene pequeñas cantidades de Fe₂O₃, TiO₂, MgO, CaO, K₂O y Na₂O, entre otros. El caolín posee excelentes propiedades físico-químicas y características de procesamiento, por lo que se utiliza ampliamente en la industria petroquímica, la fabricación de papel, materiales funcionales, recubrimientos, cerámica y materiales resistentes al agua. Con el avance de la ciencia y la tecnología modernas, los nuevos usos del caolín se expanden constantemente y comienzan a penetrar en campos de alta precisión y tecnología de vanguardia. El mineral de caolín contiene una pequeña cantidad (generalmente del 0,5 % al 3 %) de minerales de hierro (óxidos de hierro, ilmenita, siderita, pirita, mica, turmalina, etc.), que le dan color y afectan su sinterización. La blancura y otras propiedades limitan la aplicación del caolín. Por lo tanto, el análisis de su composición y la investigación sobre su tecnología de eliminación de impurezas son particularmente importantes. Estas impurezas coloreadas suelen tener propiedades magnéticas débiles y pueden eliminarse mediante separación magnética. La separación magnética es un método para separar partículas minerales en un campo magnético utilizando la diferencia magnética de los minerales. Para minerales débilmente magnéticos, se requiere un campo magnético fuerte de alto gradiente para la separación magnética.
Estructura y principio de funcionamiento del separador magnético de lodos de alto gradiente HTDZ
1.1 Estructura del separador magnético de alto gradiente para lodos electromagnéticos
La máquina se compone principalmente de bastidor, bobina de excitación refrigerada por aceite, sistema magnético, medio de separación, sistema de refrigeración de la bobina, sistema de lavado, sistema de entrada y descarga de mineral, sistema de control, etc.
Figura 1 Diagrama de estructura de un separador magnético de alto gradiente para lodos electromagnéticos
1- Bobina de excitación 2- Sistema magnético 3- Medio separador 4- Válvula neumática 5- Tubería de salida de pulpa
6-Escalera mecánica 7-Tubo de entrada 8-Tubo de descarga de escoria
1.2 Características técnicas del separador magnético de alto gradiente para lodos electromagnéticos HTDZ
◎Tecnología de refrigeración por aceitePara la refrigeración se utiliza aceite refrigerante totalmente sellado, el intercambio de calor se realiza mediante el principio de intercambio de calor aceite-agua y se emplea una bomba de aceite de transformador de disco de gran caudal. El aceite refrigerante presenta una rápida circulación, una gran capacidad de intercambio de calor, un bajo aumento de la temperatura de la bobina y una alta intensidad de campo magnético.
◎Tecnología de rectificación y estabilización de corrienteMediante el módulo rectificador, se consigue una salida de corriente estable y la corriente de excitación se ajusta según las características de los diferentes materiales para garantizar una intensidad de campo magnético estable y lograr el mejor índice de beneficio.
◎Tecnología de imanes físicos de alto rendimiento con cavidad blindada de gran tamañoUtilizar una armadura de hierro para envolver la bobina hueca, diseñar una estructura de circuito electromagnético adecuada, reducir la saturación de la armadura de hierro, reducir la fuga de flujo magnético y generar un campo magnético de alta intensidad en la cavidad de clasificación.
◎Tecnología de separación trifásica sólido-líquido-gasEl material en la cámara de separación está sometido a la flotabilidad, la gravedad y la fuerza magnética para lograr un efecto de beneficio adecuado en condiciones óptimas. La combinación de descarga de agua y alta presión de aire permite una limpieza más profunda del medio.
◎Nueva tecnología de materiales magnéticos conductores y magnéticos de acero inoxidable con púasEl medio de clasificación utiliza lana de acero, malla de diamante o una combinación de ambos. Este medio combina las características del equipo con la investigación y el desarrollo de acero inoxidable de alta permeabilidad y resistente al desgaste. El gradiente de inducción del campo magnético es grande, lo que facilita la captura de minerales magnéticos débiles, la remanencia es pequeña y el medio es más fácil de lavar al descargar el mineral.
1.3 Análisis del principio de funcionamiento del equipo y análisis de la distribución del campo magnético
1.3.1El principio de clasificación esEn la bobina blindada, se coloca una cierta cantidad de lana de acero inoxidable conductora magnéticamente (o metal expandido). Después de excitar la bobina, la lana de acero inoxidable conductora magnéticamente se magnetiza y se genera un campo magnético altamente desigual en la superficie, es decir, un campo magnético magnetizante de alto gradiente. Cuando el material paramagnético pasa a través de la lana de acero en el tanque de clasificación, recibirá una fuerza de campo magnético proporcional al producto del campo magnético aplicado y el gradiente del campo magnético, y será adsorbido en la superficie de la lana de acero, en lugar del material no magnético que pasa directamente al campo magnético. Fluye hacia el tanque de producto no magnético a través de la válvula y tubería no magnéticas. Cuando el material débilmente magnético recolectado por la lana de acero alcanza un cierto nivel (determinado por los requisitos del proceso), se detiene la alimentación del mineral. Se desconecta la fuente de alimentación de excitación y se eliminan los objetos magnéticos. Los objetos magnéticos fluyen hacia el tanque de producto magnético a través de la válvula y tubería magnéticas. Luego se realiza la segunda tarea y se repite este ciclo.
1.3.2Análisis de la distribución del campo magnético: Utilizar software avanzado de elementos finitos para simular rápidamente el mapa de nube de distribución del campo magnético, acortar el ciclo de diseño y análisis; adoptar un diseño optimizado para reducir el consumo de energía del equipo y los costos para el usuario; descubrir problemas potenciales antes de la fabricación del producto, aumentar la confiabilidad de los productos y proyectos; simular varios esquemas de prueba, reducir el tiempo y los gastos de las pruebas;
Características del movimiento de los minerales
2.1 Análisis del movimiento de materiales
El separador magnético de alto gradiente HTDZ es adecuado para la alimentación de bajo caudal al clasificar caolín. El equipo utiliza lana de acero inoxidable multicapa (o metal expandido) como medio de clasificación, lo que provoca que la trayectoria de las partículas de mineral sea irregular en las direcciones vertical y horizontal. El movimiento curvo de las partículas minerales se muestra en la Figura 1. Por lo tanto, extender el tiempo de recorrido y la distancia de los minerales en el área de separación ayuda a la adsorción completa de imanes débiles. Además, el caudal de la suspensión, la gravedad y la flotabilidad interactúan entre sí durante el proceso de separación. El efecto es mantener las partículas de mineral sueltas en todo momento, reducir la adhesión entre ellas y mejorar la eficiencia de la eliminación de hierro. Se obtiene un buen efecto de clasificación.
Figura 4. Diagrama esquemático del movimiento de los minerales.
1. Red de medios 2. Partículas magnéticas 3. Partículas no magnéticas.
2. La naturaleza del mineral en bruto y el proceso básico de beneficio.
2.1 Propiedades de un determinado material mineral de caolín en Guangdong:
Los minerales de ganga del caolín en una zona específica de Guangdong incluyen cuarzo, moscovita, biotita y feldespato, además de pequeñas cantidades de limonita roja. El cuarzo se concentra principalmente en el tamaño de grano +0,057 mm, mientras que el contenido de mica y feldespato se concentra en el tamaño de grano medio (0,02-0,6 mm). El contenido de caolinita y pequeñas cantidades de minerales oscuros aumenta gradualmente a medida que disminuye el tamaño de grano. La caolinita comienza a concentrarse en el tamaño -0,057 mm, y su concentración es notable en el tamaño -0,020 mm.
Tabla 1 Resultados del análisis multielemental del mineral de caolín%
2.2 Las principales condiciones de beneficio aplicables a la exploración experimental de muestras pequeñas
Los principales factores que afectan el proceso de separación magnética del separador magnético de lodos de alto gradiente HTDZ son el caudal de lodos, la intensidad del campo magnético de fondo, etc. En este estudio experimental se prueban las dos condiciones principales siguientes.
2.2.1 Caudal de la suspensión: Cuando el caudal es alto, el rendimiento del concentrado es mayor y su contenido de hierro también es alto; cuando el caudal es bajo, el contenido de hierro del concentrado es bajo y su rendimiento también es bajo. Los datos experimentales se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2. Resultados experimentales del caudal de la suspensión.
Nota: La prueba de caudal de la suspensión se realiza bajo las condiciones de un campo magnético de fondo de 1,25 T y una dosificación de dispersante del 0,25 %.
Figura 5. Correspondencia entre el caudal y el Fe2O3.
Figura 6. Correspondencia entre la velocidad del flujo y el blanco seco.
Considerando el costo de procesamiento en su conjunto, el caudal de la pulpa debe controlarse a 12 mm/s.
2.2.2 Campo magnético de fondo: La intensidad del campo magnético de fondo del separador magnético de lodos es consistente con la ley del índice de remoción de hierro de la separación magnética de caolín, es decir, cuando la intensidad del campo magnético es alta, el rendimiento del concentrado y el contenido de hierro del separador magnético son bajos, y la tasa de remoción de hierro es relativamente baja. Alta, buen efecto de remoción de hierro.
Tabla 3. Resultados experimentales del campo magnético de fondo.
Nota: La prueba del campo magnético de fondo se realiza bajo las condiciones de un caudal de lodo de 12 mm/s y una dosificación de dispersante del 0,25 %.
Cuanto mayor sea la intensidad del campo magnético de fondo, mayor será la potencia de excitación, mayor el consumo energético del equipo y mayor el coste unitario de producción. Teniendo en cuenta el coste del procesamiento, el campo magnético de fondo seleccionado se establece en 1,25 T.
Figura 7. Correspondencia entre la intensidad del campo magnético y el contenido de Fe2O3.
2.3 Selección del proceso básico de separación magnética
El objetivo principal del procesamiento del mineral de caolín es eliminar el hierro y purificarlo. Debido a la diferencia magnética de cada mineral, el uso de un campo magnético de alto gradiente para eliminar el hierro y purificar el caolín resulta eficaz, y el proceso es sencillo y fácil de implementar en la industria. Por lo tanto, se utiliza un separador magnético de lodos de alto gradiente, con una separación para partículas gruesas y otra para partículas finas, como parte del proceso de clasificación.
Producción industrial
3.1 Proceso de producción industrial de caolín
Para la eliminación de hierro del mineral de caolín en una zona específica de Guangdong, se utiliza una combinación de la serie HTDZ-1000 para formar un proceso de separación magnética de partículas gruesas y finas. El diagrama de flujo se muestra en la Figura 2.
3.2 Condiciones de producción industrial
3.2.1Clasificación del material: propósito principal1. Separe previamente las impurezas como cuarzo, feldespato y mica en el caolín mediante un ciclón de dos etapas, reduzca la presión del equipo posterior y clasifique el tamaño de partícula para cumplir con los requisitos del equipo posterior. 2. Dado que el medio de separación del separador magnético de lodos es lana de acero n.° 3, el tamaño de partícula debe ser inferior a 250 mallas para garantizar que no queden partículas en el medio de lana de acero y evitar que este se obstruya, lo que afectaría el índice de beneficio, el lavado del medio y la capacidad de procesamiento del equipo, etc.
3.2.2Condiciones de funcionamiento de la separación magnéticaEl flujo del proceso adopta una prueba gruesa y una fina, y un proceso de circuito abierto grueso y uno fino. Según el experimento de muestra, la fuerza del campo de fondo del separador magnético de lodos de alto gradiente para la operación de desbaste es de 0,7 T, el separador magnético de alto gradiente para la operación de selección es de 1,25 T, y se utiliza un separador magnético HTDZ-1000 para el desbaste de lodos. Equipado con un separador magnético de lodos seleccionados HTDZ-1000.
3.3 Resultados de la producción industrial
La producción industrial de caolín para la eliminación de hierro en un lugar determinado de Guangdong, la torta de muestra del producto producida por el separador magnético de alto gradiente de lodos HTDZ se muestra en la Figura 3, y los datos se muestran en la Tabla 2.
Torta 1: Es la torta de muestra de mineral crudo que ingresa al separador magnético de lodos de separación gruesa.
Pastel 2: Muestra de pastel seleccionada aproximadamente
Tarta 3, Tarta 4, Tarta 5: Muestras seleccionadas
Tabla 2. Resultados de la producción industrial (resultados del muestreo y la rotura de los pasteles a las 20:30 del 6 de noviembre).
Figura 3. Muestra de un pastel elaborado con caolín en un lugar determinado de Guangdong.
Los resultados de producción demuestran que el contenido de Fe2O3 del concentrado se puede reducir en aproximadamente un 50% mediante dos procesos de separación magnética de alto gradiente de la pulpa, y se puede obtener un buen efecto de eliminación de hierro.
应用案例
Fecha de publicación: 27 de marzo de 2021