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| 旋流器在非金屬礦加工過(guò)程中的應用 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-11-26 10:55:38 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）非金屬礦種類(lèi)繁多，用途廣泛，比如菱鎂礦、高鋁礬土及石墨可以作為耐火材料；螢石不僅可以作為裝飾品，同樣具有其他多種用途，可以作為制取氟化合物的原料，又由于其熔點(diǎn)低而廣泛用于煉鋼、有色金屬冶煉、航天等工業(yè)；高嶺土、陶瓷土則可以用來(lái)制作陶瓷；石英巖、石英砂等則可以作為玻璃硅質(zhì)原料。伴隨著(zhù)高新技術(shù)材料產(chǎn)業(yè)及建材、塑料、化工等產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，我國非金屬礦及其礦物材料加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，加工技術(shù)取得了顯著(zhù)進(jìn)步，加工裝備與世界先進(jìn)水平的差距不斷縮小。
旋流器作為一種高效率的分級、濃縮、脫泥設備，在非金屬材料加工過(guò)程中被廣泛應用，具有結構簡(jiǎn)單、便于制造維護、處理量大、分級效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。旋流器依靠離心沉降進(jìn)行分離，將需分離的兩相混合液以一定的壓力從旋流器圓筒段上部的進(jìn)料口送入，從而在旋流器內部形成強烈的旋轉運動(dòng)。由于輕相和重相的力度差異和粗細顆粒之間的粒度差異，所受的離心力和流體拽力的大小不同，大部分的輕相（或細顆粒）通過(guò)旋流器溢流管排出，重相（或粗顆粒）則從旋流器底流口排出，如圖1所示。
 海王旋流器有限公司生產(chǎn)的旋流器，由于其分離效率高、濃縮效果好、使用壽命長(cháng)、持續改進(jìn)快，技術(shù)支持優(yōu)等特點(diǎn)，在非金屬礦加工行業(yè)中得到廣大認可。為了提高旋流器的分級效率及分級精度，海王旋流器有限公司在傳統旋流器的基礎上對旋流器結構進(jìn)行了優(yōu)化，采用“專(zhuān)利改進(jìn)型漸開(kāi)線(xiàn)進(jìn)料口”、“進(jìn)料管由圓漸變?yōu)榉?rdquo;、“專(zhuān)利厚壁溢流管”、“雙錐體和多錐體的復合”、“合理的柱錐段長(cháng)度比例”等結構，保證了旋流器內部流場(chǎng)的平穩；而為了延長(cháng)旋流器的使用壽命，海王公司采用聚氨酯、HRT耐磨橡膠、高鋁陶瓷、KM復合材料、NM材料等多種耐磨材料組合制作，實(shí)現旋流器整機工作時(shí)間長(cháng)，維護量小。
1、旋流器在高嶺土分級中的應用
高嶺土是一族粘土礦物的總稱(chēng)，其基本組成為高嶺石組和多水高嶺石組，主要由高嶺石、埃洛石組成，含量可達90%以上，其次還有水云母，?；煊悬S鐵礦、褐鐵礦、銳鈦礦、石英、玉髓、明礬等，有時(shí)還有少量的有機質(zhì)。高嶺土具有可塑性、粘結性、燒結性及耐火性等優(yōu)良的工藝特性，所以被廣泛應用于陶瓷、造紙、橡膠、塑料和耐火材料等工業(yè)。
高嶺土原礦的加工工藝取決于原礦的性質(zhì)及產(chǎn)品的最終用途。在工業(yè)生產(chǎn)中應用的工藝有兩種：干法工藝和濕法工藝，若要得到高純優(yōu)質(zhì)高嶺土則需要使用濕法工藝。濕法工藝包括礦石準備、選礦加工和產(chǎn)品處理三個(gè)階段。準備階段包括配料、破碎和搗漿等作業(yè)。搗漿是將高嶺土原礦與水、分散劑混合在搗漿機內制漿，搗漿作業(yè)可使原礦分散，為選別作業(yè)制備適當細度的高嶺土礦漿，并同時(shí)去掉大粒的砂石。選礦階段可能包括水力分級、除砂、浮選、選擇性絮凝、磁選、化學(xué)處理(漂白)等作業(yè)，以除去不同的雜質(zhì)。除砂及水力分級作業(yè)中常用的旋流器有FX150-PU型、FX100-PU型、FX75-PU型、FX50-PU型、FX25-PU型及FX10-PU型。φ150型旋流器用于初步分級，隨著(zhù)分級步數增加，旋流器直徑遞減。
因高嶺土等粘土礦物屬微細顆粒，而高嶺石與石英、長(cháng)石等物料比重相近，故需選用φ25~150型的長(cháng)錐旋流器；對微細(5μm左右)高嶺土可選用φ10mm型旋流器。壓力的大小對旋流器分選效果影響最大，用于高嶺土分選一般采用0.20~0.35MPa。水力旋流器運作中，給礦壓力的波動(dòng)，會(huì )使旋流器的平衡狀態(tài)遭到破壞，嚴重地影響分選效果，需嚴格控制給礦壓力的穩定性。濃度的大小直接影響旋流器分選產(chǎn)品的粒度與濃度，一般旋流器給礦濃度不大于30%。各類(lèi)軟質(zhì)高嶺土選廠(chǎng)均已采用水力旋流器作為重選手段，將大量粗粒級石英、長(cháng)石等粒狀雜質(zhì)和比重較大的鐵、欽氧化礦物從高嶺土產(chǎn)品中分離出去，從而提高了高嶺土的純度，為進(jìn)一步深加工提供優(yōu)質(zhì)高嶺土。
海王公司生產(chǎn)的聚氨酯旋流器（PU型）已在多家高嶺土選別現場(chǎng)得以應用，比如廣西合浦某公司選用的有φ500、φ100、φ50、φ25四種規格，廣西北海某高嶺土公司現場(chǎng)選用的旋流器有φ150、φ75兩種規格。
2、 旋流器在鉀長(cháng)石加工中的應用
鉀長(cháng)石粉具有熔點(diǎn)低(1150±20℃)、熔融間隔時(shí)間長(cháng)、熔融粘度高等特點(diǎn)，廣泛應用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、電瓷等工業(yè)領(lǐng)域，其中在陶瓷領(lǐng)域的用量較大。陶瓷生產(chǎn)企業(yè)為了降低成本，一般均采購鉀長(cháng)石原料進(jìn)行選礦加工，生產(chǎn)成品鉀長(cháng)石粉。目前鉀長(cháng)石粉的生產(chǎn)工藝如圖2所示。
 由圖2所示工藝流程可知，旋流器在鉀長(cháng)石生產(chǎn)工藝中主要用于分級、入浮前脫泥、精礦濃縮脫水三個(gè)環(huán)節。各環(huán)節對旋流器的技術(shù)要求如下：
（1）分級
鉀長(cháng)石磨礦粒度較粗、且泥化越輕越好，一般要求分級粒度為60目-120目。由于旋流器分級粒度較細，因此分級設備一般采用分級機或分級篩，當分級粒度要求在120目可建議選用旋流器。河南某礦業(yè)公司選用的是FX350-GX型旋流器作為分級設備，廣東某長(cháng)石礦選用的是FX350-GX-S2型旋流器。
（2）浮選前脫泥
鉀長(cháng)石原礦一般含泥，并且在磨礦作業(yè)中也會(huì )生成次生泥，因此在進(jìn)入浮選前必須進(jìn)行脫泥處理（即使現場(chǎng)無(wú)浮選工藝，為了保證產(chǎn)品品質(zhì)，也需進(jìn)行脫泥處理），有些現場(chǎng)為了保證成品粒度，采用兩級旋流器脫泥工藝。脫泥粒度要求一般為325目—500目，旋流器進(jìn)料濃度一般為20~30%。脫泥旋流器一般選用FX100-PU-B或FX150-PU-B（FX150-GX-B），當物料粒度較粗時(shí)建議選用φ150旋流器，同時(shí)旋流器沉砂口徑配置一般較大，以避免堵塞。
（3）精礦脫水
鉀長(cháng)石精礦濃度一般為25%左右，直接進(jìn)入皮帶過(guò)濾機的話(huà)一方面濃度低、過(guò)濾效果不好，另一方面過(guò)濾機的投資及運行費用均較高，因此需采用旋流器對精礦漿進(jìn)行預濃縮處理。
根據對精礦產(chǎn)品的粒度要求情況，濃縮旋流器的溢流可直接拋掉、或進(jìn)入濃密機再次濃縮，濃縮旋流器的規格一般選用FX100-PU-B或FX150-PU-B（FX150-GX-B），在物料粒度較粗時(shí)，考慮選用φ150的規格，配置較大直徑的沉砂口，以防沉砂口堵塞。
海王公司以進(jìn)口原料及特殊配方生產(chǎn)制作的橡膠作為旋流器的內襯材料，具有優(yōu)異的耐磨性、強度及彈性，能夠耐受較高濃度兩相流的磨損。
3、 旋流器在碳化硅回收中的應用
目前，工業(yè)生產(chǎn)太陽(yáng)能電池基板時(shí)不斷排放出大量廢砂漿，這些砂漿中通常含有聚乙二醇、碳化硅以及貴重的硅屑粉。為了保證切割硅片的質(zhì)量和效率，在生產(chǎn)硅片過(guò)程中需使用大量的新鮮切割液同時(shí)排出大量的切割廢砂漿，這些砂漿中含有的碳化硅與硅具有很高的附加值，可以經(jīng)回收后循環(huán)使用。碳化硅的比重為3.2g/cm3，硅的比重為2.4g/cm3，由于二者的比重差異，碳化硅與硅的回收過(guò)程中，可以使用旋流器對二者進(jìn)行高效分離。旋流器用于碳化硅的回收，其設備工藝如圖3所示。
 此工藝從左到右共8個(gè)級別，原料與水由第4或者第5級旋流器給料，溢流向前洗滌，底流向后洗滌。由于不同公司物料性質(zhì)的不同，底流的具體走向需通過(guò)調試確定。該工藝，使用海王旋流器有限公司生產(chǎn)的FX50-PU-Ⅱ型旋流器，已在多個(gè)碳化硅分離現場(chǎng)獲得成功應用。工藝中，進(jìn)料質(zhì)量濃度約在15%~20%之間，工作壓力需要達到0.25~0.40MPa。當原料中碳化硅含量在在80%以上時(shí)，底流產(chǎn)品的最終碳化硅可以達到96.5%以上，碳化硅回收率可以達到90%以上。海王公司生產(chǎn)的聚氨酯旋流器（PU型）具有耐磨損、耐腐蝕、耐沖擊，使用壽命長(cháng)。
4、結語(yǔ)
旋流器在非金屬礦加工中的應用，不僅僅包括碳化硅、鉀長(cháng)石及高嶺土三種礦物，凡是存在粒度或者比重差異的物料，均可以考慮使用旋流器作為其分級、脫泥或濃縮設備。海王公司生產(chǎn)的旋流器，其分級效率及使用壽命，通過(guò)在多家非金屬礦生產(chǎn)加工現場(chǎng)的應用實(shí)踐，獲得了廣大用戶(hù)的
本文收錄在《第十五屆全國非金屬礦加工利用技術(shù)交流會(huì )會(huì )議論文集》內。
資料來(lái)源：威海市海王旋流器有限公司
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