काओलिन से लौह निष्कासन और शुद्धिकरण में एचटीडीजेड उच्च प्रवणता स्लरी चुंबकीय विभाजक का औद्योगिक अनुप्रयोग

मेरे देश में काओलिन के प्रचुर भंडार हैं, और सिद्ध भूवैज्ञानिक भंडार लगभग 3 अरब टन है, जो मुख्य रूप से ग्वांगडोंग, ग्वांग्शी, जियांग्शी, फ़ुज़ियान, जियांग्सू और अन्य स्थानों में वितरित है। विभिन्न भूवैज्ञानिक संरचनाओं के कारण, विभिन्न उत्पादक क्षेत्रों से प्राप्त काओलिन की संरचना और बनावट भी भिन्न होती है। काओलिन एक 1:1 प्रकार का स्तरित सिलिकेट है, जो एक अष्टफलक और एक चतुष्फलक से बना होता है। इसके मुख्य घटक SiO2 और Al2O3 हैं। इसमें Fe2O3, TiO2, MgO, CaO, K2O और Na2O आदि की थोड़ी मात्रा भी होती है। काओलिन में कई उत्कृष्ट भौतिक और रासायनिक गुण और प्रक्रियात्मक विशेषताएं हैं, इसलिए इसका व्यापक रूप से पेट्रोकेमिकल्स, कागज निर्माण, कार्यात्मक सामग्री, कोटिंग्स, सिरेमिक, जलरोधी सामग्री आदि में उपयोग किया जाता है। आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, काओलिन के नए उपयोग लगातार बढ़ रहे हैं, और वे उच्च, सटीक और अत्याधुनिक क्षेत्रों में प्रवेश करने लगे हैं। काओलिन अयस्क में लौह खनिजों (लौह ऑक्साइड, इल्मेनाइट, सिडेराइट, पाइराइट, अभ्रक, टूमलाइन आदि) की थोड़ी मात्रा (आमतौर पर 0.5% से 3%) होती है, जो काओलिन को रंग देती है और इसके सिंटरिंग को प्रभावित करती है। सफेदी और अन्य गुण काओलिन के अनुप्रयोग को सीमित करते हैं। इसलिए, काओलिन की संरचना का विश्लेषण और इसकी अशुद्धियों को दूर करने की तकनीक पर शोध विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इन रंगीन अशुद्धियों में आमतौर पर कमजोर चुंबकीय गुण होते हैं और इन्हें चुंबकीय पृथक्करण द्वारा हटाया जा सकता है। चुंबकीय पृथक्करण खनिजों के चुंबकीय अंतर का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र में खनिज कणों को अलग करने की एक विधि है। कमजोर चुंबकीय खनिजों के लिए, चुंबकीय पृथक्करण के लिए उच्च-प्रवणता वाले मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है।

एचटीडीजेड उच्च प्रवणता स्लरी चुंबकीय विभाजक की संरचना और कार्य सिद्धांत

1.1 विद्युतचुंबकीय स्लरी उच्च प्रवणता चुंबकीय विभाजक की संरचना

यह मशीन मुख्य रूप से फ्रेम, तेल-शीतित उत्तेजना कॉइल, चुंबकीय प्रणाली, पृथक्करण माध्यम, कॉइल शीतलन प्रणाली, फ्लशिंग प्रणाली, अयस्क प्रवेश और निकास प्रणाली, नियंत्रण प्रणाली आदि से बनी होती है।

चित्र 1 विद्युत चुम्बकीय घोल के लिए उच्च प्रवणता चुंबकीय विभाजक का संरचना आरेख
1- उत्तेजना कुंडल 2- चुंबकीय प्रणाली 3- पृथक्करण माध्यम 4- वायवीय वाल्व 5- लुगदी निकास पाइपलाइन
6- एस्केलेटर 7- प्रवेश पाइप 8- स्लैग डिस्चार्ज पाइप

1.2 एचटीडीजेड विद्युत चुम्बकीय स्लरी उच्च प्रवणता चुंबकीय विभाजक की तकनीकी विशेषताएं
◎तेल शीतलन प्रौद्योगिकीइस प्रक्रिया में पूर्णतः सीलबंद शीतलन तेल का उपयोग किया जाता है। तेल-जल ऊष्मा विनिमय के सिद्धांत का उपयोग करके ऊष्मा विनिमय किया जाता है और एक उच्च प्रवाह क्षमता वाला डिस्क ट्रांसफार्मर तेल पंप लगाया जाता है। शीतलन तेल की परिसंचरण गति तीव्र होती है, ऊष्मा विनिमय क्षमता प्रबल होती है, कॉइल का तापमान कम बढ़ता है और चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति अधिक होती है।

◎वर्तमान सुधार और वर्तमान स्थिरीकरण प्रौद्योगिकीरेक्टिफायर मॉड्यूल के माध्यम से, स्थिर धारा आउटपुट प्राप्त किया जाता है, और स्थिर चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति सुनिश्चित करने और सर्वोत्तम लाभकारी सूचकांक प्राप्त करने के लिए विभिन्न सामग्रियों की विशेषताओं के अनुसार उत्तेजना धारा को समायोजित किया जाता है।
◎बड़े गुहा वाले बख्तरबंद उच्च-प्रदर्शन भौतिक चुंबक प्रौद्योगिकीखोखले कुंडल को लोहे के कवच से लपेटें, एक उचित विद्युत चुम्बकीय परिपथ संरचना डिजाइन करें, लोहे के कवच की संतृप्ति को कम करें, चुंबकीय प्रवाह रिसाव को कम करें और छँटाई गुहा में उच्च क्षेत्र शक्ति का निर्माण करें।
◎ठोस-तरल-गैस त्रि-चरण पृथक्करण प्रौद्योगिकीपृथक्करण कक्ष में मौजूद पदार्थ पर उत्प्लावन बल, स्वयं का गुरुत्वाकर्षण बल और चुंबकीय बल लागू होते हैं, जिससे उचित परिस्थितियों में उपयुक्त शोधन प्रभाव प्राप्त होता है। जल निकासी और उच्च वायु दाब का संयोजन माध्यम की सफाई को और भी प्रभावी बनाता है।

◎नई नुकीली स्टेनलेस स्टील चुंबकीय चालक और चुंबकीय सामग्री प्रौद्योगिकीछँटाई के लिए स्टील वूल, हीरे के आकार की जाली, या स्टील वूल और हीरे के आकार की जाली के संयोजन का उपयोग किया जाता है। यह माध्यम उपकरण की विशेषताओं और घिसाव-प्रतिरोधी उच्च पारगम्यता वाले स्टेनलेस स्टील के अनुसंधान और विकास को मिलाकर बनाया गया है। इसका चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण प्रवणता अधिक होता है, जिससे कमजोर चुंबकीय खनिजों को पकड़ना आसान होता है, अवशिष्ट चुंबकत्व कम होता है, और अयस्क को निकालते समय माध्यम को धोना आसान होता है।

1.3 उपकरण सिद्धांत विश्लेषण और चुंबकीय क्षेत्र वितरण विश्लेषण
1.3.1छँटाई का सिद्धांत यह हैबख्तरबंद कॉइल में, एक निश्चित मात्रा में चुंबकीय रूप से सुचालक स्टेनलेस स्टील वूल (या विस्तारित धातु) रखी जाती है। कॉइल को उत्तेजित करने पर, चुंबकीय रूप से सुचालक स्टेनलेस स्टील वूल चुम्बकित हो जाती है और इसकी सतह पर एक अत्यधिक असमान चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, जिसे उच्च-प्रवणता वाला चुंबकीय क्षेत्र कहा जाता है। जब पराचुंबकीय पदार्थ छँटाई टैंक में स्टील वूल से होकर गुजरता है, तो उसे लगाए गए चुंबकीय क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र प्रवणता के गुणनफल के समानुपाती चुंबकीय क्षेत्र बल प्राप्त होता है और वह सीधे चुंबकीय क्षेत्र से गुजरने वाले गैर-चुंबकीय पदार्थ के बजाय स्टील वूल की सतह पर अधिशोषित हो जाता है। यह गैर-चुंबकीय वाल्व और पाइपलाइन के माध्यम से गैर-चुंबकीय उत्पाद टैंक में प्रवाहित होता है। जब स्टील वूल द्वारा एकत्रित कमजोर चुंबकीय पदार्थ एक निश्चित स्तर (प्रक्रिया की आवश्यकताओं द्वारा निर्धारित) तक पहुँच जाता है, तो अयस्क की आपूर्ति बंद कर दी जाती है। उत्तेजना विद्युत आपूर्ति को डिस्कनेक्ट करके चुंबकीय वस्तुओं को बाहर निकाल दिया जाता है। चुंबकीय वस्तुएँ चुंबकीय वाल्व और पाइपलाइन के माध्यम से चुंबकीय उत्पाद टैंक में प्रवाहित होती हैं। फिर दूसरी प्रक्रिया की जाती है और यह चक्र दोहराया जाता है।

1.3.2चुंबकीय क्षेत्र वितरण विश्लेषणउन्नत परिमित तत्व सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र वितरण क्लाउड मानचित्र का त्वरित अनुकरण करें, डिज़ाइन और विश्लेषण के चक्र को छोटा करें; उपकरण की बिजली खपत और उपयोगकर्ता लागत को कम करने के लिए अनुकूलित डिज़ाइन अपनाएं; उत्पाद निर्माण से पहले संभावित समस्याओं का पता लगाएं, उत्पादों और परियोजनाओं की विश्वसनीयता बढ़ाएं; विभिन्न परीक्षण योजनाओं का अनुकरण करें, परीक्षण समय और खर्च कम करें;

खनिज संचलन विशेषताएँ

2.1 सामग्री संचलन विश्लेषण
एचटीडीजेड उच्च प्रवणता चुंबकीय विभाजक, काओलिन की छँटाई के लिए कम मात्रा में ईंधन भरने के लिए उपयुक्त है। यह उपकरण बहु-परत स्टेनलेस स्टील ऊन (या विस्तारित धातु) को छँटाई माध्यम के रूप में उपयोग करता है, जिससे अयस्क कणों का पथ ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज दिशाओं में अनियमित हो जाता है। खनिज कणों की वक्र गति चित्र 1 में दर्शाई गई है। इसलिए, पृथक्करण क्षेत्र में खनिजों के चलने का समय और दूरी बढ़ाने से कमजोर चुंबकों के पूर्ण अधिशोषण में सहायता मिलती है। इसके अलावा, पृथक्करण प्रक्रिया के दौरान घोल की प्रवाह दर, गुरुत्वाकर्षण और उत्प्लावन बल एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। इसका प्रभाव यह होता है कि अयस्क कण हर समय ढीली अवस्था में रहते हैं, अयस्क कणों के बीच आसंजन कम होता है और लौह निष्कासन की दक्षता में सुधार होता है, जिससे बेहतर छँटाई परिणाम प्राप्त होता है।
चित्र 4 खनिज संचलन का योजनाबद्ध आरेख

1. मीडिया नेटवर्क 2. चुंबकीय कण 3. गैर-चुंबकीय कण।

2. कच्चे अयस्क की प्रकृति और लाभकारीकरण की मूल प्रक्रिया
2.1 ग्वांगडोंग में पाए जाने वाले एक विशिष्ट काओलिन खनिज पदार्थ के गुणधर्म:
गुआंगडोंग के एक विशेष क्षेत्र में पाए जाने वाले काओलिन के गैंग खनिज में क्वार्ट्ज, मस्कोवाइट, बायोटाइट और फेल्डस्पार के साथ-साथ थोड़ी मात्रा में लाल और लिमोनाइट भी शामिल हैं। क्वार्ट्ज मुख्य रूप से +0.057 मिमी आकार के कणों में प्रचुर मात्रा में पाया जाता है, अभ्रक और फेल्डस्पार खनिजों की मात्रा मध्यम आकार के कणों (0.02-0.6 मिमी) में अधिक होती है, और काओलिनाइट और थोड़ी मात्रा में गहरे रंग के खनिजों की मात्रा कणों के आकार घटने के साथ धीरे-धीरे बढ़ती जाती है। काओलिनाइट की प्रचुरता -0.057 मिमी आकार से शुरू होती है और -0.020 मिमी आकार पर स्पष्ट रूप से अधिक हो जाती है।
तालिका 1 काओलिन अयस्क के बहु-तत्व विश्लेषण के परिणाम%

2.2 छोटे नमूने के प्रायोगिक अन्वेषण के लिए लागू होने वाली मुख्य लाभकारी शर्तें
एचटीडीजेड हाई ग्रेडिएंट स्लरी मैग्नेटिक सेपरेटर की चुंबकीय पृथक्करण प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक स्लरी प्रवाह दर, पृष्ठभूमि चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता आदि हैं। इस प्रायोगिक अध्ययन में निम्नलिखित दो मुख्य स्थितियों का परीक्षण किया गया है।
2.2.1 स्लरी प्रवाह दर: प्रवाह दर अधिक होने पर सांद्रण की उपज अधिक होती है और उसमें लौह तत्व की मात्रा भी अधिक होती है; प्रवाह दर कम होने पर सांद्रण में लौह तत्व की मात्रा कम होती है और उसकी उपज भी कम होती है। प्रायोगिक आंकड़े तालिका 2 में दर्शाए गए हैं।

तालिका 2 स्लरी प्रवाह दर के प्रायोगिक परिणाम

नोट: स्लरी प्रवाह दर परीक्षण 1.25T के पृष्ठभूमि चुंबकीय क्षेत्र और 0.25% के विक्षेपणकारी खुराक की स्थितियों के तहत किया जाता है।

चित्र 5 प्रवाह दर और Fe2O3 के बीच संबंध

चित्र 6 प्रवाह वेग और शुष्क सफेदी के बीच संबंध दर्शाता है।

संवर्धन लागत को समग्र रूप से ध्यान में रखते हुए, घोल की प्रवाह दर को 12 मिमी/सेकंड पर नियंत्रित किया जाना चाहिए।
2.2.2 पृष्ठभूमि चुंबकीय क्षेत्र: स्लरी चुंबकीय विभाजक की पृष्ठभूमि चुंबकीय क्षेत्र तीव्रता, काओलिन चुंबकीय पृथक्करण के लौह निष्कासन सूचकांक के नियम के अनुरूप है, अर्थात्, जब चुंबकीय क्षेत्र तीव्रता अधिक होती है, तो चुंबकीय विभाजक की सांद्र उपज और लौह सामग्री दोनों कम होती हैं, और लौह निष्कासन दर अपेक्षाकृत कम होती है, जिससे लौह निष्कासन का अच्छा प्रभाव प्राप्त होता है।
तालिका 3 पृष्ठभूमि चुंबकीय क्षेत्र के प्रायोगिक परिणाम

नोट: पृष्ठभूमि चुंबकीय क्षेत्र परीक्षण 12 मिमी/सेकंड की स्लरी प्रवाह दर और 0.25% के डिस्पर्सेन्ट डोज़ेज की स्थितियों के तहत किया जाता है।
पृष्ठभूमि चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता जितनी अधिक होगी, उत्तेजना शक्ति उतनी ही अधिक होगी, उपकरण की ऊर्जा खपत उतनी ही अधिक होगी और इकाई उत्पादन लागत भी उतनी ही अधिक होगी। प्रसंस्करण लागत को ध्यान में रखते हुए, चयनित पृष्ठभूमि चुंबकीय क्षेत्र 1.25T निर्धारित किया गया है।

चित्र 7 चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता और Fe2O3 की मात्रा के बीच संबंध दर्शाता है।

2.3 चुंबकीय पृथक्करण की मूल प्रक्रिया का चयन
काओलिन अयस्क के संवर्धन का मुख्य उद्देश्य लौह तत्व को अलग करना और उसे शुद्ध करना है। प्रत्येक खनिज के चुंबकीय अंतर के अनुसार, लौह तत्व को अलग करने और काओलिन को शुद्ध करने के लिए उच्च प्रवणता चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग प्रभावी है, और यह प्रक्रिया सरल है और उद्योग में इसे लागू करना आसान है। इसलिए, छँटाई प्रक्रिया के लिए एक उच्च प्रवणता स्लरी चुंबकीय विभाजक का उपयोग किया जाता है, जिसमें एक मोटा और एक महीन विभाजक होता है।

औद्योगिक उत्पादन

3.1 काओलिन की औद्योगिक उत्पादन प्रक्रिया
ग्वांगडोंग के एक विशिष्ट क्षेत्र में काओलिन अयस्क से लौह पृथक्करण के लिए, एचटीडीजेड-1000 श्रृंखला के संयोजन का उपयोग करके एक मोटे-बारीक चुंबकीय पृथक्करण प्रक्रिया बनाई जाती है। इसका प्रवाह चार्ट चित्र 2 में दर्शाया गया है।

3.2 औद्योगिक उत्पादन की स्थितियाँ
3.2.1सामग्री वर्गीकरण: मुख्य उद्देश्य1. दो-चरणीय चक्रवात के माध्यम से काओलिन में मौजूद क्वार्ट्ज, फेल्डस्पार और अभ्रक जैसी अशुद्धियों को पहले से ही अलग कर लें, जिससे बाद के उपकरणों का दबाव कम हो और कणों का आकार बाद के उपकरणों की आवश्यकताओं के अनुरूप वर्गीकृत हो सके। 2. चूंकि स्लरी मैग्नेटिक सेपरेटर का पृथक्करण माध्यम 3# स्टील वूल है, इसलिए कणों का आकार 250 मेश से कम होना चाहिए ताकि स्टील वूल माध्यम में कोई कण शेष न रह जाए और स्टील वूल माध्यम अवरुद्ध न हो, जिससे शोधन सूचकांक, माध्यम धुलाई और उपकरण की प्रसंस्करण क्षमता आदि प्रभावित न हो।

3.2.2चुंबकीय पृथक्करण की परिचालन स्थितियाँप्रक्रिया प्रवाह में एक मोटे और एक बारीक परीक्षण तथा एक मोटे और एक बारीक ओपन सर्किट प्रक्रिया को अपनाया गया है। नमूना प्रयोग के अनुसार, रफिंग ऑपरेशन के लिए उच्च-ग्रेडिएंट स्लरी मैग्नेटिक सेपरेटर की पृष्ठभूमि क्षेत्र शक्ति 0.7T है, चयन ऑपरेशन के लिए उच्च-ग्रेडिएंट मैग्नेटिक सेपरेटर की पृष्ठभूमि क्षेत्र शक्ति 1.25T है, और रफिंग स्लरी के लिए HTDZ-1000 मैग्नेटिक सेपरेटर का उपयोग किया जाता है। चयनित स्लरी मैग्नेटिक सेपरेटर में HTDZ-1000 लगा हुआ है।

3.3 औद्योगिक उत्पादन परिणाम
ग्वांगडोंग में एक निश्चित स्थान पर लौह निष्कासन के लिए काओलिन के औद्योगिक उत्पादन में, एचटीडीजेड स्लरी हाई ग्रेडिएंट मैग्नेटिक सेपरेटर द्वारा उत्पादित उत्पाद नमूना केक को चित्र 3 में दिखाया गया है, और डेटा तालिका 2 में दिखाया गया है।

केक 1: यह कच्चे अयस्क का नमूना केक है जो मोटे पृथक्करण घोल चुंबकीय विभाजक में प्रवेश करता है।
पाई 2: मोटे तौर पर चयनित नमूना पाई
पाई 3, पाई 4, पाई 5: चयनित नमूने

तालिका 2 औद्योगिक उत्पादन के परिणाम (6 नवंबर को रात 8:30 बजे नमूने लेने और केक तोड़ने के परिणाम)

चित्र 3 ग्वांगडोंग के एक विशेष स्थान पर काओलिन से निर्मित केक का एक नमूना।

उत्पादन परिणामों से पता चलता है कि घोल के दो उच्च-ग्रेडिएंट चुंबकीय पृथक्करण के माध्यम से सांद्रण में Fe2O3 की मात्रा को लगभग 50% तक कम किया जा सकता है, और लौह निष्कासन का अच्छा प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है।

应用案例