GCG型干式电磁感应辊强磁选机在高纯石英砂生产中的应用.pdf

2 0 0 7 年第3 期 有色金属 选矿部分4 3 G C G 型干式电磁感应辊强磁选机在高纯石英砂 生产中的应用 冉红想，张振权 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要G C G 型干式电磁感应辊式强磁选机对于非金属矿物的提纯有显著效果。对于高纯石英砂的除铁提纯，在 磁场强度2 ．2 T 情况下可使M ，含量从0 ．0 0 2 0 ％降至0 ．0 0 0 2 ％以下。该机采用电磁激磁和自然风冷方式。具有磁场调节 范围大、性能稳定、节能环保等优点，可以分离出比磁化系数在1 ．9 x 1 0 - 7 至7 ．5 x 1 0 - t 、n 3 ／k g 范围内的多种矿物。 关键词感应辊；强磁选机；高纯石英砂；提纯 中图分类号T D 4 5 7文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 7 0 3 - 0 0 4 3 - 0 4 高纯石英砂是一种重要的工业原材料，其主要 成分是S i O ，广泛应用于半导体技术、电光源、光纤 通讯、S i O 薄膜材料、原子能国防科技尖端等方面， 随着国民经济的快速发展，国内对高纯石英砂的需 求量E l 益剧增，对其质量也提出了更高的要求。 用于生产高纯石英砂的石英在自然界分布极为 广泛，在沉积岩、变质岩和侵入岩 含伟晶岩 中均有 分布，大多数情况下石英中的气液包裹体以及晶格 中的杂质离子含量比较高，但目前只有低杂质及低 气液包裹体含量的石英才能生产出高纯石英砂。我 国的石英砂分布范围较广，如江苏、广西、云南等地 是高纯石英砂的重要产地。 高纯石英砂中除石英外，还含有长石、黏土、云 母及含铁矿物等杂质，其中F e 2 0 。含量是衡量高纯 石英砂产品等级的一个重要指标。虽然我国石英储 量丰富，但由于生产工艺和设备装备水平的落后，目 前工业上应用的超高纯的石英砂仍大多依赖进口。 为了解决高纯石英砂生产中铁含量一直偏高的难 题，从2 0 世纪九十年代初开始，北京矿冶研究总院 与江苏东海的高纯石英砂生产商共同合作，通过大 量的试验研究和多项技术改进，成功地将北京矿冶 研究总院研制的G C G 型干式电磁感应辊式强磁选 机应用于高纯石英砂的生产实践中，使高纯石英砂 中F e 2 0 3 含量从0 ．0 0 1 0 ％。0 ．0 0 2 0 ％降至0 ．0 0 0 2 ％以 下，其他杂质含量也显著降低。十几年来的生产实践 表明，各项指标均达到了世界领先水平，目前该系列 磁选机在国内高纯石英砂生产中得到广泛应用，给 众多企业带来了巨大的经济效益。 收稿日期2 0 0 6 - 1 1 - 2 0 作者简介冉红想 1 9 7 7 一 ，男，河南开封人，机械研究所工程师。 除了应用于高纯石英砂生产外，G C G 型干式电磁 感应辊式强磁选机还用于多种非金属矿物的提纯，如 海滨砂、蓝晶石、金红石、金刚石等，也广泛应用于选别 钛铁矿、锰矿、石榴石、钻土矿等弱磁性矿物。 1 基本结构、分选原理和主要技术参数 1 ．1 基本结构 G C G 型干式电磁感应辊强磁选机目前共有三 种类型单辊、垂直双辊和平行双辊。单辊只能完成 一次分选过程，垂直双辊可以在一台设备上连续完 成两次分选，相当于两台单辊串联起来，水平双辊相 当于两台单辊并行布置，主要用于提高处理能力。该 系列设备主要由线圈、磁轭、机架、感应辊、槽体和振 动给料器等部件组成，其中激磁方式采用电磁激磁， 冷却方式为自然风冷，具有磁场强度高、调节范围 大、节能环保等优点。图1 、图2 分别为单辊和垂直 双辊型强磁选机结构示意图。 1 ．2 分选原理 G C G 型干式电磁感应辊强磁选机的分选原理 如图3 所示，矿物从上部由振动给料器给入磁轭与 感应辊之问的工作间隙，在感应辊强的磁力作用下， 顺磁性矿物吸附在感应辊上，随着感应辊的转动被 带人接矿槽磁性产品区，而非磁性矿物几乎不改变 运动方向，直接进入接矿槽非磁性产品区，从而完成 了磁性矿物和非磁性矿物的分离。图4 表示了垂直 双辊的分选过程，与单辊不同的是，经上辊分选后的 非磁l 生矿物经过接矿槽进人下辊的工作间隙，由于 下辊比上辊磁感应强度更大，矿物再次得到分选，与 万方数据 4 4 有色金属 选矿部分2 0 0 7 年第3 期 4 2 图lG C G 型单感应辊强磁选机结构示意图图2G C G 型垂直双感应辊强磁选机结构示意图 F i g 1S k e t c ho fs t r u c t u r eo fG C G - t y p ed r ys i g l e F i g2 S k e t c ho fs t r u c t u r eo fG C G - t y p ed r yd o u b l e i n d u c e dr o l l e rh i g h - i n t e n s i t ye l e c t r o m a g n e t i c v e r t i c a li n d u c e dr o l l e rh i g h - i n t e n s i t ye l e c t r o m a g n e t i c s e p a r a t o rs e p a r a t o r 1 一振动给料器；2 - 感应辊装置；3 一激磁线圈；4 - 磁轭；5 一机架；6 一} 磁性矿物出口；7 - 磁性矿物出口 单辊相比分选精度更高，分选效果更好。 在高纯石英砂的分选过程中，工作间隙、分矿板 的角度、磁场强度及感应辊转速均对生产指标有显 著的影响，需要经过试验才能确定最佳的工艺条件。 一般来说，分离出磁性矿物的量较少，约占2 ％左右， 该部分产品均应作为废料来处理。 图3G C G 型单感应辊强磁选机分选原理 F i g3S e p a r a t i o np r i n c i p l eo fG C G - t y p ed r ys i g l e i n d u c e dr o l l e rh i g h - i n t e n s i t ye l e c t r o m a g n e t i cs e p a r a t o r 1 ．3 磁感应强度的影响因素及主要设备技术参数 1 ．3 ．1 影响强磁选机磁场强度的因素 G C G 干式感应辊强磁选机的工作间隙是影响 磁感应强度的主要因素，一般为3 7 m m ，分选较粗 的矿物时选用较大的工作间隙，而分选较细的矿物 时应选用较小的工作间隙，激磁电流与磁感应强度 4 图4G C G 型垂直双感应辊强磁选机分选原理 F i g4S e p a r a t i o np r i n c i p l eo fG C G - t y p ed r yd o u b l e v e r t i c a li n d u c e dr o l l e rh i g h - i n t e n s i t ye l e c t r o m a g n e t i c s e p a r a t o r 1 一给矿；2 - 分矿板；3 - 磁性矿物；4 - 非磁性矿物 万方数据 2 0 0 7 年第3 期冉红想等G C G 型干式电磁感应辊强磁选机在高纯石英砂生产中的应用 4 5 皇 倒 骥 趔 镱 镡 51 0 1 5 2 0 2 5 3 03 54 04 5 5 0 激磁电流，A 图5 激磁电流与磁感应强度的关系 F i g5 R e l a t i o no fe x c i t c Ic u r r e n ta n dm a g n e t i z i n g i n d u c t i o ni n t e n s i t y 的关系如图5 。 由图5 看出，在一定的工作间隙情况下，随着电 流强度的提高，磁感应强度迅速增加，当磁场达到一 定程度时 约2 ．2 T ，磁感应强度达到饱和状态，即使 再增加电流强度，磁感应强度的变化也很小。工作间 隙对磁感应强度有着重要的影响，工作间隙较小时， 随着电流强度的增加磁感应强度增加的很快，而较 大工作间隙时磁场增加要缓慢一些，因此，在不影响 处理能力的情况下，应尽量采用较小的工作间隙，这 样不仅可以提高磁场强度，还可以减少电能消耗。 1 ．3 ．2 主要设备技术参数 G C G 型干式电磁感应辊式强磁选机目前研制 表lG C G 型干式电磁感应辊式强磁选机主要设备 技术参数 T a b1 M a i np a r a m e t e r so fG C Gi n d u c e dm i l e rh i s h i n t e n s i t ye l e c t r o m a g n e t i cs e p a r a t o r 型号G C G - 撕G C G 2 0 1 3 0G C G 2 0 ／5 。蹴褊 感直{ 张度／姗1 5 03 0 05 0 07 5 07 5 0 感应辊缝／个 I1122 蝴强度，r - ．o 一2 ⋯．o z ⋯．o 一2 ．2 麓裟麓鬻 感应辊转速“r ．a - q5 0 - 1 0 0 5 0 1 0 05 0 1 0 05 0 - 1 0 05 0 - 1 0 0 给矿粒度／m m 1 ．5 2 ．0 2 ．0 2 ．0 2 ．0 给矿含水率，％ 1 l 1‘l l 强磁蝴悯肠 2 也心也也 处理量／ t p 0 ．0 5 - 0 ．2 0 ．I 一0 ．50 ．3 11 - 22 4 电机功率／k w I ．I2 ．23 ．0 3 ．O 2 台 3 ．O 2 台 激磁功率，k w1 ．21 ．51 ．83 ．63 ．6 出多种型号，均在工业生产中有大量应用，其主要设 备技术参数见表1 。 2 在高纯石英砂生产中的应用 随着半导体工业、光纤通讯的发展，对高品质石 英砂的要求也越来越高，加上水晶储量逐年减少，国 内外都面临着高品级石英砂的短缺问题。一般产品 质量指标要求为S i 0 2 ≥9 9 ．8 5 ％，F e 2 0 3 0 ．0 0 3 ％一 0 ．0 0 0 5 ％，产品粒度O ．1 2 5 ～0 ．4 5 m m ，不同等级的高纯 石英砂的纯度要求见表2 。 表2不同等级的高纯石英砂纯度要求 T a b2R e q u i r e m e n t so fv a r i e t i e so fh i g hg r a d eq u a r t zs a n d 高纯石英砂生产的一般原则流程为原矿一煅 烧一破碎一磁选I 一浮选一酸洗一烘干一磁选Ⅱ，如图6 所示。其中磁选的目的是除去原料中的磁性矿物，如 褐铁矿、钛铁矿、黄铁矿和石榴子石等，也可除去带 有磁性矿物包裹体的颗粒。浮选的主要目的是除去 石英砂中伴生的非磁性矿物，如云母、长石等。酸洗 是为了去除原料中的铝、铁等微量易溶杂质。 原矿 弱磁性矿物 成品精砂 图6 高纯石英砂生产的一般工艺流程 F i g6T h et e c h n o l o g i c a lf l o w s h e e to fh i s hg r a d e q u a r t zs a n d 以上流程中有两段磁选，其中第一段磁选一般 选用永磁筒式强磁选机，磁场强度在8 0 0 m T 万方数据 4 6 有色金属 选矿部分2 0 0 7 年第3 期 1 0 0 0 m T 之间，目的是除去物料中的强磁性矿物，以 避免影响下一步作业；第二段磁选为G C G 型强磁选 机，在高纯石英砂的生产过程中，为了获得比较稳定 的生产指标，通常均采用两段磁选．o 多年的生产实践表明，对经过处理后的石英砂 进行干式强磁选，用G C G 型干式电磁感应辊式强磁 选机一次分选就能将F e 2 0 ，含量从0 ．0 0 1 5 ％一 0 ．0 0 2 0 ％降至0 ．0 0 0 4 ％以下，两次分选可获得F e 2 0 3 含量0 ．0 0 0 2 ％的超纯石英砂。目前该类型磁选机已获 得了广泛的应用，仅江苏东海地区就有数十台。 3 结论 1 ．G C G 型干式电磁感应辊式强磁选机磁场强 度可达2 ．2 T ，对于高纯石英砂的除铁提纯有着显著 的效果，可使F e 2 0 3 含量降至0 ．0 0 0 2 ％以下。 2 ．G C G 型干式电磁感应辊式强磁选机采用电 磁激磁和自然风冷方式，磁场强度调节范围大、节水 节电，操作简单，节能环保。 3 ．江苏东海高纯石英砂多年来的生产实践证 明，G C G 型干式电磁感应辊式强磁选机是高纯石英 砂生产的理想设备，其分选指标已经达到世界同行 业先进水平。 参考文献 [ 1 ] 梁殿印，徐翔．G C G 型干式电磁感应辊强磁选机的研制 [ J ] ．矿冶，1 9 9 4 ， 4 4 6 5 4 ． [ 2 ] 韩宪景．超高纯石英砂深加工生产[ J ] ．国外金属矿选矿， 1 9 9 8 ， 7 3 1 3 2 ． A P P L I C A T I O No FG C G T Y P ED R YI N D U C E DR O L L E RH I G H 二I N T E N S I T Y E L E C T R O M A G N E T I CS E P A R A T o R SI NP R O D U C T I O No FH I G HG R A D E Q U A R T ZS A N D R A NH o n g x i a n g ，Z H A N GZ h e n g q u a n B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A B S T R A C T G C G - t y p ed r yi n d u c e dr o l l e rh i g h - i n t e n s i t ye l e c t r o m a g n e t i cs e p a r a t o r sh a v ed i s t i n c te f f e c to np u r i f y i n g t h en o n m a g n e t i cm i n e r a l s ．I n t h e i n d u s t r ya p p l i c a t i o no fp u r i f y i n gh i s hg r a d eq u a r t zs a n d ，t h ec o n t e n to f F e 2 0 3c a nb e r e d u c e df r o m0 ．0 0 2 0 ％t o0 ．0 0 0 2 ％w h e nt h em a g n e t i z i n gi n d u c t i o ni n t e n s i t yi s2 ．2 T ．T h i s t y p em a g n e t i cs e p a r a t o r sa d o p tm a g n e tc o i l sa n dn a t u r a l l yc o o l i n g ，w h i c hh a v et h ea d v a n t a g e so fw i d er a n g e o fa d j u s t m e n t ，w o r kr e l i a b i l i t y ，e n e r g y - s a v i n ga n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ．I tc a nb e u s e dt o s e p a r a t e t h e m i n e r a l sw i t ht h es p e c i f i cs u s c e p t i b i l i t yb e t w e e n1 ．9 x 1 0 - 7a n d7 ．5 x l O 南m T k gf r o mt h en o n - m a g n e t i cm i n e r a l s ． K E YW O R D S i n d u c e d r o l l e r ；h i g hi n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t o r ；h i g hg r a d eq u a r t zs a n d ； p u r i f i c a t i o n 上接第4 9 页 T H EA P P L I C A T I o NO F 巾2 ．8 m x 4 ．4 mN O N S T A N D A R DM Ⅱ。L z 日0 UW 碗m i n W u y iT i a n b a oM i n i n gL i m i t e dC o m p a n y ，P o y a n gJ i a n g x i3 3 3 10 8 ，C h i n a A B S T R A C T T h ep a p e rb r i e f l yi n t r o d u c e st h eb a s a lp a r a m e t e r so f ①2 ．8 m x 4 ．4 ml e n 昏h e nn o n s t a n d a r dt y p eb a l lm i l l ． A sar e s u l t ．t h e m a n i p u l a t ec o n d i t i o n sw e r ed e t e r m i n e do ft h es t e e l b a l lm e d i u mf i l l i n gr a t i oa n do r i g i n a l r a t i o ，g r i n d i n gp r o d u c t i o na n dc o n c e n t r a t i o n ，a n dc o m p a r e dw i t h t h e e n e r g ys a v i n g o ns e v e r a lt y p em i l l ． T h ep r o b l e m se x i s t i n gw e r ei n d i c a t e d ． K E YW O R D S n o n s t a n d a r d ；f i l l i n gr a t i o ；r a t i o ；c o n c e n t r a t i o n ；e n e r g ye x p e n d 万方数据