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選礦設備和技术在人造金刚石分选领域中的应用

更新时间:2015-11-25 09:01 来源:

人造金剮石是碳素在特定的高溫高壓及觸媒作用下合成的。金剛石的提純、分選與選礦技術有著密不可分的關系。由于合成過程中,壓力場、溫度場的不均勻性,以及觸媒的存在,使得生成的人造金剛石晶體的尺寸大小、晶形完整性都有很大的分散性,並且與未反應的碳素、觸媒、葉臘石等混雜在一起,必須進行提純。

人造金剛石的提純、分選曾是一個勞動條件艱苦、又髒又累的活兒。表l列出的是人造金剛石的提純、分選工藝的演變情況。毫不誇張地說,沒有選礦技術的運用,人造金剛石行業就很難發展到今天的水平。

本文著重論述了人造金剛石的磁選、磁選機,以及選礦技術在人造金剛石行業進一步的應用問題。

1、人造金剛石的磁選

天然金剛石(或稱鑽石)是無色透明的晶體。而人造金剛石多爲黃、綠色的六,八面體晶體。兩者色澤差別的重要原因之一就是人造金剛石晶體中包裹有觸媒雜質。最初,人們嘗試著用普通馬蹄形磁鐵吸出一些黑色的金剛石顆粒,從而使人造金剛石産品的色澤更一致。人們更進一步認識到,人造金剛石晶體中的這類鐵磁雜質,不僅影響到其色澤,而且影響到晶形的完整性、金剛石的熱穩定性,從而對人造金剛石晶體的質量産生嚴蘑影響。

從事人造金剛石磁性與熱穩定性研究的大連理工大學的研究人員,在沒有合適的磁選機的條件下,只得采用兩塊具有不同磁場強度的馬蹄形磁鐵來對金剛石進行磁分離試驗。即便是那樣簡陋的磁選條件也得出毫無疑問的結論:磁性對金剛石的熱穩定性影響比較顯著;磁性越高,其高溫強度越弱,熱穩定性就越差。

高磁性産品與無磁性産品相比,加熱後強度下降多達50%左右。原長沙礦冶研究院的羅中平也用自制的永磁分離裝置進行人造金剛石磁分離研究。

2、磁選機

“工欲善其事,必先利其器”。要解決人造金剛石晶體內部的鐵磁雜質問題,必須要有合適的磁選機。由于人造金剛石行業是一個小行業,在專業設備儀器的開發上是一個薄弱環節。許多廠就直接借用地質礦産業的磁選機,如國産實驗室用的xcc-2型輥式幹法磁選機、國産WCF-8型電磁分選儀等等,但結果都不滿意。存在問題主要是:分選不徹底、效率低、撒料嚴重,有的還發熱嚴重,無法連續工作。爲此,有必要研制開發一種新型磁選機,以滿足人造金剛石行業的需要。

在廣泛調研的基礎上,經反複探索,深圳瑞程公司終于開發研制出型號爲MS-03的磁選機。它不僅成爲我國金剛石行業酋選的磁選設備,還出口到德國、印度等國和台灣地區。

3、MS - 03型磁选机的主要技术参数

  分选辊尺寸:直径l00 mm;宽度30 mm。

  最大磁感应强度:900 mT(可在0-900 mT之间任意调节)。

  电  源:AC 220V,50 Hz。

  功  率:200W。

  外形尺寸:670 mmx 390 mmx 450 mm(LxWxH)。

  重  量:75 kg。

按種類區分,可將MS-03型磁選機定義爲:電磁、可調磁場型,幹式、輥式,下部給料、提升式,強磁選機。

4、MS-03型磁選機的主要特點

4.1、磁路設計

1)磁路中的下磁靴設汁成截面逐漸縮小的梯形。

下磁靴的尺寸由最宽处的70 mrn,缩小到顶部的20mm,磁路面积缩小了70%,从而使磁力线更加集中。不仅使给料过程不受影响(如果下磁靴太宽,就会使磁性较强的物料在通过磁隙时,早早被吸住不动。这样会影响后面给料的通畅).而且保证磁性利用率高。

2)分選輥的旋轉中心偏置。

設計中,分選輥的旋轉中心與下磁靴的邊棱線重合。這樣配置的優點是,磁場強度最高處在分迸輥外團的最下點,在這裏把含磁性雜質的物料顆粒吸起;隨著分選輥的轉動,這一點又很快離開強磁場區,它對物料顆粒的吸力迅速減小。當吸力小于顆粒所受到的重力時.物料顆粒就會從分選輥上落下來。清理分選輥的毛劇裝在分選輥旋轉中心的水平位置上,當分選輥在磁場強度最高處吸起物料再旋轉900後,磁場強度最低;而物料的運動方向垂直向上,結合重力,毛刷就能很容易地把吸附在分選輥表面的強磁性物料刮下來。這樣磁選輥就可以千千淨淨地重新投入磁選。

3)磁路設計的比較合理,系統發熱較小。

磁路设计的合理与否是一台磁选机成败的关键。MS- 03猁磁选机在运行30 nun后,就基本达到了热平衡状态(在冷却风机正常工作条件下).可以连续工作。在人造金刚石行业,很多厂都需要磁选机24 h不停地连续工作。

4.2、4個“無級可調”

1)勵磁電流無級可調。

MS-03型磁選機勳磁電路系統采用輸出電壓無級可調的直流電源供電;采用三位半的數顯直流電流表顯示勵磁電流。這樣就可以根據需要,在0-900mT之間隨意選取合適的磁場強度。雖然磁場強度並沒有直接顯示出來,但依據磁感應強度B=IN的計算公式,當勵磁線圈的匝數.N確定後,勵磁電流,與磁感應強度B就是正比例關系了。所以,勵磁電流I越大,磁感應強度日也越大;反之亦然。磁感應強度無級可調,給使用帶來了很大的方便。

2)分選輥轉速無級可調。

分选辊采用一个直流电机通过齿形带驱动,无级可调的直流电机调速器可使分选辊的转速在0 - 100r/rmn之间任意选择。当磁场强度、分料劈尖角度和给料速率都固定的条件下,分选辊的转速不同,分选效果也大不一样。转速越高,分选辊给被吸起来的物料颗粒的切线分力就会越大,从而使该颗粒向前飞的越远,它就有可熊越过分料劈尖而讲入高磁部分.

3)給料速率無級可調。

给料采取电磁振动给料器。给料槽水平给料到分选辊的下部。给料器的振动频率为50 I-k.振幅无级可调。振幅越大,给料速率越快。为使磁选充分,应是单层均匀给料。而所选的物料颗粒尺寸不同,要达到理想给料所需的振幅也不同。这样,就可以根据需要适当地调整给料速率。

4.3、給料系統中的限料器

MS - 03型磁选机是一种人造金刚石的精选设备。它对给料系统的要求是:物料在给料槽中要均匀、单层。给料系统中常用的闸门式、刮板式等限料装置在物料粒度尺寸较小时,都会失去效用。经反复改进,MS- 03型磁选机采用的是一种溢出型限料器。将限料器固定在振动的给料槽上,料仓口与限料器之间的距离很小。限料器中的料还没有给出时,就会顶住料仓口,使其无法再下料。所以只能是给出去多少,下来多少。限料器还兼有均匀布料的作用。它比较好地解决了稳定、均匀给料的问题。下图为金刚石選礦設備工作现场:

5、選礦技術在人造金剛石行業中的應用問題

5.1、合成塊的破碎與提純

問題的難點是既要把合成塊破開並盡可能的碎(以在隨後的酸處理中增大反應面積,提高處理效率).又要盡量不使金剛石顆粒受破損。在這方面,長沙礦冶研究院做了不少工作。如能進一步簡化工序,使操作更爲簡單方便,設備及技術推廣應用前景就會更加光明。

5.2、人造金剛石破連晶處理

合成的人造金剛石常出現兩個或多個晶體生長在一起的現象,它們有共生面。這種連晶不太容易分開,但又必須破開。在老工藝中,常用棒磨機解離連晶,但效果不理想,稍不注意就可能把好的金剛石顆粒也破碎掉。目前急需研制出適合于這種用途的新設備。

5.3、人造金剛石鈍化或滾圓處理

這是許多廠家都在嘗試的處理工藝,中國專利中也有這類處理設備。理論上講,這種工藝可在金剛石顆粒無擊碎可能的條件下,使金剛石顆粒銳角倒鈍、晶面光滑,去除質量很差的顆粒。

5.4、人造全剛石中粗糙晶面顆粒的去除

在分選實踐中可觀察到有些晶體雖然晶形完整,但晶面上有蝕坑,使得晶體強度很差。這種晶體如何去除,是在球磨工序中將其破碎掉呢?還是采用化學鍍-磁選工藝來完善?有待研究。

5.5、晶體中氣泡、裂紋、乳白色顆粒(俗稱“白頭”)的去除

這一類有缺陷的晶體密度較小,有采用重液浮選工藝去除的報道。但因汙染、操作麻煩等原因,未在行業中得到應用。是否可用電選法來選別?有待研究。

6、結語

人造金刚石提纯和分选属于選礦工藝技术范畴,人造金刚石的提纯和分选都受益于选矿技术的进步,选矿行业的专家应对人造金刚石行业给予更多的关注。利升国际机械对金刚石的选矿和分选有深入的研究,并为多家金刚石选矿客户提供了整套的金刚石選礦設備和技術方案,設有完善的試驗平台,可免費爲客戶進行金剛石選礦試驗,設計工藝流程和設備配置,歡迎來電咨詢,聯系電話:0371-64588838.