1、引言
石英是地殼中最常見(jiàn)、研究最多的一種礦物，其中主要包括石英巖、石英砂巖、脈石英和石英砂。我國(guó)石英礦分布廣，儲(chǔ)量大，開(kāi)采量大，用途廣，是大約100種工業(yè)產(chǎn)品的原料，主要用于玻璃工業(yè)、鑄造業(yè)、填料領(lǐng)域及生產(chǎn)金屬硅、有機(jī)硅化合物。石英礦大部分都用作生產(chǎn)玻璃的原料，特別是我國(guó)近10多年經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，石英礦產(chǎn)量迅速增加。同時(shí)，對(duì)石英礦產(chǎn)品的質(zhì)量不斷提出更高的要求，因此其選礦工藝和設(shè)備也得到發(fā)展。石英選礦有濕法和干法兩種，我國(guó)主要采用濕法選礦。雖然濕法選礦工藝各不相同，但一般工藝流程是三段破碎-濕磨-分級(jí)-除鐵。
除了一部分天然石英以外，石英巖、石英砂巖和脈石英礦都需要進(jìn)行破碎，破碎一般包括粗碎、中碎和細(xì)碎，破碎設(shè)備主要有顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、立式?jīng)_擊式破碎機(jī)、對(duì)輥式破碎機(jī)等。濕式磨礦設(shè)備主要有石碾磨、球磨機(jī)和棒磨機(jī)等；干式磨礦設(shè)備有高壓輥磨機(jī)。分機(jī)設(shè)備主要有螺旋分級(jí)機(jī)、圓筒篩、水力分級(jí)機(jī)、水力旋流器、高頻振動(dòng)細(xì)篩等。除鐵設(shè)備主要有除鐵器、磁棒溜槽、磁板式磁選機(jī)、筒式永磁磁選機(jī)、水冷立環(huán)高梯度磁選機(jī)、強(qiáng)迫油冷立環(huán)高梯度磁選機(jī)等。
但是石英礦產(chǎn)品的質(zhì)量還不能適應(yīng)需要，因此，山東華特磁電科技股份有限公司依靠近幾年新
開(kāi)發(fā)的加工石英礦的先進(jìn)設(shè)備如高壓輥磨機(jī)、棒磨機(jī)、永磁筒式磁選機(jī)、濕式強(qiáng)磁板式磁選機(jī)、油水復(fù)合冷卻立環(huán)高梯度磁選機(jī)等，研發(fā)出更先進(jìn)的棒磨-中磁-強(qiáng)磁-強(qiáng)磁選，和高壓輥磨-擦洗-中磁-強(qiáng)磁-強(qiáng)磁兩種選礦生產(chǎn)工藝供客戶選用，使石英礦產(chǎn)品在質(zhì)量、產(chǎn)量方面得到提高，在節(jié)能降耗等方面有了顯著改善。
2、選礦工藝
2.1三段破碎-棒磨-脫泥·篩分-中磁-強(qiáng)磁-強(qiáng)磁選選礦工藝
為了適應(yīng)我國(guó)玻璃工業(yè)的發(fā)展，滿足對(duì)石英礦產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量提出的更高要求，華特公司對(duì)石英礦的生產(chǎn)工藝和設(shè)備進(jìn)行了多方面的調(diào)查研究，并且根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在原有的基礎(chǔ)上，總結(jié)出采用新設(shè)備的合理選礦工藝，即三段破碎-棒磨-脫泥篩分-中磁選-強(qiáng)磁選礦工藝（圖1）。近年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐表明，該選礦工藝不僅是合理的，而且主要是由于采用了新的先進(jìn)的設(shè)備，使該選礦工藝加工的石英砂具有產(chǎn)量大、成品率高、鐵含量低等優(yōu)點(diǎn)。
圖1三段破碎-棒磨-脫泥·篩分-中磁-強(qiáng)磁-強(qiáng)磁選選礦工藝示意圖
2.2兩段破碎-高壓輥磨-擦洗-脫泥·分級(jí)-中磁-強(qiáng)磁-強(qiáng)磁選礦工藝
隨著高壓輥磨機(jī)的成功應(yīng)用，華特對(duì)非金屬礦制砂工藝進(jìn)行了重新研究，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的考察，總結(jié)出一套全新工藝，即兩段破碎-高壓輥磨-擦洗-脫泥·分級(jí)-中磁-強(qiáng)磁-強(qiáng)磁選的選礦工藝（圖2）。該工藝與上述工藝最大的不同在于使用干式磨礦，在產(chǎn)量和節(jié)能降耗方面具有優(yōu)勢(shì)。
圖2兩段破碎-高壓輥磨-擦洗-脫泥·分級(jí)-中磁-強(qiáng)磁-強(qiáng)磁選選礦工藝示意圖
3、兩種工藝設(shè)備的選擇和改進(jìn)
華特公司是研究制造磁選設(shè)備的專業(yè)廠家，同時(shí)也研制磨礦、分級(jí)等選礦設(shè)備，這些設(shè)備都是石英礦選礦的主要設(shè)備。
由于生產(chǎn)玻璃用石英砂用量大，我們決定選用破碎效果較好，處理量大的顎式破碎機(jī)作粗碎和中碎設(shè)備，選用破碎粒度較細(xì)、粒度均勻、處理量大、能耗較低的圓錐破碎機(jī)作細(xì)碎設(shè)備。為了使石英礦石達(dá)到生產(chǎn)玻璃所需要的粒度，即-40目～+140目，通常細(xì)碎至-9mm的石英礦石還必須磨礦。原來(lái)主要用石碾磨進(jìn)行磨礦，其優(yōu)點(diǎn)是在磨礦過(guò)程中不會(huì)給石英礦石造成鐵雜質(zhì)污染，但缺點(diǎn)是磨礦效率低、處理量小、單位能耗大，于是我們決定選用處理能力大、能耗較低、適合粗磨的棒磨機(jī)和高壓輥磨機(jī)分別作為石英礦石的研磨設(shè)備。石英礦石經(jīng)過(guò)磨礦之后，用脫泥斗脫泥濃縮，用圓筒篩和水力分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)，然后用筒式永磁磁選機(jī)、濕式強(qiáng)磁板式磁選機(jī)和油水復(fù)合冷卻立環(huán)高梯度磁選機(jī)除去鐵雜質(zhì)。
為了制造出更適合石英礦石磨礦的棒磨機(jī)，華特公司專門對(duì)棒磨機(jī)做了改進(jìn)，這主要體現(xiàn)在磨機(jī)筒體和進(jìn)出料方面。原來(lái)常用的棒磨機(jī)筒體長(zhǎng)度為3m，現(xiàn)在改為3.2m，這樣可顯著提高鋼棒的利用率，從而提高磨礦效率；棒磨機(jī)采用強(qiáng)迫給料方式和無(wú)螺旋出料方式，這樣可以讓礦石順利給入磨機(jī)并迅速通過(guò)磨機(jī)，以減少?gòu)U料即過(guò)磨的-140目石英砂量，并增加磨機(jī)產(chǎn)量。
高壓輥磨機(jī)是利用高壓料層粉碎原理設(shè)計(jì)的一種新型節(jié)能粉磨設(shè)備。由兩個(gè)相向同步低速轉(zhuǎn)動(dòng)的擠壓輥組成，一個(gè)為固定輥，一個(gè)為活動(dòng)輥，由大功率的電機(jī)帶動(dòng)。物料從兩輥上方均勻給入，被擠壓輥連續(xù)帶入輥間，受到50-300MPa的高壓粉碎作用后，變成密實(shí)的料餅從機(jī)下排出。排出的料餅，除含有一定比例的成品外，在非成品顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，因受高擠壓力而產(chǎn)生了大量的微小裂紋，使物料的易磨性大為改善。料餅經(jīng)過(guò)打散篩分后，小于0.08mm的成品細(xì)料可達(dá)30%左右。小于2mm的物料可達(dá)80%以上。無(wú)鋼材損耗，減少二次鐵污染，總能耗可降低30%-50%以上。破碎機(jī)能效比：35%-40%，球磨機(jī)：20%-25%，高壓輥磨機(jī)：55%-60%（節(jié)能效果明顯）。
經(jīng)上述研磨設(shè)備磨細(xì)的石英砂給入脫泥斗，經(jīng)脫泥、脫水后給入圓筒篩，+40目粗砂返回棒磨機(jī)再磨，-40目～+140目為合格產(chǎn)品，-140目細(xì)砂則作為尾礦脫除。脫泥斗和圓筒篩等設(shè)備均為華特公司精心設(shè)計(jì)、制造的優(yōu)良產(chǎn)品，脫泥、分級(jí)效果良好。
分級(jí)得到的-40目+140目粒度合格的石英砂給入筒式永磁磁選機(jī)，其場(chǎng)強(qiáng)為0.6T，實(shí)際上屬于中場(chǎng)強(qiáng)磁選機(jī)，磁選目的是徹底除去在研磨過(guò)程中產(chǎn)生的鐵雜質(zhì)。為了更好地除去這種鐵雜質(zhì)（又稱機(jī)械鐵、金屬鐵），對(duì)永磁筒式磁選機(jī)的磁系、槽體和卸鐵裝置進(jìn)行了針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)；其中對(duì)磁系重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，使得磁場(chǎng)強(qiáng)度均勻，磁極數(shù)量增加，物料翻轉(zhuǎn)次數(shù)增加，可達(dá)到更好的除鐵效果；根據(jù)石英砂漿的特性，磁選機(jī)的槽體在結(jié)構(gòu)、尺寸上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅能提高除鐵效果，還能提高處理能力；在卸鐵方面增加了感應(yīng)輥裝置，使得強(qiáng)磁性鐵也能順利卸除。
在筒式永磁磁選機(jī)除鐵后的石英砂中，仍含有漏選的少量機(jī)械鐵和弱磁性的氧化鐵，它們是影響石英砂質(zhì)量的主要成分，必須盡可能除去，濕式強(qiáng)磁板式磁選機(jī)是一種打破常規(guī)設(shè)計(jì)理念，集磁選、重選于一體，精心研制開(kāi)發(fā)的一種全新磁選設(shè)備，具有磁場(chǎng)強(qiáng)度高（帶表面1.2T）；磁板面積大（目前最大寬度達(dá)2.5m，最大長(zhǎng)度達(dá)3m）；布料均勻，卸鐵干凈；節(jié)能（總功率僅3kW）等特點(diǎn)，能有效地除掉漏選機(jī)械鐵和部分氧化鐵，起到承上啟下的作用。近來(lái)，華特公司在第三代強(qiáng)制油冷立環(huán)高梯度磁選機(jī)的基礎(chǔ)上，又研制出結(jié)構(gòu)更先進(jìn)、磁場(chǎng)強(qiáng)度更高（從1.0T提高到1.3T）的第四代立環(huán)高梯度磁選機(jī)—油水復(fù)合冷卻立環(huán)高梯度磁選機(jī)，并且用于石英砂除去弱磁性雜質(zhì)，獲得了更好的除鐵效果。中磁-強(qiáng)磁-強(qiáng)磁選數(shù)據(jù)列于表1。
表1 中磁-強(qiáng)磁-強(qiáng)磁選化驗(yàn)數(shù)據(jù)
| 地區(qū) |
礦物名稱 |
原礦磨后鐵含量% |
永磁筒式磁選機(jī)除鐵后鐵含量% |
濕式強(qiáng)磁板式磁選機(jī)除鐵后鐵含量% |
強(qiáng)制油冷立環(huán)磁選機(jī)除鐵后鐵含量% |
| 山東 |
石英砂 |
0.24 |
0.13 |
0.08 |
0.06 |
| 安徽 |
石英砂 |
0.023 |
0.018 |
0.013 |
0.01 |
4、結(jié)語(yǔ)
三段破碎-棒磨-脫泥·篩分-中磁-強(qiáng)磁-強(qiáng)磁選選礦工藝和兩段破碎-高壓輥磨-擦洗-脫泥·分級(jí)-中磁-強(qiáng)磁-強(qiáng)磁選礦工藝是華特公司在自身特色裝備優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上精心研制的石英礦濕法制砂兩種典型的加工工藝。主要不同之處在于制砂加工環(huán)節(jié)，前者工藝主要特點(diǎn)在于使用三段破碎加棒磨機(jī)研磨，屬干碎濕磨，具有成品率高的特點(diǎn)，另外改進(jìn)后的棒磨機(jī)同時(shí)具備磨礦和擦洗的功能，產(chǎn)品品質(zhì)高，粒型均勻；后者工藝主要特點(diǎn)在于使用兩段破碎加高壓輥磨研磨，屬干碎干磨，具有流程簡(jiǎn)單，處理能力大，無(wú)鋼耗、無(wú)二次鐵污染，節(jié)能效果明顯的特點(diǎn)，但后面需增加專門擦洗或洗礦環(huán)節(jié)，來(lái)提高產(chǎn)品品質(zhì)。兩者工藝在脫泥·分級(jí)和磁選除雜選礦過(guò)程中都采用相同工藝，即都采用脫泥斗脫泥和水力分級(jí)機(jī)分級(jí)，具有處理能力大，分級(jí)能耗低等特點(diǎn)；磁選除雜都采用永磁筒式磁選機(jī)-濕式強(qiáng)磁板式磁選機(jī)-油冷立環(huán)高梯度磁選機(jī)工藝并配置屬華特公司特有的專業(yè)裝備，磁選效果明顯，是目前石英砂應(yīng)用磁選除雜的最先進(jìn)裝備。上述兩種工藝都可以在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，為石英砂加工選礦行業(yè)增加新工藝和新裝備。特別是山東華特公司已發(fā)展成為大型選礦設(shè)備制造公司，還組建了一個(gè)集研究、設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、售后服務(wù)為一體的石英礦選礦專業(yè)團(tuán)隊(duì)，能為各石英礦選廠進(jìn)行良好的服務(wù)，確保選廠順利運(yùn)行，讓用戶無(wú)后顧之憂。
資料來(lái)源：山東華特磁電科技股份有限公司
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