카올린은 우리나라에 풍부한 매장량을 보유하고 있으며, 확인된 지질학적 매장량은 약 30억 톤에 달합니다. 주로 광둥성, 광시성, 장시성, 푸젠성, 장쑤성 등에 분포되어 있습니다. 지질 형성 과정의 차이로 인해 생산 지역에 따라 카올린의 조성과 구조가 다릅니다. 카올린은 팔면체와 사면체가 1:1 비율로 배열된 층상 규산염 광물로, 주성분은 SiO₂와 Al₂O₃이며, 소량의 Fe₂O₃, TiO₂, MgO, CaO, K₂O, Na₂O 등을 함유하고 있습니다. 카올린은 우수한 물리화학적 특성과 가공성을 지니고 있어 석유화학, 제지, 기능성 소재, 코팅, 세라믹, 방수재 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 현대 과학 기술의 발전과 함께 카올린의 새로운 활용 분야는 끊임없이 확대되고 있으며, 고도의 정밀성을 요구하는 첨단 분야에도 점차 진출하고 있습니다. 카올린 광석에는 소량(일반적으로 0.5%~3%)의 철 광물(산화철, 일메나이트, 시데라이트, 황철석, 운모, 전기석 등)이 함유되어 있는데, 이러한 철 광물은 카올린의 색을 결정하고 소결 시 백색도 및 기타 특성에 영향을 미쳐 카올린의 활용도를 제한합니다. 따라서 카올린의 성분 분석 및 불순물 제거 기술 연구는 매우 중요합니다. 이러한 착색 불순물은 일반적으로 약한 자성을 띠므로 자분할을 통해 제거할 수 있습니다. 자분할은 광물 입자 간의 자기적 차이를 이용하여 자기장에서 광물 입자를 분리하는 방법입니다. 약한 자성을 띠는 광물의 경우, 자분할을 위해서는 높은 경사의 강한 자기장이 필요합니다.
HTDZ 고경사 슬러리 자력 분리기의 구조 및 작동 원리
1.1 전자기 슬러리 고경사 자력 분리기의 구조
이 기계는 주로 프레임, 유냉식 여자 코일, 자기 시스템, 분리 매체, 코일 냉각 시스템, 세척 시스템, 광석 유입 및 배출 시스템, 제어 시스템 등으로 구성됩니다.
그림 1. 전자기 슬러리용 고경사 자기 분리기의 구조도
1. 여자 코일 2. 자기 시스템 3. 분리 매체 4. 공압 밸브 5. 펄프 배출 파이프라인
6-에스컬레이터 7-유입관 8-슬래그 배출관
1.2 HTDZ 전자기 슬러리 고경사 자력 분리기의 기술적 특성
◎오일 냉각 기술완전 밀폐형 냉각유를 사용하여 냉각하고, 오일-물 열교환 원리를 이용하여 열교환을 수행하며, 대용량 디스크형 변압기 오일 펌프를 채택했습니다. 냉각유는 순환 속도가 빠르고 열교환 용량이 강하며 코일 온도 상승이 낮고 자기장 강도가 높습니다.
◎전류 정류 및 전류 안정화 기술정류 모듈을 통해 안정적인 전류 출력이 실현되며, 여자 전류는 재료의 특성에 따라 조정되어 안정적인 자기장 강도를 확보하고 최상의 선광 지수를 달성합니다.
◎대형 공동 강화 고성능 물리 자석 기술속이 빈 코일을 철판으로 감싸고, 합리적인 전자기 회로 구조를 설계하여 철판의 포화를 줄이고, 자속 누설을 감소시켜 분류 공동에 높은 자기장 강도를 형성합니다.
◎고체-액체-기체 3상 분리 기술분리실 내의 물질은 부력, 자체 중력 및 자기력의 영향을 받아 적절한 조건에서 최적의 선별 효과를 얻습니다. 배출수와 고압 공기의 조합은 매체를 더욱 깨끗하게 세척합니다.
◎새로운 스파이크형 스테인리스 자성 전도성 및 자성 소재 기술선별 매체는 철솜, 마름모꼴 여과망, 또는 철솜과 마름모꼴 여과망의 조합을 사용합니다. 이 매체는 장비의 특성과 내마모성 및 고투과성 스테인리스강의 연구 개발을 결합하여 자기장 유도 기울기가 크고, 약자성 광물을 쉽게 포집할 수 있으며, 잔류 자기가 작고, 광석 배출 시 세척이 용이합니다.
1.3 장비 원리 분석 및 자기장 분포 분석
1.3.1정렬 원리는 다음과 같습니다.장갑 코일 내부에는 일정량의 자성 스테인리스 스틸 울(또는 팽창 금속)이 채워져 있습니다. 코일에 전원을 공급하면 자성 스테인리스 스틸 울이 자화되어 표면에 매우 불균일한 자기장, 즉 고경사 자화 자기장이 생성됩니다. 선별 탱크에서 상자성 물질이 스테인리스 스틸 울을 통과할 때, 인가된 자기장과 자기장 경사의 곱에 비례하는 자기력을 받아 스테인리스 스틸 울 표면에 흡착됩니다. 비자성 물질은 자기장을 직접 통과하는 대신 스테인리스 스틸 울에 흡착되어 비자성 밸브와 파이프라인을 통해 비자성 제품 탱크로 유입됩니다. 스테인리스 스틸 울에 포집된 약자성 물질의 양이 일정 수준(공정 요구 사항에 따라 결정됨)에 도달하면 광석 공급을 중단합니다. 여자 전원을 차단하고 자성 물질을 세척합니다. 자성 물질은 자성 밸브와 파이프라인을 통해 자성 제품 탱크로 유입됩니다. 그런 다음 두 번째 작업을 수행하고 이 과정을 반복합니다.
1.3.2자기장 분포 분석고급 유한 요소 소프트웨어를 사용하여 자기장 분포 클라우드 맵을 신속하게 시뮬레이션하고 설계 및 분석 주기를 단축합니다. 최적화된 설계를 통해 장비 전력 소비를 줄이고 사용자 비용을 절감합니다. 제품 생산 전에 잠재적인 문제를 발견하여 제품 및 프로젝트의 신뢰성을 높입니다. 다양한 테스트 방식을 시뮬레이션하여 테스트 시간과 비용을 절감합니다.
광물 이동 특성
2.1 재료 이동 분석
HTDZ 고경사 자력 분리기는 카올린 선별 시 저투입 조건에 적합합니다. 이 장비는 다층 스테인리스 스틸 울(또는 팽창 금속)을 선별 매체로 사용하여 광석 입자의 궤적이 수직 및 수평 방향으로 불규칙하게 유지되도록 합니다. 광석 입자의 곡선 이동은 그림 1에 나타나 있습니다. 따라서 분리 영역 내 광석의 이동 시간과 거리가 길어짐에 따라 약한 자성을 가진 광석의 흡착이 극대화됩니다. 또한, 분리 과정 중 슬러리 유속, 중력 및 부력은 서로 상호 작용하여 광석 입자를 항상 느슨한 상태로 유지하고 입자 간 점착을 줄여 철 제거 효율을 향상시키고 우수한 선별 효과를 얻습니다.
그림 4. 광물 이동의 개략도
1. 미디어 네트워크 2. 자성 입자 3. 비자성 입자
2. 원광석의 특성과 기본 선광 공정
2.1 광둥성에서 발견되는 특정 카올린 광물질의 특성:
광둥성 특정 지역의 카올린 맥석 광물에는 석영, 백운모, 흑운모, 장석, 그리고 소량의 갈철석이 포함되어 있다. 석영은 주로 0.057mm 이상의 입자 크기에 집중되어 있으며, 운모와 장석 광물은 중간 입자 크기(0.02~0.6mm)에 집중되어 있다. 카올리나이트와 소량의 흑색 광물 함량은 입자 크기가 작아질수록 점차 증가한다. 카올리나이트는 0.057mm 이하 입자 크기부터 집중되기 시작하여 0.020mm 이하 입자 크기에서 뚜렷하게 집중된다.
표 1. 카올린 광석의 다원소 분석 결과 (%)
2.2 소량 시료의 실험적 탐색에 적용 가능한 주요 선별 조건
HTDZ 고경사 슬러리 자력 분리기의 자력 분리 공정에 영향을 미치는 주요 요인은 슬러리 유량, 배경 자기장 세기 등이다. 본 실험 연구에서는 다음 두 가지 주요 조건을 시험하였다.
2.2.1 슬러리 유량: 유량이 많을수록 정광 수율이 높고 철 함량도 높으며, 유량이 낮을수록 정광의 철 함량과 수율이 낮다. 실험 데이터는 표 2에 나타내었다.
표 2. 슬러리 유량에 대한 실험 결과
참고: 슬러리 유량 시험은 배경 자기장 1.25T 및 분산제 투입량 0.25% 조건에서 수행됩니다.
그림 5. 유량과 Fe2O3 사이의 상관관계
그림 6. 유속과 건조 백색도 사이의 상관관계.
정제 비용을 종합적으로 고려할 때, 슬러리 유량은 12mm/s로 제어해야 합니다.
2.2.2 배경 자기장: 슬러리 자력 분리기의 배경 자기장 세기는 고령토 자력 분리의 철 제거 지표 법칙과 일치합니다. 즉, 자기장 세기가 높을수록 자력 분리기의 정광 수율과 철 함량이 모두 낮아지고 철 제거율이 상대적으로 낮아지며, 높을수록 철 제거 효과가 좋습니다.
표 3. 배경 자기장의 실험 결과
참고: 배경 자기장 시험은 슬러리 유속 12mm/s, 분산제 투입량 0.25% 조건에서 수행됩니다.
배경 자기장 세기가 높을수록 여기 전력이 커지고 장비의 에너지 소비량이 증가하며 단위 생산 비용이 높아지기 때문입니다. 선광 비용을 고려하여 배경 자기장은 1.25T로 설정했습니다.
그림 7. 자기장 세기와 Fe2O3 함량 간의 상관관계.
2.3 자력 분리 기본 공정 선택
고령토 광석 선광의 주된 목적은 철을 제거하고 고순도를 얻는 것입니다. 각 광물의 자기적 차이에 따라 고경사 자력을 이용하여 철을 제거하고 고령토를 정제하는 것이 효과적이며, 공정이 간단하고 산업 현장에서 적용하기 용이합니다. 따라서, 조립층과 세립층으로 구성된 고경사 슬러리 자력 분리기를 선별 공정으로 사용합니다.
산업 생산
3.1 카올린 산업 생산 공정
광둥성 특정 지역의 카올린 광석에서 철을 제거하기 위해 HTDZ-1000 시리즈 조합을 사용하여 조립-미립 자력 분리 공정을 구성했습니다. 공정 흐름도는 그림 2에 나와 있습니다.
3.2 산업 생산 조건
3.2.1재료 분류: 주요 용도1. 2단 사이클론을 이용하여 카올린 내의 석영, 장석, 운모 등의 불순물을 사전에 분리하여 후속 설비의 압력을 낮추고, 입자 크기를 후속 설비의 요구 조건에 맞게 분류합니다. 2. 슬러리 자력 분리기의 분리 매체는 3번 철수세미이므로, 철수세미에 입자가 남아 있지 않도록 입자 크기를 250메쉬 이하로 해야 합니다. 이는 철수세미 막힘 현상을 방지하여 선별 지수, 매체 세척 효율, 설비 처리 용량 등을 저해하지 않도록 하기 위함입니다.
3.2.2자기 분리 작동 조건공정 흐름은 1회의 조분리 및 1회의 정분리 테스트와 1회의 조분리 및 1회의 정분리 개방 회로 공정을 채택합니다. 샘플 실험에 따르면, 조분리 작업에 사용되는 고경사 슬러리 자력 분리기의 배경 자기장 강도는 0.7T이고, 선별 작업에 사용되는 고경사 자력 분리기의 배경 자기장 강도는 1.25T이며, 조분리 슬러리에는 HTDZ-1000 자력 분리기가 사용됩니다. HTDZ-1000 선별 슬러리 자력 분리기가 장착되어 있습니다.
3.3 산업 생산 결과
광둥성 특정 지역에서 철 제거용 카올린의 산업 생산 과정에서 HTDZ 슬러리 고경사 자력 분리기를 이용하여 생산한 제품 샘플 케이크는 그림 3에 나타내고, 관련 데이터는 표 2에 제시되어 있다.
케이크 1: 조분리 슬러리 자력 분리기에 투입되는 원광석 샘플 케이크입니다.
파이 2: 대략적으로 선택된 샘플 파이
파이 3, 파이 4, 파이 5: 선택된 샘플
표 2. 산업 생산 결과 (11월 6일 20시 30분 샘플링 및 케이크 파쇄 결과)
그림 3. 광둥성 특정 지역에서 카올린으로 생산한 샘플 케이크
생산 결과에 따르면 슬러리의 고경사 자기 분리 공정을 두 번 거치면 농축물의 Fe2O3 함량을 약 50%까지 줄일 수 있으며, 우수한 철 제거 효과를 얻을 수 있습니다.
应용案例
게시 시간: 2021년 3월 27일