废铁尾矿渣高效连续离心分离铁回收处理工艺与技术

发布时间：2020-06-18 03:29

【摘要】： 离心分离是回收铁尾矿渣中细粒铁的高效方法,具有快速、成本低、对环境无污染等优点。然而,国内传统间断式离心机应用时故障率很高和处理能力很低,使其不能有效应用于工业生产;国外工业应用离心机如Knelson和Falcon离心机适用于处理微量金属物料,故不能用于处理高铁物料铁尾渣。本文研究连续离心分离回收铁尾矿渣中的铁,对其技术关键连续离心分离设备,提出往复移动水束流冲击卸落富集层实现连续离心分离过程,并进行技术可行性理论分析;在此基础上,研制连续离心分离设备,进行连续离心分离回收铁尾矿渣中铁实验和工业生产应用研究。采用连续离心分离试验设备,对其实现连续分离过程的条件进行实验研究,结果表明:水束流冲击压力和能量同时满足最小门限值要求是实现连续离心分离过程的前提条件;水束流门限冲击压力随转鼓转速提高线性增大,转鼓转速为700 r/min时,冲击压力约0.55 MPa,表明水束流冲击卸落富集层实现连续离心分离要求的冲击压力不高;水束流门限冲击能量随转鼓转速提高和富集产物产量增大而增大;水束流冲击角影响其冲击效率。对磁分离预处理后的铁尾矿渣(铁含量52.42%)进行连续离心分离单因素条件实验,结果表明:最佳操作条件包括给料体积速率约25 L/min,给料固体浓度20%,转鼓转速450 r/min,转鼓半锥角5°和水束流往复速度36 mm/s;此条件下,得到富集产物的产量、铁含量和铁回收率分别为54.69%、62.32%和65.02%;试验设备处理量为0.3525吨铁尾矿渣/小时,电耗为2.57千瓦时/吨铁尾矿渣,水耗为1.30吨水/吨铁尾矿渣,表明铁尾矿渣连续离心分离具有分离效果好和成本低的优点。实验时,水束流往复速度由36 mm/s增加至60 mm/s时,富集产物铁含量由62.32%快速降低至59.16%,铁回收率仅由65.02%降低至64.75%,表明水束流往复速度适宜不会破坏薄流膜分离过程,且有利于提高富集产物质量。为深入了解铁尾矿渣连续离心分离的优越性,进行铁尾矿渣连续与间断离心分离对比实验。与铁尾矿渣渣间断离心分离比较,连续离心分离获得富集产物铁回收率提高,但铁含量有所下降,两者总体分离效能接近;但连续离心分离物料处理量大大提高、设备故障率和能耗明显降低,有利于克服间断离心分离设备故障率高和处理能力小难以推广应用的技术难题,容易与其它分离方法如高梯度磁分离法结合形成工业化生产工艺处理铁尾矿渣。高梯度磁分离处理铁尾矿渣效果好,处理量大,但难以得到铁含量很高的合格富集产物。因此,本研究进行磁分离预处理-连续离心分离法处理铁尾矿渣(铁含量28.76%)实验,获得合格铁精粉产品的产量、铁含量和铁回收率分别为11.05%、62.32%和23.94%,铁回收效果显著。为研究该技术的工业应用可行性,设计筹建连续离心分离工艺工业生产试验回收厂,进行从在排铁尾矿渣中回收铁工业生产性试验。三个月平均工业生产试验指标为:铁尾矿渣铁含量28.12%,获得铁精粉产品的产量、铁含量和铁回收率分别为10.42%、58.48%和21.66%;该技术的工业生产性试验,减少铁尾矿渣排放量10.42%,并实现重要的环境与经济效益。与实验铁回收结果比较,该技术工业生产获得铁精粉产品的铁含量较低,主要原因可能是由于连续离心分离工业设备应用时效能降低造成的。因此,该技术要得到有效工业应用,关键是提高连续离心分离工业应用的效能。上述研究表明,连续离心分离是回收铁尾矿渣中铁的有效方法,可实现重要的环境和经济效益,因此具有重要的工业应用价值。连续离心分离设备可有效用于处理高铁物料铁尾矿渣,可解决目前国内外工业应用离心机适用于处理微量金属物料的技术难题。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X751
【图文】：

磁介质,脉动高梯度磁选机,周期式,激磁线圈

图 2-1 SLon-100 周期式脉动高梯度磁选机及其棒磁介质（1－给料盒；2－磁极；3－磁轭；4－激磁线圈；5－磁介质；6－脉动机构；7－接料斗；8－流量调节阀。 F~－脉动力）Fig.2-1 SLon-100 cyclic pulsating high gradient magnetic separator and rod magnetic mat

示意图,流膜,束流,富集层

喷嘴的直径和数量，对实现连续分离和避免能量损失十分重要。3.3.2.4 水束流往复速度对连续分离效果的影响分析射流切割物体时射流束横移速率影响切割速率[140]，而本研究中水束流冲击卸落富集层时，水束流往复速率影响富集层移除率，并对转鼓内表面上富集层厚度分布和薄流膜轴向流动产生重要影响。结合图 3-15 示意图和图 3-16 流膜拍摄图，分析水束流往复速度对连续离心分离效果的影响。图 3-15 水束流往复速度对薄流膜流动的影响（a）水束流往复速度太小；（b）水束流往复速度适宜；（c）水束流往复速度太大（1－水束流；2－薄流膜；3－转鼓；4－富集层）Fig.3-15 Effect of reciprocating velocity of water sprays on characteristics of flow film(a )(b) (c)

【参考文献】