论文摘要
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。
论文目录
摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题来源及研究背景1.1.1 课题来源1.1.2 课题研究背景1.2 铁尾矿渣的危害及处理现状1.2.1 铁尾矿渣的危害1.2.2 铁尾矿渣的处理现状1.3 铁尾矿渣中铁的分离方法1.3.1 磁分离法1.3.2 重力分离法1.3.3 浮游分离法1.3.4 离心分离法1.4 铁尾矿渣中铁的回收工艺1.4.1 磁-重法1.4.2 磁-浮法1.4.3 磁-重-浮法1.5 离心分离技术及设备的国内外研究进展1.5.1 厚流膜离心分离的应用及研究进展1.5.2 薄流膜离心分离的应用及研究进展1.6 课题研究的技术路线及主要内容1.6.1 技术路线1.6.2 主要研究内容第2章 实验材料与方法2.1 实验材料2.1.1 铁尾矿渣2.1.2 实验试剂2.1.3 实验设备和器材2.2 实验方法2.2.1 铁尾矿渣磁分离预处理2.2.2 铁尾矿渣连续离心分离实验试样制备2.2.3 铁尾矿渣连续离心分离2.2.4 铁尾矿渣间断离心分离2.2.5 产物取样分析2.3 分析和计算方法2.3.1 铁含量测定2.3.2 分离产物产量计算2.3.3 分离产物铁回收率计算2.3.4 铁尾矿渣粒级组成分析2.3.5 离心强度控制与计算2.3.6 水束流往复速度控制与计算2.3.7 水束流冲击角控制2.3.8 水束流冲击压力控制2.3.9 水束流冲击速度估算2.3.10 水束流冲击能量控制与计算2.3.11 富集层固体浓度测量2.3.12 能耗计算2.4 分离效果评价指标第3章 连续离心分离试验设备研制及理论分析3.1 连续离心分离试验设备研制3.1.1 技术设计构思3.1.2 连续离心分离试验设备的关键技术3.1.3 试验设备的设计3.2 连续离心分离的薄流膜基础3.2.1 薄流膜离心分离物料的依据3.2.2 薄流膜的结构及流动特征3.2.3 薄流膜内颗粒的离心沉降3.2.4 薄流膜流动的速度场3.2.5 薄流膜内颗粒的分布3.2.6 薄流膜离心分离的影响因素3.3 连续离心分离技术可行性理论分析3.3.1 水束流冲击富集层的流变机理3.3.2 水束流冲击卸料连续离心分离理论分析3.3.3 连续离心分离条件下沉降颗粒旋转周数的理论计算3.3.4 连续离心分离的影响因素3.4 连续与间断离心分离对比分析3.4.1 分离过程3.4.2 富集层结构3.5 本章小结第4章 铁尾矿渣连续离心分离与铁回收工艺4.1 连续离心分离回收铁尾矿渣中铁的工艺4.2 铁尾矿渣磁分离预处理4.2.1 脉动冲程对预处理效果的影响4.2.2 脉动冲次对预处理效果的影响4.2.3 磁感应强度对预处理效果的影响4.2.4 磁介质棒直径对预处理效果的影响4.3 铁尾矿渣连续离心分离实验试样制备4.4 水束流冲击卸料实验4.4.1 转鼓转速对水束流门限冲击压力的影响4.4.2 转鼓转速对富集层固体浓度的影响4.4.3 水束流冲击角对卸料效率的影响4.4.4 水束流冲击能量对卸料效率的影响4.5 铁尾矿渣连续离心分离的工艺优化4.5.1 给料体积速率对分离结果的影响4.5.2 给料固体浓度对分离结果的影响4.5.3 转鼓转速对分离结果的影响4.5.4 水束流往复速度对分离结果的影响4.5.5 转鼓半锥角对分离结果的影响4.5.6 连续离心分离粒级回收能力分析4.6 铁尾矿渣连续离心分离的能耗4.7 连续离心分离工艺处理铁尾矿渣的铁回收效果4.8 铁尾矿渣连续与间断离心分离对比分析4.8.1 分离效果4.8.2 处理量与能耗4.8.3 连续离心分离的优越性4.9 本章小结第5章 连续离心分离工艺处理铁尾矿渣工业生产试验5.1 铁尾矿渣性质5.2 连续离心分离工艺处理铁尾矿渣工业生产试验流程5.3 连续离心分离工艺处理铁尾矿渣工业生产试验5.3.1 铁尾矿渣磁分离预处理5.3.2 铁尾矿渣连续离心分离5.4 工业生产试验铁回收结果与分析5.5 环境与经济效益估算5.6 本章小结结论参考文献附表1 连续离心分离设备主要技术参数攻读博士学位期间发表的学术论文致谢个人简历
相关论文文献
标签：离心分离论文; 薄流膜分离论文; 磁分离论文; 铁尾矿渣论文; 铁回收论文;
