強化密度離析的弱磁性鐵礦石流態(tài)化分選機理研究項目摘要

針對弱磁性鐵礦石的分選提純難題，提出將濃相氣固流態(tài)化分選技術(shù)引入鐵礦石分選回收領(lǐng)域，具有對礦石選擇性好、分選精度高、無需用水、污染小、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢。本課題以弱磁性赤鐵礦石為研究對象，以原礦的礦物學特性及加重質(zhì)顆粒的介質(zhì)屬性為基礎(chǔ)，擬采用試驗表征及測試、理論分析、計算機數(shù)值模擬、分選試驗相結(jié)合的方法，研究準散式鼓泡流態(tài)化分選體系中的非線性動力學特性，揭示流化床三維空間內(nèi)時均穩(wěn)定分選體系的形成機理及演化規(guī)律；通過設(shè)備結(jié)構(gòu)、分選工藝及擾動因子等因素的耦合及協(xié)同優(yōu)化，揭示多組分多尺度鐵礦石顆粒在流態(tài)化穩(wěn)定分選體系中的運動規(guī)律與分選機理，建立強化流態(tài)化穩(wěn)定性及分選可靠性的關(guān)鍵因素協(xié)同優(yōu)化的調(diào)控機制，為我國干旱缺水地區(qū)的鐵礦石干法分選提純提供一條新途徑。

弱磁性貧雜鐵礦石的高效低成本分選提純是后續(xù)冶煉過程的前提，也是選冶領(lǐng)域的焦點和難點問題。采用物理方法預先拋除部分脈石礦物，將極大地提高后續(xù)破碎磨礦、磁選、浮選等工藝的分選效率，降低分選成本。本項目提出將濃相氣固流態(tài)化分選技術(shù)引入鐵礦石分選回收領(lǐng)域，具有對礦石選擇性好、分選精度高、無需用水、污染小、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢。本項目深入研究了弱磁性赤鐵礦石的元素組成、物相組成、脈石嵌布規(guī)律等，通過選取代表性的弱磁性赤鐵礦石獲得了鐵礦石的鐵品位-密度分布規(guī)律，指出了弱磁性赤鐵礦石在不同分選密度下的理論分選指標。選取氣霧化鐵粉和鋯英砂組成的混合加重質(zhì)作為粗粒級弱磁性赤鐵礦石的分選介質(zhì)，實現(xiàn)了流化床的床層密度在2.6-3.8g/cm3的范圍內(nèi)調(diào)控?？疾炝瞬煌又刭|(zhì)配比對二元加重質(zhì)流化床床層密度的影響規(guī)律，建立了床層密度的可靠預測模型，可以準確調(diào)控流化床的床層密度。通過單因素分選試驗確定了流化床操作條件對鐵礦石分選效果的影響，通過進行多因素響應(yīng)曲面法試驗研究了操作參數(shù)對分選效果影響規(guī)律及其交互作用，確定了鐵礦石的最佳分選條件，粗精礦全鐵品位高于51%,回收率高于79%。通過對不同粒度級的鐵礦石的分選結(jié)果試驗表明：隨著鐵礦石粒度級的減小，鐵礦石分選精度降低，分選得到的精礦品位和鐵回收率均減小，得到傳統(tǒng)氣固流化床分選鐵礦石的粒度下限為大于10mm。提出改善細粒級鐵礦石分選效果需要引入其它外力場，如振動力場，機械攪拌等，以改善流化床的床層密度穩(wěn)定性。研究了振動力場與氣流場耦合作用下，1-6 mm細粒級弱磁性赤鐵礦石的流化特性與分離規(guī)律，結(jié)果表明：通過脫除細粒級脈石尾礦，基于密度離析的干法振動分選技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)細粒級弱磁性赤鐵礦石的高效分選提質(zhì)，在適宜的操作條件下，能夠保證較高的粗精礦品位及回收率，分別高于52%與65%。項目研究成果能夠拓展到其它貧雜礦石的拋尾及煤系共伴生礦物的分選提質(zhì)等領(lǐng)域，為貧雜礦產(chǎn)資源的分選回收提供一條新途徑。

造成離析的原因可能是澆筑，振搗不當，集料最大粒徑過大，粗集料比例過高，膠凝材料和細集料的含量偏低，與細集料比粗集料的密度過大，或者拌合物過干或者過稀等。使用礦物摻合料或引氣劑可降低離析傾向。

采用全方位離子注入與沉積（PIIID）技術(shù)強化處理GCr15材料,計算試件在承受接觸載荷時亞表面層的應(yīng)力/應(yīng)變分布，綜合接觸疲勞壽命測試結(jié)果，借鑒接觸疲勞壽命預測經(jīng)驗公式得到PIIID強化處理后預測接觸疲勞壽命的數(shù)學模型。采用脈沖高壓自輝光放電技術(shù)實現(xiàn)內(nèi)表面PIIID復合強化處理，并對這一過程進行數(shù)值模擬，研究工藝參數(shù)對內(nèi)部等離子體形成過程的影響規(guī)律，獲得提高等離子體密度分布均勻性的工藝途徑。利用高結(jié)合力類金剛石（DLC）膜強化處理能夠大幅度提高軸承材料接觸疲勞壽命的優(yōu)點，采用內(nèi)表面PIIID復合處理方法實現(xiàn)軸承外套圈滾道表面均勻的高能離子注入與沉積，并根據(jù)接觸疲勞壽命預測的理論模型設(shè)計所合成的DLC膜應(yīng)該具備的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，優(yōu)化軸承外套圈滾道的內(nèi)表面PIIID復合處理工藝，獲得具有高接觸疲勞壽命的強化層，為大幅度提高國產(chǎn)軸承性能和使用壽命提供一種可靠的技術(shù)途徑。 2100433B