CN108520164B - 一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法 - Google Patents

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Abstract

一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法，属于矿物加工技术领域，按以下步骤进行：(1)将钒钛磁铁矿石放入水中浸泡；(2)将浸泡过的矿石在微波加热装置中进行加热；(3)利用磨矿设备对矿石进行粉磨；(4)利用磨矿动力学分析微波处理前后矿石易磨性的变化。由于微波的选择性加热作用，在微波预处理过程中，钒钛磁铁矿内部会产生大量的热力裂纹，同时矿石中水分由于微波的迅速加热产生高压蒸汽，扩大了这些裂纹的断裂程度，大幅提高了矿石的易磨性，并且利用磨矿动力学分析矿石磨矿速率的变化，获得最佳的微波预处理工艺参数。

Description

一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法
技术领域
本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法。
背景技术
钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等多元素共伴生的复杂难处理矿，是我国重大战略资源之一，我国45％的钒和90％的钛资源赋存其中。在钒钛磁铁矿处理过程中，首先要对矿石进行粉磨，使有价矿物与脉石单体分离，以便后续工艺顺利完成。但矿石粉磨过程能耗很高，据国内某钢铁企业选矿作业数据资料显示，矿磨矿工序能耗约占选矿作业总能耗的60％。影响磨矿能耗和效率的主要因素为矿石本身的性质。因此，从矿石碎磨本质入手，开发新的高效助磨技术，使矿料性质向着有利于粉碎的方向改变，不仅对提高生产效率和节能降耗都具有十分重要的意义。
近年来，通过微波辅助磨矿的方法已有大量报道，研究利用微波的选择性加热特点，对矿石进行预处理，引起矿石内部组分产生不同的膨胀及收缩程度，造成了矿石内部大量的热力裂纹产生，降低了粉磨过程的能耗，促进矿石的解离程度。然而这些方法要求矿石具有良好的吸波性能，否则不仅不能有效地提高矿石的易磨性，反而增加磨矿过程的能耗。并且，这些研究通过测量磨矿后通过200目筛子的矿石含量，判断矿石易磨性的大小，不能反应出矿石经微波处理后磨矿速率的变化，无法为微波助磨的实际应用提供理论指导。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法。本发明的技术方案为：
一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法，包括以下步骤：
1)将钒钛磁铁矿放入水中浸泡，取出后去除表面水分；
2)将浸泡过的矿石在微波加热装置中进行加热，微波加热功率为5kW以上；加热结束后让矿石自然冷却至室温；
3)利用行星式球磨机对微波处理前后的矿石进行磨矿，获得不同磨矿时间，待磨矿石中粗级别含量；
4)利用一级磨矿动力学方程分析微波处理前后矿石易磨性的变化，确定最佳的微波加热时间。
上述方法中，步骤1)所述钒钛磁铁矿粒度在10-30mm。
上述方法中，步骤1)所述钒钛磁铁矿水中浸泡时间为10-24h。
上述方法中，步骤2)所述钒钛磁铁矿在微波炉中进行加热，其微波加热功率为5-10kW。
上述方法中，步骤4)所述一级磨矿动力学方程式为：
Figure BDA0001602386310000021
式中w1(0)—时间为0min时，待磨物料的粗级别含量，％；
w1(t)—经过时间t后，待磨物料的粗级别含量，％；
t—磨矿时间，min；
S1—磨矿第一阶段的磨矿速率，min-1。
本发明的原理为：
在微波加热前，将钒钛磁铁矿在水中浸泡，由于水分的增加，矿石的吸收微波能的能力得到增强，矿石在微波场中的升温速率增大。在微波加热过程中，金属矿物和脉石之间形成局部温差，形成热应力，当热应力达到一定程度，会在矿物之间产生热力裂纹。并且由于微波的加热，矿石中的水分迅速变为水蒸气从这些裂纹中扩散出来，提高了矿石内部热力裂纹的断裂程度，二者的协同作用有效地提高了矿石的易磨性能。将处理前后的矿石放入行星式球磨机中进行磨矿，获得不同磨矿时间，待磨矿石中粗级别的含量，利用一级磨矿动力学方程计算出矿石在磨矿初期磨矿速率的变化，确定最佳的微波加热时间。
与现有的微波助磨方法相比，本发明的有益效果如下：
(1)矿石水分的增加提高了矿石在微波场中的升温性能，减少了微波加热过程中电磁能的消耗。
(2)微波加热过程中，矿石内部热力裂纹与高温蒸汽的协同作用，更加有效地提高矿石的易磨性能。
(3)利用一级磨矿动力学方程，更加准确地分析出矿石经处理后磨矿速率的变化，确定最佳的微波加热时间，为微波助磨的应用提供理论依据。
具体实施方式
本发明实施例中磨矿设备为QM-QX型全方位行星式球磨机，球磨转速为：公转为120r/min，自转为200r/min，钒钛磁铁矿的不同磨矿时间分别为0.5,1,2,3,4min。
本发明实施例中球磨罐的容积为400ml，磨矿介质采用钢球，装球总重量400g(其中不同直径钢球的重量比为Φ10mm∶Φ6mm＝3:2)。
本发明实施例中钒钛磁铁矿的化学成分为：TFe,28.70％；TiO2,9.46％；V2O5,0.27％；SiO2,24.42％；MgO,11.75％；CaO,6.26％；Al2O3,3.88％.
实施例1
一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法，包括以下步骤：
(1)将粒度为10-15mm的钒钛磁铁矿石放入水中浸泡12h，取出后去除表面水分；
(2)称取500g浸泡过的矿石，将其在微波加热装置中进行加热，其微波加热功率为6kW，加热结束后将矿石自然冷却至室温；
(3)利用行星式球磨机对微波处理前后的矿石进行磨矿，获得磨矿时间分别为0.5,1,1.5,2min时，待磨矿石中粗级别含量；
(4)利用一级磨矿动力学方程分析微波处理前后矿石易磨性的变化，确定最佳的微波加热时间，本实施例的最佳微波处理时间为4min，在此条件下，矿石的磨矿速度增加量为82.82％。
实施例2
一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法，包括以下步骤：
(1)将粒度为25-30mm的钒钛磁铁矿石放入水中浸泡15h，取出后去除表面水分；
(2)称取600g浸泡过的矿石，将其在微波加热装置中进行加热，其微波加热功率为8kW，加热结束后将矿石自然冷却至室温；
(3)利用行星式球磨机对微波处理前后的矿石进行磨矿，获得磨矿时间分别为0.5,1,1.5,2min时，待磨矿石中粗级别含量；
(4)利用一级磨矿动力学方程分析微波处理前后矿石易磨性的变化，确定最佳的微波加热时间，本实施例的最佳微波处理时间为2.5min，在此条件下，矿石的磨矿速度增加量为98.82％。
实施例3
一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法，包括以下步骤：
(1)将粒度为15-25mm的钒钛磁铁矿石放入水中浸泡15h，取出后去除表面水分；
(2)称取800g浸泡过的矿石，将其在微波加热装置中进行加热，其微波加热功率为7kW，加热结束后将矿石自然冷却至室温；
(3)利用行星式球磨机对微波处理前后的矿石进行磨矿，获得磨矿时间分别为1,2,3,4min时，待磨矿石中粗级别含量。
(4)利用一级磨矿动力学方程分析微波处理前后矿石易磨性的变化，确定最佳的微波加热时间，本实施例的最佳微波处理时间为3min，在此条件下，矿石的磨矿速度增加量为102.82％。

Claims (3)

1.一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将钒钛磁铁矿放入水中浸泡，钒钛磁铁矿粒度为10-30mm，钒钛磁铁矿水中浸泡时间为10-24h，取出后去除表面水分；
2)将浸泡过的矿石在微波加热装置中进行加热，微波加热功率为5kW以上；加热结束后让矿石自然冷却至室温；
3)利用行星式球磨机对微波处理前后的矿石进行磨矿，获得不同磨矿时间，待磨矿石中粗级别含量；
4)利用一级磨矿动力学方程分析微波处理前后矿石易磨性的变化，计算出矿石在磨矿初期磨矿速率的变化，确定最佳的微波加热时间。
2.根据权利要求1所述的一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法，其特征在于，步骤2)微波加热功率为5-10kW。
3.根据权利要求1或2所述的一种微波加热提高钒钛磁铁矿易磨性的分析方法，其特征在于，步骤4)所述的分析微波处理前后矿石易磨性的变化，采用的一级磨矿动力学方程式为：
Figure FDA0002490711830000011
式中w1(0)—时间为0min时，待磨物料的粗级别含量，％；
w1(t)—经过时间t后，待磨物料的粗级别含量，％；
t—磨矿时间，min；
S1—磨矿第一阶段的磨矿速率，min-1。
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