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跳汰重选去除锆刚玉砖玻璃渣试验

责任编辑:金工机械 发表时间:2016-05-28 09:09

  玻璃熔窑是熔化玻璃液的一种热工设备。玻璃窑的窑衬一般是由几种耐火砖砌筑而成的。玻璃池窑与玻璃液接触的池壁和池底等部位,国内外普遍采用电熔锆刚玉砖砌筑。这种耐火材料在使用过程中会受到多种作用的破坏,高温下承受炉体及物料的荷重、操作过程中的外界应力;由于温度的急剧变化,受热不均而出现的极大温差,以及由此而产生的内应力;高温流体的冲刷以及高温流体炉渣、杂质元素的侵蚀;环境气氛的转变及作用等。这些作用导致了耐火材料的熔融软化、熔蚀磨损和崩裂损坏。耐火材料使用一定时间后,需拆除替换。替换下来的锆刚玉砖中,由于受玻璃液的渗透侵蚀作用,砖的表面及裂隙中赋存有大量的玻璃渣。这种含有玻璃渣的锆刚玉砖经粉碎后不能直接作为生产锆刚玉砖的原料。究其原因,玻璃渣中含有碱金属氧化物Na2O、K2O,这些氧化物如果带入所生产的锆刚玉砖中,将起到熔剂的作用,与SiO2等形成较多的玻璃相,使制品在较低温度下出现液相,且粘度低,从而影响耐火制品的高温性能。为充分利用废弃的耐火砖,节约成本,必须设法去除锆刚玉砖中的玻璃渣,使其性能达到生产锆刚玉砖原料的要求。目前,去除锆刚玉砖中玻璃渣常采用人工的方法,其劳动强度大,效率低,玻璃渣去除不彻底。本试验旨在通过采用重选去除玻璃渣这种物理选矿方法,代替繁重的人工法。

  试样取自湖南某耐火材料厂从玻璃熔窑中拆换下来的废锆刚玉砖,最大块度为300mm。用肉眼即可观察到,砖的一面甚至三面都附有玻璃渣,其裂隙及空洞被玻璃填充。试样破碎至小于4mm后,进行了工艺矿物学研究。结果表明,试样中含玻璃9.82%,主要化学成份为:Al2O3 43.51%、ZrO2 33.24%、SiO2 18.22%、Na2O 2.75%、Fe2O3 0.13%。

  电熔锆刚玉砖是高温下将工业氧化铝、锆英石精矿作原料,熔化后浇铸成一定形状的制品。其矿物组成为 ZrO230%~50%,Al2O330%~50%,SiO2不大于20%,矿物相主要为刚玉、斜锆石的共晶体,少量的斜锆石、刚玉及玻璃相,是一种非均质体。具有制品致密、气孔少、体积密度大,高的机械强度,高的荷重软化温度,热震稳定好,优良的抵抗熔渣侵蚀的能力。对本次试样中拣选出来的锆刚玉进行了物质成份分析,结果为:Al2O3 48.09%、ZrO2 36.79%、SiO2 13.19%、Na2O 1.30%、Fe2O3 0.13%。锆刚玉比重3.81。试样中的玻璃为普通钠钙玻璃,比重2.59kg/m³。主要组成为:Al2O3 1.24%、SiO2 65.09%、Na2O 15.94%、K2O 1.20%、Fe2O3 0.10%。试样破碎后的粒度组成、玻璃含量分布及单体解离度测定结果中可看出,玻璃渣的嵌布粒度较粗,较易单体解离。试样破碎至小于4mm时,玻璃总的单体解离度达86.9%;同时,玻璃相对于锆刚玉较易粉碎,玻璃在细粒级中的含量高于粗粒级中的含量,粒度越细,其含量越高。

  根据试样中玻璃易于单体解离的特点,先采用跳汰机去除0.5~4mm粒级中的玻璃较为合适。按照跳汰选矿给矿需分成较窄级别才有利于分选的特点,将大于0.5mm的试样分成2~4mm、1~2mm和0.5~1mm三个级别,再分别进行跳汰选别。各个粒级的跳汰尾矿合并磨矿至小于74μm占 40%的细度,与上述未进行选别的小于0.5mm粒级试样合并。通过筛分,得到大于0.1和小于0.1mm两个级别,然后进行摇床选矿。

  试样中玻璃嵌布粒度较粗,易单体解离,玻璃和锆刚玉之间有一定的比重差,可用重选法分离。但两者的比重相差不大,应属于重选法中较难选试样。

  与一般金属矿选别相比,试样中的重矿物含量多,超过90%,恰好与金属矿选别的原料相反。因此,跳汰作业中重矿物床层厚是其特点。试验中发现, 为使床层略呈松散状态,在冲程、冲次适当配合下,需要的水速较大。此时,颗粒主要借助重力加速度差相对运动,粒度影响较显著,所以跳汰需要窄级别入选。试样经分级跳汰后,跳汰精矿中的玻璃含量可降至0.41%~0.73%,Na2O可降至1.36%~1.41%,作业产率为47.46%~51.37%。其中,1~2mm粒级的跳汰效果最好,重矿物产品中玻璃含量最低,产率最大;0.5~1mm粒级的选别效果最差,重矿物产品中玻璃含量高,产率也小。

  上述跳汰尾矿中还含有较多的锆刚玉与玻璃的连生体,要使它们完全解离,需经过磨矿。在磨矿细度为40%的小于74μm时,玻璃的单体解离度已达 95%以上,该结果进一步说明玻璃较易单体解离。此时,试样的最大粒度为0.5mm,适合摇床分选。摇床试验获得了如下指标:摇床重产品作业产率为 53.46%~61.25%,玻璃含量0.32%~0.39%,Na2O含量1.35%~1.37%;摇床尾矿中玻璃含量达61.15%~64.50%。此结果说明,摇床的分选精度较高。

  采用先跳汰后摇床的重选工艺流程能有效地发挥跳汰机处理粒度粗、首先获得较纯的锆刚玉以及摇床的处理粒度较细、分选精度高的特点。先用跳汰选出纯度较高、硬度大的锆刚玉,跳汰尾矿中的玻璃含量增加,整体硬度变小,便于磨矿,可降低磨矿成本。跳汰尾矿作为摇床给矿,其中重矿物含量相对减少,使摇床分带更加明显,有利于摇床的操作进行。

  物理选矿去除锆刚玉中玻璃渣研究结果表明,含Na2O 2.75%的锆刚玉经重选法去除玻璃后,Na2O含量可降至1.34%,锆刚玉回收率为83.8%,其质量达到SJ-36锆刚玉砖的原料要求。试验获得的结果是满意的,且流程简单。