强化密度离析的弱磁性铁矿石流态化分选机理研究

弱磁性贫杂铁矿石的高效低成本分选提纯是后续冶炼过程的前提，也是选冶领域的焦点和难点问题。采用物理方法预先抛除部分脉石矿物，将极大地提高后续破碎磨矿、磁选、浮选等工艺的分选效率，降低分选成本。本项目提出将浓相气固流态化分选技术引入铁矿石分选回收领域，具有对矿石选择性好、分选精度高、无需用水、污染小、应用范围广等优势。本项目深入研究了弱磁性赤铁矿石的元素组成、物相组成、脉石嵌布规律等，通过选取代表性的弱磁性赤铁矿石获得了铁矿石的铁品位-密度分布规律，指出了弱磁性赤铁矿石在不同分选密度下的理论分选指标。选取气雾化铁粉和锆英砂组成的混合加重质作为粗粒级弱磁性赤铁矿石的分选介质，实现了流化床的床层密度在2.6-3.8g/cm3的范围内调控。考察了不同加重质配比对二元加重质流化床床层密度的影响规律，建立了床层密度的可靠预测模型，可以准确调控流化床的床层密度。通过单因素分选试验确定了流化床操作条件对铁矿石分选效果的影响，通过进行多因素响应曲面法试验研究了操作参数对分选效果影响规律及其交互作用，确定了铁矿石的最佳分选条件，粗精矿全铁品位高于51%,回收率高于79%。通过对不同粒度级的铁矿石的分选结果试验表明：随着铁矿石粒度级的减小，铁矿石分选精度降低，分选得到的精矿品位和铁回收率均减小，得到传统气固流化床分选铁矿石的粒度下限为大于10mm。提出改善细粒级铁矿石分选效果需要引入其它外力场，如振动力场，机械搅拌等，以改善流化床的床层密度稳定性。研究了振动力场与气流场耦合作用下，1-6 mm细粒级弱磁性赤铁矿石的流化特性与分离规律，结果表明：通过脱除细粒级脉石尾矿，基于密度离析的干法振动分选技术能够实现细粒级弱磁性赤铁矿石的高效分选提质，在适宜的操作条件下，能够保证较高的粗精矿品位及回收率，分别高于52%与65%。项目研究成果能够拓展到其它贫杂矿石的抛尾及煤系共伴生矿物的分选提质等领域，为贫杂矿产资源的分选回收提供一条新途径。

针对弱磁性铁矿石的分选提纯难题，提出将浓相气固流态化分选技术引入铁矿石分选回收领域，具有对矿石选择性好、分选精度高、无需用水、污染小、应用范围广等优势。本课题以弱磁性赤铁矿石为研究对象，以原矿的矿物学特性及加重质颗粒的介质属性为基础，拟采用试验表征及测试、理论分析、计算机数值模拟、分选试验相结合的方法，研究准散式鼓泡流态化分选体系中的非线性动力学特性，揭示流化床三维空间内时均稳定分选体系的形成机理及演化规律；通过设备结构、分选工艺及扰动因子等因素的耦合及协同优化，揭示多组分多尺度铁矿石颗粒在流态化稳定分选体系中的运动规律与分选机理，建立强化流态化稳定性及分选可靠性的关键因素协同优化的调控机制，为我国干旱缺水地区的铁矿石干法分选提纯提供一条新途径。

造成离析的原因可能是浇筑，振捣不当，集料最大粒径过大，粗集料比例过高，胶凝材料和细集料的含量偏低，与细集料比粗集料的密度过大，或者拌合物过干或者过稀等。使用矿物掺合料或引气剂可降低离析倾向。

采用全方位离子注入与沉积（PIIID）技术强化处理GCr15材料,计算试件在承受接触载荷时亚表面层的应力/应变分布，综合接触疲劳寿命测试结果，借鉴接触疲劳寿命预测经验公式得到PIIID强化处理后预测接触疲劳寿命的数学模型。采用脉冲高压自辉光放电技术实现内表面PIIID复合强化处理，并对这一过程进行数值模拟，研究工艺参数对内部等离子体形成过程的影响规律，获得提高等离子体密度分布均匀性的工艺途径。利用高结合力类金刚石（DLC）膜强化处理能够大幅度提高轴承材料接触疲劳寿命的优点，采用内表面PIIID复合处理方法实现轴承外套圈滚道表面均匀的高能离子注入与沉积，并根据接触疲劳寿命预测的理论模型设计所合成的DLC膜应该具备的结构和性能参数，优化轴承外套圈滚道的内表面PIIID复合处理工艺，获得具有高接触疲劳寿命的强化层，为大幅度提高国产轴承性能和使用寿命提供一种可靠的技术途径。 2100433B