一种采用微波辅助磨细硼铁矿的参数分析方法技术

一种采用微波辅助磨细硼铁矿的参数分析方法，属于矿物加工技术领域，按以下步骤进行：（1）在微波炉中进行硼铁矿的微波焙烧，微波功率1500~2500W，加热至温度在450~650℃，入料量50~250g；（2）对微波处理后的硼铁矿进行磨矿，磨矿时间为5~6min，筛出粒度≤75μm的部分；（3）采用响应曲面法的中心组合设计优化硼铁矿的球磨过程，选取的影响因子为：微波功率X1，单位为W，微波焙烧温度X2，单位为℃，入料量X3，单位为g，响应值Y设为粒度≤75μm产率百分比；（4）通过Design-Expert实验设计优化软件就所选取的实验因子对硼铁矿的磨矿效率的影响作用分析，得出影响硼铁矿磨矿效率的显著因素以及最优工艺条件。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于矿物加工
，按以下步骤进行：（1）在微波炉中进行硼铁矿的微波焙烧，微波功率1500~2500W，加热至温度在450~650℃，入料量50~250g；（2）对微波处理后的硼铁矿进行磨矿，磨矿时间为5~6min，筛出粒度≤75μm的部分；（3）采用响应曲面法的中心组合设计优化硼铁矿的球磨过程，选取的影响因子为：微波功率X1，单位为W，微波焙烧温度X2，单位为℃，入料量X3，单位为g，响应值Y设为粒度≤75μm产率百分比；（4）通过Design-Expert实验设计优化软件就所选取的实验因子对硼铁矿的磨矿效率的影响作用分析，得出影响硼铁矿磨矿效率的显著因素以及最优工艺条件。【专利说明】
本专利技术属于矿物加工
，特别涉及一种采用微波辅助磨细硼铁矿的参数分 析方法。
技术介绍
我国是世界上硼矿资源较丰富的国家，其中辽东地区硼铁矿储量达2. 8亿t，占我 国硼矿资源的57. 88%，属于大型硼矿，是综合利用价值较高的矿产资源，但其结构组成复杂 多样，多元素共生矿物多，现已查明的各类矿物共计30余种，属于典型的低品位难选复合 矿，这就使得硼铁矿在碎磨加工过程中有价矿物和脉石矿物充分有效解离难度大，难以用 简单的机械磨碎方法进行分离，有必要对现有磨矿技术进行改进，提高硼铁矿的资源利用 率，这不仅能满足化工、冶金的需要，又能创造出显著的经济效益和社会效益。 传统作业中碎磨工序投资大，能耗高，选矿厂中碎矿和磨矿投资占全厂60%以上， 电耗占选矿的50?60%，生产经营费用也占全厂40%以上；全国每年有数以十亿吨矿料需 要破碎，全国每年的发电量约有5%以上消耗于磨矿，约有上百万吨钢材消耗于磨矿；碎磨 工序的能量主要耗散于热、声、摩擦等，真正用于破碎促使矿物颗粒间的结合键断裂、产生 新表面的能量仅占1%，能量利用率很低。
技术实现思路
针对现行磨矿作业中存在的问题如能耗高，能量利用率低及钢材料消耗高等，本 专利技术提供，对硼铁矿磨细的参数进行系统分 析，简单获得微波辅助磨细硼铁矿的最佳技术参数。 本专利技术的采用微波辅助磨细硼铁矿的参数分析方法按以下步骤进行： 1、 微波焙烧：在微波炉中进行硼铁矿的微波焙烧，微波功率150(T2500W，加热至温度 在 45(T650°C，入料量 5(T250g ; 2、 磨矿、过筛：采用球磨机对微波处理后的硼铁矿进行磨矿，球磨转速为96±2 r/min, 磨矿时间为5飞min，然后筛出粒度< 75 μ m的部分； 3、 采用响应曲面法的中心组合设计优化硼铁矿的球磨过程，实验所选取的三个影响因 子分别为：微波功率X1，单位为W，微波焙烧温度X 2，单位为1：，入料量X3，单位为g，实验的响 应值Y设为粒度< 75 μ m产率百分比； 4、 通过Design-Expert实验设计优化软件就所选取的实验因子对硼铁矿的磨矿效率 的影响作用分析，得出影响硼铁矿磨矿效率的显著因素以及最优工艺条件。 上述的硼铁矿的成分按重量百分比含B2O3 6?7 %，Fe203 27?29 %，MgO 36?39%，SiO2 27?29%，Al2O3 2?3%，CaO 0· 6?0· 8 %，MnO 0· 1 ?0· 2%，余量为杂质，铁品位 TFe24?26%。 上述的硼铁矿的粒度在15?25mm。 本专利技术的原理在于：影响碎磨作业的因素主要由两类：一是原矿性质，主要是原 矿的机械力学性能；二是工艺操作条件，原矿性质是本质的，矿石硬度的大小，微裂纹等缺 陷的多少，将直接决定磨矿的好坏；工艺条件则是实现的手段，基于前人的研究方向大多数 是从工艺条件的角度出发如改变磨机结构，优化磨矿浓度，球荷特性等取得了一些成果；在 矿石的辅助磨细过程中，微波能不能太大，也不能太小，微波焙烧参数如微波功率和焙烧温 度应该与矿石入料量相互配合才能达到较好的助磨效果，三者存在匹配关系。本专利技术则是 从碎磨的本质入手，通过一定的手段，研究预先改变矿石的机械力学性能，为后续的粉磨作 业创造有利条件，探索微波功率、微波加热温度和入料量等因素的交互作用对硼铁矿磨矿 效率的影响，实现提高磨矿效率的目的。 微波助磨就是这一观点的具体体现，微波是一种高频电磁波，它能渗透物体内部， 使物质分子产生取向极化和变形极化，极化方向随频率不断变化，而出现物体的自加热效 应，温度随之升高；由于各种矿物的介电常数不同，吸波特性各异，微波场中升温速率不同， 有用矿物和脉石矿物之间形成局部温差，产生热应力，当热应力达到一定程度，会在矿物之 间的界面上产生裂缝，矿石体系的宏观和微观裂纹的增多和扩大改变了矿石的机械力学性 能，提高磨矿效率；同时裂缝的产生可以有效促进有价矿物与脉石矿物的有效解离，提高单 体解离和增加其有效反应表面积。微波辐射是改善矿石磨矿的有效方法，基于微波对于介 质的这种快速加热和选择性加热特性，使得微波作为一种清洁高效技术在矿冶领域中的应 用具有独特的优越性和实用性，应用前景广阔。通过响应曲面法优化球磨过程，通过软件就 所选取的实验因子对硼铁矿的磨矿效率的影响作用分析，可以快速准确得出影响硼铁矿磨 矿效率最优工艺条件。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的采用微波辅助磨细硼铁矿的参数分析方法流程示意图； 图2为本专利技术实施例1中的硼铁矿外观图； 图3为本专利技术实施例1中的焙烧后的硼铁矿的外观图； 图4为本专利技术实施例1中的磨矿后的硼铁矿的微观金相图； 图5为本专利技术实施例中的微波功率、微波焙烧温度和入料量与粒度< 75 μ m产率的三 维模拟图； 图6为本专利技术实施例中的加热温度微波焙烧温度、入料量及其交互作用与粒度小于 75 μ m产率的三维模拟图； 图7为本专利技术实施例中的入料量、微波功率及其交互作用与粒度小于75 μ m产率的三 维模拟图。 图8为本专利技术实施例中实验值与预测值关图。 【具体实施方式】 本专利技术实施例中采用的硼铁矿中有用矿物主要为磁铁矿（Fe3O4)和硼镁石 (MgBO 2(OH))，脉石矿物主要为蛇纹石（Mg3Si2O5 (OH))。 本专利技术实施例中采用的球磨机为XMQ-240 X 90锥形球磨机，球磨转速为96±2 r/ min〇 本专利技术实施例中球磨时固定充填率为35%，磨矿介质采用钢球，装球总重量 11.09Kg (其中不同直径钢球的重量比为 Φ30ι?πι : Φ25ι?πι : Φ20ι?πι=40 : 33 : 27)。 本专利技术实施例中筛分是采用8411型电动振筛机。 本专利技术实施例中Design-Expert实验设计优化软件为美国STAT-EASE公司所开 发，版本号为8. 0. 7. 1。 本专利技术实施例中采用MW-L0316V微波高温炉，微波频率为2. 45GHz。 本专利技术实施例中微观金相观测采用日立S-3400N扫描电子显微镜。 实施例1 硼铁矿的成分按重量百分比含 B2O3 6%，Fe2O3 28 %，MgO 37 %，SiO2 28%，Al2O3 2%，CaO 0. 7 %，MnO 0. 1%，余量为杂质，铁品位TFe24% ;粒度在15?25_ ; 在微波炉中进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用微波辅助磨细硼铁矿的参数分析方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）微波焙烧：在微波炉中进行硼铁矿的微波焙烧，微波功率1500~2500W，加热至温度在450~650℃，入料量50~250g； （2）磨矿、过筛：采用球磨机对微波处理后的硼铁矿进行磨矿，球磨转速为96±2 r/min，磨矿时间为5~6min，然后筛出粒度≤75μm的部分；（3）采用响应曲面法的中心组合设计优化硼铁矿的球磨过程，实验所选取的三个影响因子分别为：微波功率X1，单位为W，微波焙烧温度X2，单位为℃，入料量X3，单位为g，实验的响应值Y设为粒度≤75μm产率百分比；（4）通过Design‑Expert实验设计优化软件就所选取的实验因子对硼铁矿的磨矿效率的影响作用分析，得出影响硼铁矿磨矿效率的显著因素以及最优工艺条件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜涛，薛向欣，刘亚静，段培宁，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21