權(quán)利要求

1.通過熱解和磁選制備晶體的裝置，其特征在于，所述裝置包括熱解爐、出料系統(tǒng)、重選系統(tǒng)和磁選系統(tǒng)，其中， 所述熱解爐用于將原料加熱分解得到熱解產(chǎn)物； 所述出料系統(tǒng)用于將所述熱解產(chǎn)物輸出冷卻得到冷卻產(chǎn)物，并將所述冷卻產(chǎn)物輸入所述重選系統(tǒng)內(nèi)； 所述重選系統(tǒng)用于對(duì)所述冷卻產(chǎn)物進(jìn)行重選，得到重選尾礦和重選精礦； 所述磁選系統(tǒng)用于除去所述重選精礦中的磁性物，得到磁選精礦即單晶體目標(biāo)產(chǎn)物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述出料系統(tǒng)包括冷水塔、冷卻水循環(huán)泵、?；酆凸伟宄隽蠙C(jī)，其中， 所述粒化槽用于對(duì)從所述熱解爐輸出的熱解產(chǎn)物進(jìn)行冷卻得到冷卻產(chǎn)物，所述粒化槽內(nèi)部設(shè)有噴淋水管，所述冷水塔的出水口通過管路與所述噴淋水管的進(jìn)水口連接，所述噴淋水管將水噴入?；蹆?nèi)，所述?；鄣膫?cè)面設(shè)有出水口，所述粒化槽出水口通過管路與所述冷水塔的進(jìn)水口連接，所述冷卻水循環(huán)泵位于所述噴淋水管與冷水塔的連接管路上； 所述刮板出料機(jī)用于從所述粒化槽輸出所述冷卻產(chǎn)物，同時(shí)對(duì)所述冷卻產(chǎn)物進(jìn)行攪拌使其混合均勻，所述刮板出料機(jī)包括一體成型的水平段和傾斜段，所述水平段內(nèi)嵌于所述粒化槽內(nèi)，所述傾斜段向遠(yuǎn)離所述粒化槽的方向延伸，其物料輸出端與所述重選系統(tǒng)的進(jìn)料口相連接。 

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述重選系統(tǒng)包括重選設(shè)備、重選尾礦儲(chǔ)槽、重選精礦儲(chǔ)槽和重選精礦輸送泵，其中， 所述重選設(shè)備用于將所述冷卻產(chǎn)物進(jìn)行重選，得到重選尾礦和重選精礦，所述重選設(shè)備上設(shè)有重選尾礦出料口和重選精礦出料口，所述重選尾礦出料口與所述重選尾礦儲(chǔ)槽的進(jìn)料口連接，所述重選精礦出料口與所述重選精礦儲(chǔ)槽的進(jìn)料口連接， 所述重選精礦儲(chǔ)槽的出料口與所述磁選系統(tǒng)的進(jìn)料口連接，所述重選精礦輸送泵位于所述重選精礦儲(chǔ)槽與所述磁選系統(tǒng)的連接管路上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述磁選系統(tǒng)包括磁選機(jī)、磁選精礦產(chǎn)品倉和磁性物產(chǎn)品倉，其中， 所述磁選機(jī)用于對(duì)所述重選精礦進(jìn)行磁選，得到磁選精礦和磁性物，所述磁選機(jī)上設(shè)有磁選精礦出料口和磁性物出料口，所述磁選精礦出料口與所述磁選精礦產(chǎn)品倉的進(jìn)料口連接，所述磁性物出料口與所述磁性物產(chǎn)品倉的進(jìn)料口連接。 

5.一種使用權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述裝置制備氧化鋯晶體的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、將原料和熱解添加劑加入熱解爐內(nèi)，加熱分解得到熱解產(chǎn)物； 步驟二、熱解結(jié)束后開啟冷卻水循環(huán)泵，將所述熱解爐內(nèi)的熱解產(chǎn)物倒入?；?，對(duì)所述熱解產(chǎn)物進(jìn)行冷卻得到冷卻產(chǎn)物； 步驟三、啟動(dòng)刮板出料機(jī)，將?；壑械睦鋮s產(chǎn)物輸入所述重選設(shè)備內(nèi)； 步驟四、所述重選設(shè)備對(duì)所述冷卻產(chǎn)物進(jìn)行重選，得到重選尾礦和重選精礦，所述重選尾礦進(jìn)入所述重選尾礦儲(chǔ)槽，所述重選精礦進(jìn)入所述重選精礦儲(chǔ)槽； 步驟五、將所述重選精礦儲(chǔ)槽中的重選精礦送入所述磁選機(jī)內(nèi)進(jìn)行磁選，得到磁選精礦和磁性物，所述磁選精礦為單晶體目標(biāo)產(chǎn)物。 

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟一中，所述原料為鋯英砂，所述熱解添加劑為堿土金屬氧化物，選自CaO、MgO中的至少一種； 和/或，以鋯英砂的質(zhì)量為100％計(jì)，所述熱解添加劑的加入量為所述鋯英砂原料質(zhì)量的5％～15％。 

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟一中，所述熱解溫度為1300～1900℃，熱解時(shí)間為45～120分鐘，熱解過程在自然爐氣氣氛中進(jìn)行。 

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟二中，由冷卻水循環(huán)泵輸出的冷卻水流量為所述熱解產(chǎn)物質(zhì)量流量的40～100倍； 和/或，所述熱解產(chǎn)物質(zhì)量流量為30～500kg/min，冷卻水的流速為5～10m/s； 和/或，所述冷水塔提供的循環(huán)水溫度≤45℃。 

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟四中，所述重選設(shè)備的工作沖次為280～320次/min，沖程為10～16mm。 10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟五中，所述磁選機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為80～400KA/m，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為10～25rpm。

說明書

通過熱解和磁選制備晶體的裝置及使用該裝置制備氧化鋯的方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶體制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過熱解和磁選制備晶體的裝置，以及使用該裝置制備氧化鋯的方法。

背景技術(shù)

二氧化鋯是鋯的主要氧化物，具有高耐磨性、熔點(diǎn)高、耐腐蝕、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁等優(yōu)異特點(diǎn)，且熱膨脹系數(shù)低、折射率高、抗熱沖擊性好，是耐高溫材料、結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷等領(lǐng)域的重要新興材料。目前氧化鋯的制備方法主要有化學(xué)法和電熔法，其中化學(xué)法生產(chǎn)的高純氧化鋯具有優(yōu)良的性能，但因工藝流程長、試劑消耗大，生產(chǎn)過程環(huán)保治理困難，生產(chǎn)成本較高。

電熔氧化鋯是利用碳還原鋯英砂中的二氧化硅的原理，借助電弧爐在2500℃～3000℃的高溫條件下，通過控制還原碳量和催化劑量，使硅從鋯英砂中脫除。根據(jù)生產(chǎn)所得到的二氧化鋯產(chǎn)品的特點(diǎn)不同，可分為脫硅二氧化鋯和穩(wěn)定二氧化鋯。電熔法制取穩(wěn)定二氧化鋯工藝根據(jù)原料不同又可分為一次電熔法和二次電熔法兩種，采用鋯英砂為原料生產(chǎn)穩(wěn)定二氧化鋯的工藝為一次電熔法；采用脫硅二氧化鋯為原料生產(chǎn)穩(wěn)定二氧化鋯的工藝為二次電熔法。

原料鋯英砂配入適量還原劑石油焦加入電爐內(nèi)，在電弧熱的作用下鋯英砂分解為ZrO 2和SiO 2，SiO 2與石油焦中的碳反應(yīng)生成氣態(tài)SiO，在風(fēng)機(jī)抽力作用下，隨煙氣排出，氣態(tài)SiO出爐后遇到空氣氧化成無定形SiO 2。待爐內(nèi)的SiO 2脫除干凈后，將熔融狀態(tài)的氧化鋯熔體傾倒出爐，噴吹造粒。電熔氧化鋯的?；椒壳爸饕袃煞N：一種是噴氣法，即采用高壓氣體將氧化鋯熔體噴散成顆粒狀；另一種是噴水法，利用高溫熔融氧化鋯遇水急冷會(huì)發(fā)生炸裂的原理，通過高溫熔體與水流直接接觸，將高溫熔體冷卻并顆?；?，得到脫硅電熔氧化鋯鋯球。

根據(jù)主要化學(xué)反應(yīng)，采用電弧爐生產(chǎn)脫硅氧化鋯時(shí)，電弧爐煙氣主要成分是二氧化碳和氣態(tài)SiO，每生產(chǎn)1t脫硅氧化鋯向大氣環(huán)境排放CO 2約250kg。熔煉反應(yīng)在2500℃～3000℃的高溫條件下進(jìn)行，爐殼熱損失大，每生產(chǎn)1t氧化鋯綜合電耗約6500～9000kw·h，生產(chǎn)能耗較高。

因此需要對(duì)氧化鋯的制備裝置和制備方法進(jìn)行優(yōu)化，如降低熱解溫度，控制制備過程中的碳排放，并提高產(chǎn)物中的硅微粉比重。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的是提供一種通過熱解和磁選制備晶體的裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)原料鋯英砂進(jìn)行熱解并使其熱解熔融體得到?；缓髮峤猱a(chǎn)物依次進(jìn)行重選和磁選分離，得到純度較高的單斜晶脫硅二氧化鋯產(chǎn)物和容重較大的二氧化硅產(chǎn)物。

本發(fā)明的第二目的是提供使用該裝置制備氧化鋯的方法，特別是單斜晶氧化鋯。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明涉及一種通過熱解和磁選制備晶體的裝置，所述裝置包括熱解爐、出料系統(tǒng)、重選系統(tǒng)和磁選系統(tǒng)，其中，

所述熱解爐用于將原料加熱分解得到熱解產(chǎn)物；

所述出料系統(tǒng)用于將所述熱解產(chǎn)物輸出冷卻得到冷卻產(chǎn)物，并將所述冷卻產(chǎn)物輸入所述重選系統(tǒng)內(nèi)；

所述重選系統(tǒng)用于對(duì)所述冷卻產(chǎn)物進(jìn)行重選，得到重選尾礦和重選精礦；

所述磁選系統(tǒng)用于除去所述重選精礦中的磁性物，得到磁選精礦，即單晶體目標(biāo)產(chǎn)物。

優(yōu)選地，所述出料系統(tǒng)包括冷水塔、冷卻水循環(huán)泵、?；酆凸伟宄隽蠙C(jī)，其中，

所述?；塾糜趯?duì)從所述熱解爐輸出的熱解產(chǎn)物進(jìn)行冷卻得到冷卻產(chǎn)物，所述?；蹆?nèi)部設(shè)有噴淋水管，所述冷水塔的出水口通過管路與所述噴淋水管的進(jìn)水口連接，所述噴淋水管將水噴入?；蹆?nèi)，所述?；鄣膫?cè)面設(shè)有出水口，所述?；鄢鏊谕ㄟ^管路與所述冷水塔的進(jìn)水口連接，所述冷卻水循環(huán)泵位于所述噴淋水管與冷水塔的連接管路上；

所述刮板出料機(jī)用于從所述?；圯敵鏊隼鋮s產(chǎn)物，同時(shí)對(duì)所述冷卻產(chǎn)物進(jìn)行攪拌使其混合均勻，所述刮板出料機(jī)包括一體成型的水平段和傾斜段，所述水平段內(nèi)嵌于所述?；蹆?nèi)，所述傾斜段向遠(yuǎn)離所述?；鄣姆较蜓由欤湮锪陷敵龆伺c所述重選系統(tǒng)的進(jìn)料口相連接。

優(yōu)選地，所述重選系統(tǒng)包括重選設(shè)備、重選尾礦儲(chǔ)槽、重選精礦儲(chǔ)槽和重選精礦輸送泵，其中，

所述重選設(shè)備用于將所述冷卻產(chǎn)物進(jìn)行重選，得到重選尾礦和重選精礦，所述重選設(shè)備上設(shè)有重選尾礦出料口和重選精礦出料口，所述重選尾礦出料口與所述重選尾礦儲(chǔ)槽的進(jìn)料口連接，所述重選精礦出料口與所述重選精礦儲(chǔ)槽的進(jìn)料口連接，

所述重選精礦儲(chǔ)槽的出料口與所述磁選系統(tǒng)的進(jìn)料口連接，所述重選精礦輸送泵位于所述重選精礦儲(chǔ)槽與所述磁選系統(tǒng)的連接管路上。

優(yōu)選地，所述磁選系統(tǒng)包括磁選機(jī)、磁選精礦產(chǎn)品倉和磁性物產(chǎn)品倉，其中，

所述磁選機(jī)用于對(duì)所述重選精礦進(jìn)行磁選，得到磁選精礦和磁性物，所述磁選機(jī)上設(shè)有磁選精礦出料口和磁性物出料口，所述磁選精礦出料口與所述磁選精礦產(chǎn)品倉的進(jìn)料口連接，所述磁性物出料口與所述磁性物產(chǎn)品倉的進(jìn)料口連接。

本發(fā)明還涉及使用所述裝置制備晶體的方法，以所述晶體為氧化鋯為例，包括以下步驟：

步驟一、將原料和熱解添加劑加入熱解爐內(nèi)，加熱分解得到熱解產(chǎn)物；

優(yōu)選地，所述原料為鋯英砂，其中ZrO 2的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為55.0％～66.0％，含水量≤1％。

優(yōu)選地，所述熱解添加劑為堿土金屬氧化物，選自CaO、MgO中的至少一種。以鋯英砂的質(zhì)量為100％計(jì)，所述熱解添加劑的加入量為所述鋯英砂原料質(zhì)量的5％～15％。

優(yōu)選地，所述熱解溫度為1300～1900℃，熱解時(shí)間為45～120分鐘，熱解過程在自然爐氣氣氛中進(jìn)行。

步驟二、熱解結(jié)束后開啟冷卻水循環(huán)泵，將所述熱解爐內(nèi)的熱解產(chǎn)物倒入?；?，對(duì)所述熱解產(chǎn)物進(jìn)行冷卻得到冷卻產(chǎn)物；

優(yōu)選地，由冷卻水循環(huán)泵輸出的冷卻水流量為所述熱解產(chǎn)物質(zhì)量流量的40～100倍。所述熱解產(chǎn)物質(zhì)量流量為30～500kg/min，冷卻水的流速為5～10m/s。所述冷水塔提供的循環(huán)水溫度≤45℃。

步驟三、啟動(dòng)刮板出料機(jī)，將?；壑械睦鋮s產(chǎn)物輸入所述重選設(shè)備內(nèi)；

優(yōu)選地，所述刮板出料機(jī)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率為20～50Hz。

步驟四、所述重選設(shè)備對(duì)所述冷卻產(chǎn)物進(jìn)行重選，得到重選尾礦和重選精礦，所述重選尾礦進(jìn)入所述重選尾礦儲(chǔ)槽，所述重選精礦進(jìn)入所述重選精礦儲(chǔ)槽；

優(yōu)選地，所述重選設(shè)備的工作沖次為280～320次/min，沖程為10～16mm。其中重選精礦的主要成分為二氧化鋯，ZrO 2在重選精礦中的質(zhì)量百分含量為88.0％～99.0％。所述尾礦的主要成分為SiO 2。

步驟五、將所述重選精礦儲(chǔ)槽中的重選精礦送入所述磁選機(jī)內(nèi)進(jìn)行磁選，得到磁選精礦和磁性物，所述磁選精礦為單晶體目標(biāo)產(chǎn)物。

優(yōu)選地，所述磁選機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為80～400KA/m，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為10～25rpm。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供了一種通過熱解和磁選制備晶體的裝置，包括熱解爐、出料系統(tǒng)、重選系統(tǒng)和磁選系統(tǒng)。其中，出料系統(tǒng)包括冷水塔、冷卻水循環(huán)泵、?；酆凸伟宄隽蠙C(jī)。由于?；叟渲昧搜h(huán)冷卻水，可保證?；瘻囟确€(wěn)定在合理的范圍內(nèi)，并降低了工藝用水量。刮板出料機(jī)包括水平段和傾斜段，其水平段嵌于粒化槽內(nèi)，對(duì)?；a(chǎn)品有較好的攪拌作用，可以提高?；?，改善產(chǎn)品的粒度范圍寬度。所述設(shè)備均為通用設(shè)備，易采購制造，安裝簡便，運(yùn)行可靠，能耗低、占地面積小，設(shè)備可根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況采用集中布置或分段安裝。

本發(fā)明還提供了使用該裝置制備晶體的方法，以制備氧化鋯為例，在熱解過程中：1)本發(fā)明通過向熱解爐中加入熱解添加劑，能夠在較低溫度，如1300～1900℃下進(jìn)行熱解，拓寬了熱解爐耐材選擇范圍，提高了熱解爐的使用壽命，并降低了熱解過程的能耗。采用本發(fā)明提供的方法每生產(chǎn)1噸脫硅氧化鋯熱解電耗僅5600kw·h/t，相較于傳統(tǒng)電熔脫硅氧化鋯生產(chǎn)工藝減少能耗417.86kgce/tZrO 2。2)與傳統(tǒng)電熔脫硅氧化鋯生產(chǎn)工藝相比較，本發(fā)明的熱解過程沒有直接碳排放。采用本發(fā)明提供的方法每生產(chǎn)1噸脫硅氧化鋯，減少向大氣排放二氧化碳250kg。3)與原爐內(nèi)冷卻生產(chǎn)脫硅氧化鋯坨生產(chǎn)工藝比較，本發(fā)明的熱解熔融產(chǎn)物采用驟冷?；椒ㄋ醚趸喠６染鶆颉⒑细衤矢?，為后續(xù)加工細(xì)化創(chuàng)造了更加優(yōu)越的條件。解決了脫硅氧化鋯坨硬度大，難破碎的問題，大大提高了氧化鋯產(chǎn)品破碎設(shè)備的生產(chǎn)效率。

在產(chǎn)品分離過程中，本發(fā)明對(duì)熱解產(chǎn)物依次進(jìn)行重選和磁選。其中：1)重選過程的能耗低，且不引入新的雜質(zhì)元素，經(jīng)重選后的產(chǎn)品純凈度高，且無“三廢”排放，對(duì)環(huán)境友好。另外重選還能得到副產(chǎn)品SiO 2，其容重達(dá)可達(dá)1200kg/m 3以上，較傳統(tǒng)電熔氧化鋯工藝所得到的微硅粉200kg/m 3提高了6倍，大大增強(qiáng)了其運(yùn)送特性。2)對(duì)重選精礦(重密度)產(chǎn)品進(jìn)行再磁選，可以將整個(gè)生產(chǎn)過程中引入的磁性物除去，確保二氧化鋯產(chǎn)品中的磁性物質(zhì)含量滿足要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明涉及通過熱解和磁選制備晶體的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，

1-熱解爐；

2-出料系統(tǒng)；

21-冷水塔；22-冷卻水循環(huán)泵；23-?；郏?4-刮板出料機(jī)；

3-重選系統(tǒng)；

31-重選設(shè)備；32-重選尾礦儲(chǔ)槽；33-重選精礦儲(chǔ)槽；34-重選精礦輸送泵；

4-磁選系統(tǒng)；

41-磁選機(jī)；42-磁選精礦產(chǎn)品倉；43-磁性物產(chǎn)品倉。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例涉及一種通過熱解和磁選制備晶體的裝置，如圖1所示，該裝置包括熱解爐1、出料系統(tǒng)2、重選系統(tǒng)3和磁選系統(tǒng)4。其中，熱解爐1用于將原料加熱分解得到熱解產(chǎn)物；出料系統(tǒng)2用于將熱解產(chǎn)物輸出冷卻得到冷卻產(chǎn)物，并將冷卻產(chǎn)物輸入重選系統(tǒng)3內(nèi)；重選系統(tǒng)3用于對(duì)冷卻產(chǎn)物進(jìn)行重選，得到重選尾礦和重選精礦；磁選系統(tǒng)4用于除去重選精礦中的磁性物，得到磁選精礦，即單晶體目標(biāo)產(chǎn)物。

進(jìn)一步地，出料系統(tǒng)2包括冷水塔21、冷卻水循環(huán)泵22、?；?3和刮板出料機(jī)24。其中，?；?3用于對(duì)從熱解爐1輸出的熱解產(chǎn)物進(jìn)行冷卻得到冷卻產(chǎn)物。?；?3內(nèi)部設(shè)有噴淋水管，冷水塔21的出水口通過管路與噴淋水管的進(jìn)水口連接，噴淋水管將水噴入?；?3內(nèi)，對(duì)熱解爐1輸出的熱解產(chǎn)物進(jìn)行驟冷使其?；?。?；?3的側(cè)面設(shè)有出水口，?；?3出水口通過管路與冷水塔21的進(jìn)水口連接，冷卻水循環(huán)泵22位于噴淋水管與冷水塔21的連接管路上，為冷卻水在管路中的循環(huán)提供動(dòng)力。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，粒化槽為一矩形槽。冷卻水以0.35～0.65MPa的壓力送入噴淋水管的噴嘴，將從熱解爐1輸出的熱解產(chǎn)物(此時(shí)為熱解熔融流體)驟冷凝固，熱解熔融流體中的玻璃態(tài)SiO 2?；癁榧?xì)粒子。?；劭蛇x用205133641U中公開的結(jié)構(gòu)。

刮板出料機(jī)24用于從?；?3輸出冷卻產(chǎn)物，同時(shí)對(duì)冷卻產(chǎn)物進(jìn)行攪拌使其混合均勻。如圖1所示，刮板出料機(jī)24包括一體成型的水平段和傾斜段，其中水平段內(nèi)嵌于?；?3內(nèi)，水平段端部設(shè)置一圓柱形滾筒(圖中未示出)，安裝在滾筒上的鏈條和刮板對(duì)堆積的冷卻產(chǎn)物進(jìn)行攪拌，并不斷采集輸送物料；傾斜段向遠(yuǎn)離?；?3的方向延伸，其物料輸出端與重選系統(tǒng)3的進(jìn)料口相連接，且傾斜段的末端高于?；?3所在位置。輸出的冷卻產(chǎn)物在傾斜段因受到重力作用，在輸送過程不斷翻滾研磨，進(jìn)一步發(fā)生碎裂。上述水平段的作用為從?；?3中收集冷卻產(chǎn)物，以及延長冷卻時(shí)間。傾斜段作用為實(shí)現(xiàn)冷卻產(chǎn)物的固液分離。

重選系統(tǒng)3包括重選設(shè)備31、重選尾礦儲(chǔ)槽32、重選精礦儲(chǔ)槽33和重選精礦輸送泵34。其中，重選設(shè)備31用于將冷卻產(chǎn)物進(jìn)行重選，得到重選尾礦和重選精礦。重選設(shè)備31上設(shè)有重選尾礦出料口和重選精礦出料口，重選尾礦出料口與重選尾礦儲(chǔ)槽32的進(jìn)料口連接，重選精礦出料口與重選精礦儲(chǔ)槽22的進(jìn)料口連接。從重選設(shè)備3輸出的重選精礦進(jìn)入重選精礦儲(chǔ)槽22，重選尾礦進(jìn)入重選尾礦儲(chǔ)槽32。

重選精礦儲(chǔ)槽33的出料口與磁選系統(tǒng)4的進(jìn)料口連接，重選精礦輸送泵34位于重選精礦儲(chǔ)槽33與磁選系統(tǒng)4的連接管路上，為重選精礦在管路中的輸送提供動(dòng)力。

磁選系統(tǒng)4包括磁選機(jī)41、磁選精礦產(chǎn)品倉42和磁性物產(chǎn)品倉43。其中，磁選機(jī)41用于對(duì)重選精礦進(jìn)行磁選，得到磁選精礦和磁性物。磁選機(jī)41上設(shè)有磁選精礦出料口和磁性物出料口，磁選精礦出料口與磁選精礦產(chǎn)品倉42的進(jìn)料口連接，磁性物出料口與磁性物產(chǎn)品倉43的進(jìn)料口連接。從磁選機(jī)41輸出的不含磁性的磁選精礦進(jìn)入磁選精礦產(chǎn)品倉42，磁性物進(jìn)入磁性物產(chǎn)品倉43。

從工藝的角度考慮，先磁選后重選也可以得到相同的產(chǎn)物。然而，如先磁選后重選，兩個(gè)工序處理的物料量都是相同于原料質(zhì)量(重量)；如先重選后磁選，磁選工序處理的物料量只有原料質(zhì)量的60％～66％。因此從固定資產(chǎn)投資和生產(chǎn)運(yùn)行成本考慮，先磁選后重選是不合理的。

本發(fā)明實(shí)施例還涉及使用上述裝置制備晶體的方法，以晶體為氧化鋯為例，包括以下步驟：

步驟一、將原料和熱解添加劑加入熱解爐1內(nèi)，加熱分解得到熱解產(chǎn)物；

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，原料為鋯英砂，其主要成分為鋯的硅酸鹽，其中ZrO 2的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為55.0％～66.0％，含水量≤1％。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，熱解添加劑為堿土金屬氧化物，選自CaO、MgO中的至少一種，上述化合物均為工業(yè)級(jí)。以鋯英砂的質(zhì)量為100％計(jì)，熱解添加劑的加入量為鋯英砂原料質(zhì)量的5％～15％。合理使用熱解添加劑可以降低熱解溫度，如熱解添加劑加入量過小，熱解溫度升高，熱解能耗增加；如添加量過高，熱解產(chǎn)物可能出現(xiàn)立方晶型產(chǎn)物，并增加生產(chǎn)成本。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，熱解爐為三相電弧爐、直流電弧爐、回轉(zhuǎn)窯或等離子爐。熱解溫度為1300～1900℃，熱解時(shí)間為45～120分鐘，熱解過程在自然爐氣氣氛中進(jìn)行。

步驟二、熱解結(jié)束后開啟冷卻水循環(huán)泵22，將熱解爐1內(nèi)的熱解產(chǎn)物倒入?；?3，對(duì)熱解產(chǎn)物進(jìn)行冷卻得到冷卻產(chǎn)物；

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，由冷卻水循環(huán)泵22輸出的冷卻水流量為熱解產(chǎn)物質(zhì)量流量的40～100倍。此流量是根據(jù)從熱解爐1輸出的熔融狀態(tài)的熱解產(chǎn)物的冷卻粒化效果，以及冷卻水升溫速率制定的，控制合理的流量可避免冷卻水汽化或者發(fā)生爆炸等生產(chǎn)事故。熱解產(chǎn)物質(zhì)量流量為30～500kg/min，冷卻水的流速為5～10m/s。冷水塔21自帶強(qiáng)制通風(fēng)電動(dòng)機(jī)，保持循環(huán)水溫度≤45℃。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，啟動(dòng)熱解爐1的傾爐裝置，將熱解爐1內(nèi)的熱解產(chǎn)物緩緩倒入?；?3內(nèi)，熱解產(chǎn)物?；癁榍驙?。熱解爐1內(nèi)的熱解產(chǎn)物倒完后，將熱解爐1調(diào)整到熱解作業(yè)位置，重復(fù)步驟一。即向熱解爐1中繼續(xù)加入原料和熱解添加劑，熱解爐1進(jìn)入下一工作周期。如果熱解爐1是非電弧爐的其他形式的熱解爐，熱解產(chǎn)物的?；^程可以連續(xù)進(jìn)行，這一步的傾爐過程可以省略。

步驟三、啟動(dòng)刮板出料機(jī)24，將粒化槽23中的冷卻產(chǎn)物輸入重選設(shè)備31內(nèi)；

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，刮板出料機(jī)24的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率為20～50Hz，該頻率能夠保持輸送的物料與重選設(shè)備31的產(chǎn)能相匹配。

步驟四、重選設(shè)備31對(duì)冷卻產(chǎn)物進(jìn)行重選，得到重選尾礦和重選精礦，重選尾礦進(jìn)入重選尾礦儲(chǔ)槽32，重選精礦進(jìn)入重選精礦儲(chǔ)槽33；

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，重選設(shè)備31為搖床、跳汰機(jī)或螺旋溜槽。重選設(shè)備31的工作沖次為280～320次/min，沖程為10～16mm。其中重選精礦的主要成分為二氧化鋯，ZrO 2在重選精礦中的質(zhì)量百分含量為88.0％～99.0％，SiO 2在重選精礦中的質(zhì)量百分含量為0.6％～5.0％。重選尾礦的主要成分為SiO 2，經(jīng)脫水干燥后得到玻璃態(tài)SiO 2產(chǎn)品。對(duì)于相同的重選設(shè)備31，運(yùn)行參數(shù)和?；蟮奈锪狭６确秶鷽Q定重選設(shè)備31的處理量。如重選精礦的粒度越細(xì)，則重選設(shè)備31的產(chǎn)能越小，而?；６扰c?；盟坑嘘P(guān)。設(shè)備參數(shù)不合理會(huì)影響重選精礦的回收率和品位。

步驟五、將重選精礦儲(chǔ)槽33中的重選精礦送入磁選機(jī)41內(nèi)進(jìn)行磁選，得到磁選精礦和磁性物，磁選精礦為單晶體目標(biāo)產(chǎn)物。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，啟動(dòng)重選精礦輸送泵34，將重選精礦輸送至磁選機(jī)41進(jìn)料口，設(shè)置磁選機(jī)41的磁場(chǎng)強(qiáng)度和轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，得到磁選精礦和磁性物。磁選精礦進(jìn)入磁選精礦產(chǎn)品倉42，磁性物進(jìn)入磁性物產(chǎn)品倉43。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，磁選機(jī)41的磁場(chǎng)強(qiáng)度為80～400KA/m，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為10～25rpm。磁選過程是對(duì)二氧化鋯產(chǎn)物中的磁性雜質(zhì)除雜，由于主要產(chǎn)物二氧化鋯是不導(dǎo)磁物質(zhì)，因此在一定范圍增大磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量均無影響。但磁場(chǎng)強(qiáng)度偏離正常值，無法選取產(chǎn)品中的弱磁性雜質(zhì)，影響產(chǎn)品品質(zhì)。

由于磁性物的主要成分為鐵磁性物質(zhì)，均為生產(chǎn)過程因設(shè)備磨損、生產(chǎn)控制不嚴(yán)格引入的雜質(zhì)。因磁性物為外部引入的雜質(zhì)，磁性物的含量不確定，具有一定的偶然性。磁選精礦中的氧化鋯含量＜1.0％。

實(shí)施例1

以印度尼西亞某選礦廠的鋯英砂為原料，其主要技術(shù)指標(biāo)為ZrO 2：65.5％、SiO 2：32.8％、Fe 2O 3：0.2％、Al 2O 3：1.0％，100目篩上物1.98％。

試驗(yàn)所用熱解添加劑為工業(yè)純氧化鈣，含CaO：90.2％，添加量為原料鋯英砂質(zhì)量的6.0％。

物料準(zhǔn)備：將原料鋯英砂和熱解添加劑攪拌混合均勻，用35MPa的壓力將混合均勻的料粉壓制為35×25×15的冷固球。

熱解反應(yīng)：熱解過程在直流電弧爐內(nèi)進(jìn)行，爐襯為鋯英砂預(yù)熱焙燒冷卻后形成的自焙爐襯。熔池液面直徑800mm，熔池容積60L，電極直徑Φ250mm，平均電流6500A，平均電極電壓135V，熱解溫度1650℃，熔煉時(shí)間50min。每爐投加冷固球318kg，采用埋弧熱解。

冷卻粒化：噴淋水管噴嘴的循環(huán)水壓力0.5MPa，流量1500kg/min，冷卻水流速7.15m/s。刮板出料機(jī)刮板運(yùn)行速度0.05m/s。熱解結(jié)束，啟動(dòng)冷卻水循環(huán)泵，提升電爐電極并偏轉(zhuǎn)離開電爐，傾轉(zhuǎn)爐體，控制熱解熔融體緩慢流入?；郏隽蠒r(shí)間10min。

重選：重選采用云錫式細(xì)砂搖床，床面尺寸4310×1100×500，沖程15mm、沖次220次/分鐘，床面坡度2度，給礦濃度10％，洗水水量35L/min。

磁選：磁選設(shè)備為半逆流永磁濕式磁選機(jī)，滾筒直徑Φ400mm、長600mm，筒磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度3800Gs、轉(zhuǎn)速20rpm，給礦濃度20％、精礦沖洗水壓力0.25MPa。

產(chǎn)物品質(zhì)及工藝經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1：

表1

表1中，其他損失主要是原料在高溫?zé)峤夂蟮亩趸枧c石墨電極發(fā)生的氧化還原反應(yīng)造成的氧化硅揮發(fā)損失。根據(jù)熱解平均電流和電壓計(jì)算，噸產(chǎn)品(脫硅二氧化鋯)熱解電耗為5425.31kw.h。石墨電極消耗量13.28Kg，按二氧化鋯產(chǎn)品量折算后單耗為67.33kg/t，原料熱解率為98.5％。

對(duì)比例1

鋯英砂原料同實(shí)施例1。

本次試驗(yàn)沒有使用熱解添加劑，其它操作步驟同實(shí)施例1。產(chǎn)物品質(zhì)及工藝經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2：

表2

根據(jù)熱解平均電流和電壓計(jì)算，噸產(chǎn)品(脫硅二氧化鋯)熱解電耗為4055.52kw.h。石墨電極消耗量13.95Kg，按二氧化鋯產(chǎn)品量折算后單耗為52.85kg/t。

在同等工藝參數(shù)條件下，不添加熱解添加劑進(jìn)行熱解，按二氧化硅產(chǎn)品產(chǎn)量(含揮發(fā)損失的二氧化硅量)計(jì)算原料的熱解率僅為36.0％。

對(duì)比例2

鋯英砂原料同實(shí)施例1。

本次試驗(yàn)熱解添加劑加入量為原料鋯英砂質(zhì)量的20.0％。其它操作步驟同實(shí)施例1。產(chǎn)物品質(zhì)及工藝經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表3：

表3

根據(jù)熱解平均電流和電壓計(jì)算，噸產(chǎn)品(脫硅二氧化鋯)熱解電耗為5387.66kw.h。石墨電極消耗量13.18Kg，按二氧化鋯產(chǎn)品量折算后單耗為66.33kg/t。

在同等工藝參數(shù)條件下，添加過量的熱解添加劑進(jìn)行熱解，按二氧化硅產(chǎn)品產(chǎn)量(含揮發(fā)損失的二氧化硅量)計(jì)算原料的熱解率達(dá)到99.0％。對(duì)比表3和表1數(shù)據(jù)，二氧化鋯產(chǎn)品中的氧化鈣含量上升了148.07％。借助掃描電鏡(SEM圖片)對(duì)二氧化鋯產(chǎn)品觀察，發(fā)現(xiàn)少量與Zr 4+半徑相近的Ca 2+離子取代了Zr 4+的位置，部分氧化鋯生成半穩(wěn)定型氧化鋯(t-ZrO 2)，因熱解過程在較低溫度(1650℃)條件下進(jìn)行，沒有達(dá)到二氧化鋯立方(c-ZrO 2)晶的轉(zhuǎn)換溫度(2370℃)，二氧化鋯產(chǎn)品還是以單斜(m-ZrO 2)晶型為主。剩余的熱解添加劑CaO與鋯英砂熱解后的SiO 2化合生產(chǎn)硅酸鹽進(jìn)入重選尾礦中。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

通過熱解和磁選制備晶體的裝置及使用該裝置制備氧化鋯的方法.pdf