立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)聚磁介質(zhì)優(yōu)化研究與應(yīng)用

李鳳久，陳　鵬，鄭衛(wèi)民，張慶豐，來(lái)友邦，趙禮兵

(1.華北理工大學(xué)，河北 唐山 063009；2.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司司家營(yíng)鐵礦，河北 唐山 063000)

立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)聚磁介質(zhì)優(yōu)化研究與應(yīng)用

李鳳久1，陳鵬1，鄭衛(wèi)民2，張慶豐1，來(lái)友邦1，趙禮兵1

(1.華北理工大學(xué)，河北 唐山 063009；2.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司司家營(yíng)鐵礦，河北 唐山 063000)

摘要：為了降低司家營(yíng)鐵礦強(qiáng)磁選過(guò)程中微細(xì)粒赤鐵礦的損失，通過(guò)立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁機(jī)聚磁介質(zhì)更換的工業(yè)試驗(yàn)，證明了優(yōu)化后圓柱形1.5mm和2mm混合聚磁介質(zhì)，對(duì)微細(xì)粒難選赤鐵礦石的分選效果更好，并從理論上分析了更換聚磁介質(zhì)后分選效果變好的原因，工業(yè)試驗(yàn)后作業(yè)回收率提高了10%，對(duì)原礦來(lái)說(shuō)提高金屬回收率1.3%，尾礦中-325目粒級(jí)的損失率平均下降了5%，給公司年增加經(jīng)濟(jì)收入2381萬(wàn)元，成果具有工業(yè)推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高梯度磁選機(jī)；微細(xì)顆粒；聚磁介質(zhì)

在河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司的眾多礦山之中，司家營(yíng)鐵礦為其中最大礦山，選廠流程為“階段磨礦、粗細(xì)分級(jí)、粗粒重選以及細(xì)粒高梯度磁選-反浮選”。在氧化礦系統(tǒng)之中，每個(gè)系列分別有Slon-1750中磁場(chǎng)磁選機(jī)三臺(tái)、Slon-1750強(qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī)二臺(tái)和一臺(tái)轉(zhuǎn)環(huán)直徑2000mm的強(qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī)，圓柱形聚磁介質(zhì)棒均為2mm。生產(chǎn)中，由于強(qiáng)磁選給礦細(xì)度-200目占90%左右，造成跑尾偏高，其原因是由于強(qiáng)磁機(jī)聚磁介質(zhì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)不夠合理，造成磁場(chǎng)梯度偏低，作用深度不夠，使給礦中的微細(xì)顆粒所受磁力下降，甚至小于其所受的機(jī)械力合力，不能滿足磁選分離的必要條件。通過(guò)對(duì)強(qiáng)磁選尾礦粒級(jí)分析，發(fā)現(xiàn)尾礦中細(xì)粒級(jí)鐵礦物金屬分布率較高。針對(duì)強(qiáng)磁選回收率偏低，特別是細(xì)粒級(jí)鐵礦物損失較大的問(wèn)題，進(jìn)行了強(qiáng)磁機(jī)聚磁介質(zhì)優(yōu)化的工業(yè)試驗(yàn)研究。

1礦樣性質(zhì)及試驗(yàn)方法

1.1礦樣粒級(jí)分析

為了考察強(qiáng)磁給礦中鐵礦物的粒級(jí)分布情況和金屬占有率，采用標(biāo)準(zhǔn)套篩分析了粒級(jí)分布情況，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1結(jié)果可知，強(qiáng)磁給礦中的鐵礦物主要分布在-325目粒級(jí)，其金屬分布率為90.17%，所以對(duì)細(xì)粒級(jí)鐵礦物的回收是本試驗(yàn)的關(guān)鍵所在。

1.2礦樣鐵元素的化學(xué)物相分析

分析鐵物相是為了查清處理礦樣中鐵礦物化學(xué)的存在形式，結(jié)果見(jiàn)表2。

表1　鐵礦物在強(qiáng)磁給礦中的粒級(jí)分布

表2　對(duì)礦樣鐵作化學(xué)物相分析的結(jié)果/%

對(duì)表2進(jìn)行分析，赤鐵礦是強(qiáng)磁給礦中鐵礦物的主要形式，在全鐵當(dāng)中，分布率是75.88%。

1.3試驗(yàn)方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇其中一個(gè)氧化礦系列的兩臺(tái)1750型強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。具體方法為，首先更換一臺(tái)強(qiáng)磁選機(jī)的聚磁介質(zhì)，并與現(xiàn)有聚磁介質(zhì)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)；然后更換另一臺(tái)強(qiáng)磁選機(jī)的聚磁介質(zhì)為另一種新型聚磁介質(zhì)，兩種新型聚介質(zhì)再進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)兩種新型聚磁介質(zhì)與現(xiàn)有聚磁介質(zhì)在生產(chǎn)中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，探討新型聚磁介質(zhì)對(duì)分選細(xì)粒赤鐵礦的的作用效果。

2試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.11.5mm和2mm混編與2mm介質(zhì)棒對(duì)比試驗(yàn)

固定兩臺(tái)1750型強(qiáng)磁選機(jī)的操作條件，保持強(qiáng)磁前給礦量一致并穩(wěn)定運(yùn)行，強(qiáng)磁機(jī)液位斗液面保持正常水平，脈動(dòng)及沖程一致并保持穩(wěn)定。將4號(hào)強(qiáng)磁機(jī)的聚磁介質(zhì)更換為1.5mm和2mm混編介質(zhì)棒(50%混編)與5號(hào)原聚磁介質(zhì)(2mm介質(zhì)棒)的強(qiáng)磁機(jī)進(jìn)行磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)，兩臺(tái)強(qiáng)磁機(jī)電流均調(diào)整為相同的電流，15min后開(kāi)始取給礦、兩臺(tái)強(qiáng)磁機(jī)的精礦、尾礦，取樣時(shí)間15min，每3min取一次，共6次，組成一個(gè)綜合樣，精礦和尾礦同一時(shí)間取平行樣。通過(guò)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度考察兩種介質(zhì)棒對(duì)強(qiáng)磁給礦的回收效果，以及通過(guò)對(duì)各產(chǎn)品的粒級(jí)分析來(lái)考察兩種介質(zhì)棒回收細(xì)粒級(jí)礦物的效果。對(duì)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出分析，同時(shí)作出曲線圖，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可以看出，兩種聚磁介質(zhì)強(qiáng)磁機(jī)的精礦品位在開(kāi)始階段隨著場(chǎng)強(qiáng)(對(duì)應(yīng)電流)的提高而提高，當(dāng)電流超過(guò)400A時(shí)品位開(kāi)始下降，在整個(gè)場(chǎng)強(qiáng)范圍內(nèi)，4#(1.5mm和2mm混編介質(zhì)棒)強(qiáng)磁機(jī)獲得的精礦品位要比5#(2mm介質(zhì)棒)強(qiáng)磁機(jī)的精礦品位高。從回收率來(lái)看兩種介質(zhì)棒的回收率都是隨著場(chǎng)強(qiáng)的增加而增加，當(dāng)電流提高到600A時(shí)基本不再提高，但在整個(gè)場(chǎng)強(qiáng)范圍內(nèi)4#(1.5mm和2mm混編介質(zhì)棒)強(qiáng)磁機(jī)的回收率都高于5#(2mm介質(zhì)棒)強(qiáng)磁機(jī)。

為了考察兩種介質(zhì)棒回收-325目細(xì)粒級(jí)鐵礦物的效果，對(duì)2.1場(chǎng)強(qiáng)條件試驗(yàn)的各個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行了粒級(jí)分析及各粒級(jí)鐵礦物的回收率及損失率的計(jì)算并繪圖，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖1　電流與精礦品位、精礦金屬回收率的關(guān)系曲線圖

圖2　不同電流下尾礦中-325目粒級(jí)品位與損失率變化曲線

圖2可以看出，隨著場(chǎng)強(qiáng)(對(duì)應(yīng)電流)的提高，尾礦中-325目粒級(jí)的品位及損失率都有明顯下降趨勢(shì)，電流提高到600A時(shí)損失率減少的趨勢(shì)變緩，趨于平穩(wěn)。4#(1.5mm和2mm混編介質(zhì)棒)強(qiáng)磁機(jī)的損失率明顯小于5#強(qiáng)磁機(jī)，說(shuō)明4#強(qiáng)磁機(jī)對(duì)細(xì)粒級(jí)的回收效果優(yōu)于5#(2mm介質(zhì)棒)強(qiáng)磁機(jī)。

2.21.5mm和2mm混編與1.5mm介質(zhì)棒對(duì)比試驗(yàn)

為了考察不同介質(zhì)棒強(qiáng)磁回收的效果，將現(xiàn)場(chǎng)5#強(qiáng)磁機(jī)原有2mm的介質(zhì)棒更換為1.5mm的介質(zhì)棒，更換后在相同操作條件下與4#強(qiáng)磁機(jī)(1.5mm和2mm混編)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)條件及方法同2.1，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出圖3。

圖3可以看出，兩種介質(zhì)棒下得到的精礦品位都有先升高后下降的變化趨勢(shì)，在整個(gè)場(chǎng)強(qiáng)范圍內(nèi)4#強(qiáng)磁機(jī)的精礦品位高于5#，場(chǎng)強(qiáng)越高，回收率會(huì)隨之提高，整個(gè)場(chǎng)強(qiáng)范圍內(nèi)，4#強(qiáng)磁機(jī)的回收率高于5#，說(shuō)明1.5mm和2mm混編介質(zhì)棒強(qiáng)磁機(jī)比1.5mm介質(zhì)棒強(qiáng)磁機(jī)的選別效果有所提高。

為了考察1.5mm和2mm混編介質(zhì)棒和1.5mm介質(zhì)棒對(duì)-325目細(xì)粒級(jí)鐵礦物的回收效果，對(duì)2.1場(chǎng)強(qiáng)條件試驗(yàn)的各個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行了粒級(jí)分析及各粒級(jí)鐵礦物的回收率及損失率的計(jì)算并繪圖，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖3　電流與精礦品位以及精礦金屬回收率的關(guān)系曲線圖

圖4　不同電流下尾礦中-325目粒級(jí)品位與損失率變化曲線

由圖4可知，隨著電流的提高，兩種介質(zhì)下得到的尾礦中-325目粒級(jí)的品位呈現(xiàn)整體下降趨勢(shì)，電流500A以前，4#(1.5mm和2mm混編)強(qiáng)磁機(jī)尾礦中-325目粒級(jí)品位高于5#(1.5mm介質(zhì)棒)，500A以后則相反(400A出現(xiàn)反常)。隨著電流的提高尾礦中-325目粒級(jí)中鐵礦物的損失率也有著整體下降趨勢(shì)，除個(gè)別點(diǎn)以外，4#(1.5mm和2mm混編)強(qiáng)磁機(jī)的損失率低于5#(1.5mm介質(zhì)棒)，說(shuō)明4#(1.5mm和2mm混編)強(qiáng)磁機(jī)對(duì)細(xì)粒級(jí)的回收效果優(yōu)于5#(1.5mm介質(zhì)棒)。

2.3結(jié)果分析

聚磁介質(zhì)是強(qiáng)磁機(jī)中改變磁場(chǎng)梯度的最主要結(jié)構(gòu)部件，高梯度的產(chǎn)生與介質(zhì)的材質(zhì)、形狀、排列方式、相對(duì)尺寸及充填率等參數(shù)密切相關(guān)，介質(zhì)的選擇應(yīng)根據(jù)入選礦石的粒度、比磁化系數(shù)選取。入選礦石的粒度越細(xì)，磁性越弱，磁介質(zhì)的直徑應(yīng)選得細(xì)一些；反之，入選礦石的粒度越粗，磁性越強(qiáng)，磁介質(zhì)的直徑應(yīng)選得粗一些。試驗(yàn)中產(chǎn)生上述結(jié)果的原因?yàn)椋ㄟ^(guò)改變?cè)芯鄞沤橘|(zhì)的尺寸及排列方式增大了磁場(chǎng)梯度，進(jìn)而強(qiáng)化了對(duì)細(xì)粒級(jí)礦物的磁力，減少了細(xì)粒級(jí)礦物的損失。原有2mm介質(zhì)棒尺寸偏大，在其表面產(chǎn)生的磁場(chǎng)梯度不足以回收細(xì)粒級(jí)礦物，通過(guò)介質(zhì)棒的混編配置增大了磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)梯度，使磁場(chǎng)梯度在整個(gè)分選空間中更加均勻。對(duì)于1.5mm介質(zhì)棒來(lái)說(shuō)雖然改變了尺寸，適應(yīng)了給礦粒度，但由于配置較單一，磁場(chǎng)梯度在空間上的分布不夠均勻，存在梯度空區(qū)，作用深度不夠，造成回收細(xì)粒級(jí)礦物效果低于1.5mm和2mm混編介質(zhì)棒。1.5mm與2.0mm混合介質(zhì)棒具有2.0mm圓柱介質(zhì)棒作用深度廣的優(yōu)點(diǎn)和1.5mm圓柱介質(zhì)棒的磁場(chǎng)梯度高的特點(diǎn)，從而經(jīng)優(yōu)化配比后的混合聚磁介質(zhì)，更適合用于分選微細(xì)粒難選赤鐵礦石。

3經(jīng)濟(jì)效益分析

通過(guò)對(duì)強(qiáng)磁機(jī)的聚磁介質(zhì)優(yōu)化的工業(yè)試驗(yàn)研究，使強(qiáng)磁的作業(yè)回收率提高了將近10%，-325目細(xì)粒級(jí)損失減少了5%左右。經(jīng)過(guò)赤鐵礦強(qiáng)磁工藝技術(shù)攻關(guān)改造后，對(duì)原礦來(lái)說(shuō)提高金屬回收率1.3%。按2014年選礦處理赤鐵礦石6065878t，礦石品位32.69%，精礦品位64.95%，精礦粉價(jià)格600元/t(全年年均銷(xiāo)售價(jià)格)計(jì)算，由于選礦的回收率的提升，給公司帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)年增加收入2381萬(wàn)元。

目前國(guó)內(nèi)幾大磁選設(shè)備生產(chǎn)廠家能夠制造滿足要求的聚磁介質(zhì)盒，生產(chǎn)技術(shù)較為成熟，且聚磁介質(zhì)的更換較為方便、成本較低，為工業(yè)化的推廣應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

4結(jié)論

1)通過(guò)對(duì)立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選聚磁介質(zhì)優(yōu)化的工業(yè)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1.5和2mm混編介質(zhì)棒強(qiáng)磁回收

效果無(wú)論精礦品位和回收率指標(biāo)都優(yōu)于2mm和1.5mm單一介質(zhì)棒，并且對(duì)細(xì)粒級(jí)鐵礦物的回收效果也比其他兩種介質(zhì)棒的要好。聚磁介質(zhì)的的直徑和排列組合方式應(yīng)結(jié)合入選礦石的特性，如粒度組成，比磁化系數(shù)。通過(guò)理論分析和試驗(yàn)研究，確定了立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)分選細(xì)粒級(jí)弱磁性礦物的聚磁磁介質(zhì)優(yōu)化組合方式。

2)通過(guò)對(duì)強(qiáng)磁機(jī)介質(zhì)棒更換的技術(shù)改造，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，年增加收入2381萬(wàn)元，為微細(xì)粒貧赤鐵礦的高效回收，特別是選礦工藝中強(qiáng)磁設(shè)備操作條件的優(yōu)化提供了借鑒，并具有工業(yè)應(yīng)用的推廣價(jià)值。

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Optimization of the magnetic matrices of the vertical ring pulsating high gradient magnetic separator and it’s application

LIFeng-jiu1，CHENPeng1，ZHENGWei-min2，ZHANGQing-feng1，LAIYou-bang1，ZHAOLi-bing1

(1.NorthChinaUniversityofScienceandTechnology，Tangshan063009，China；2.MineralCompanyofHBISSiJiaYingIronMine，Tangshan063000，China)

Abstract:In order to reduce the loss of fine grain hematite in the process of the high intensity magnetic separation of the sijiaying iron mine，through the replacement of magnetic matrices in industrial test，the author proves that the optimized 1.5mm and 2mm mixed magnetic matrices is better for the separating effect of micro fine difficult selection hematite ore.The reason of the change of the sorting effect after replacing the magnetic matrices were analyzed theoretically.After industrial test the recovery increased by 10% and the metal recovery rate has increased by 1.3% for raw ore.The -325 mesh fraction in tailings decreased by an average of 5% and with an increase of 23.81 million per year for the company.The results have the value of industrial promotion and application.

Key words：high gradient magnetic separator；micro fine；magnetic matrices

收稿日期：2015-11-17

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技部國(guó)際合作專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目資助(編號(hào)：2012DFR70320)；河北省教育廳項(xiàng)目資助(編號(hào)：2011155 )

作者簡(jiǎn)介：李鳳久(1977-)，男，華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事復(fù)雜難選鐵礦的高效回收工藝與理論方面的教學(xué)和研究工作。E-mail：tslifengjiu@126.com。

中圖分類(lèi)號(hào)：TD924

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4051(2016)04-0112-03