全自動淘洗機的應用及選別機理

魏建民 來有邦 王海霞

(河鋼集團礦業公司司家營北區分公司)

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全自動淘洗機的應用及選別機理

魏建民 來有邦 王海霞

(河鋼集團礦業公司司家營北區分公司)

在分析司家營研山鐵礦選礦流程的基礎上，通過試驗確定全自動淘洗機生產應用的工藝參數，最大可提高精礦品位7.55個百分點。運用重選不同密度粒群沿垂向分層理論，闡明了淘洗機的重選本質符合不同密度粒群在上升介質流中按懸浮體相對密度分層學說，并分析了外加磁場和上升水在選別過程起到的阻止細粒磁性礦物顆粒進入溢流、大大減少等降機率、降低等降現象對沉降分層的影響、增加了礦床穩定性等輔助作用。最后從分析全自動淘洗機的特點和三組磁系作用角度，解釋了淘洗機選別的優勢。

淘洗機 磁場 等降 干擾沉降

近年來，我國礦業形勢發生了巨大變化，投資規模不斷擴大，礦石需求量大幅度提升，產量也快速增長，礦業科技取得了很大進步，礦業對經濟增長的影響明顯提高。磁鐵礦是我國重要的鐵礦石之一，選礦工藝相對比較簡單。針對不同種類的磁鐵礦，選礦工作者從選礦工藝流程和選礦新設備兩個方面進行了不斷的探索和研究，如從干式磨前預選到濕式磨前預選的研究及實踐，脈動磁選機、磁聚機、磁選柱和淘洗機等各種磁鐵礦選別設備的出現及應用等，極大地促進了磁鐵礦的開發利用，對于改善我國鐵礦石進口依賴度較大的現狀具有重要作用。

以某全自動淘洗磁選機(石家莊金墾科技有限公司生產)為例，介紹了其在司家營研山鐵礦磁鐵礦選礦工藝流程中的試驗和使用情況，并分析其選別機理。

1 司家營研山鐵礦磁鐵礦選礦工藝流程

司家營研山鐵礦磁鐵礦破碎流程為二段開路破碎+高壓輥磨機一段閉路破碎篩分，設計產品細度-0.074 mm 95%，精礦鐵品位66%，磨選流程見圖1。

2 淘洗機試驗及應用

司家營研山鐵礦磁鐵礦使用的全自動淘洗磁選機結構示意見圖2。

2.1 淘洗機條件試驗

試生產后，為了盡快摸清淘洗機的操作參數，對該工藝流程中的磁選3精礦進行淘洗機參數試驗。其中試驗1沖洗水量700 L/h，固定磁場、循環磁場、補償磁場磁感應強度分別為64，52，48 kA/m；試驗2沖洗水量為800 L /h，固定磁場、循環磁場、補償磁場磁感應強度分別為76，57.6，57.60 kA/m，試驗結果見表1。

圖1 磨選工藝流程

圖2 全自動淘洗磁選機結構示意

表1 淘洗機試驗結果 %

從表1可以看出，試驗1淘洗機精礦品位67.52%、回收率95.61%，在比試驗2精礦品位低1.34個百分點的條件下，回收率高2.34個百分點。在滿足66%的設計品位前提下，為盡可能回收鐵，選擇試驗1的操作條件作為生產中淘洗機的工藝參數。

2.2 生產應用結果

對選別工藝進行了全流程考查，其中淘洗機選別結果見表2(2016年由于市場變化，精礦品位要求有所降低)。

表2 淘洗機生產指標 %

3 淘洗機選別機理分析

全自動淘洗磁選機工作原理是循環水由底部切向給入，給礦由頂部給料斗進入桶體中部、散開后進入選別區，在磁場力、重力及上升水沖力相互作用下，非磁性物質、脈石和貧連生體等由溢流槽經溢流管排出形成尾礦，磁性物由精礦管排出直接作為過濾機給礦。和磁選柱、磁聚機類似，淘洗機選別機理的本質是重力選礦。

從淘洗機的工作狀態和粒群在介質流中分層沉降的特點看，其分選機理是“顆粒在密度和粒度均不相同的混合粒群中沉降”，也是重力選礦中最常見的干涉沉降形式，與“不同密度粒群在上升介質流中按懸浮體相對密度分層”的學說相對應。利亞申柯學說指出，兩種粒群在同樣的上升介質流中懸浮，若各自相對密度不同，則在它們混合時會發生分層，相對密度大者在下層，相對密度小者在上層。但未考慮流體動力對顆粒運動的影響，即干涉沉降中的等降現象。密度相對小的粗顆粒與密度相對大的細顆粒在上升介質流的作用下可以出現反分層。由輕礦物組成的懸浮體的相對密度與重礦物組成的懸浮體的相對密度隨著上升介質流流速的變化而變化。后者大于前者時，為正分層；反之，為反分層。當兩者相等時，出現分層混亂，利亞申柯稱之為干涉沉降等降現象[1]。

給礦后，淘洗機即使沒有沖洗水和外加磁場，只要合理調整底流閥門，也會出現正常分層，產生精礦和尾礦。外加水的作用是改變上升水的流速，調整懸浮體的相對密度，使之向著有利于選別的方向分層。外加磁場的作用在于調整磁團聚，打開磁包裹，減少干擾沉降中等降現象對合理分層的影響，提高分選效果。外加水和外加磁場有以下5個作用：

(1)有效阻止細粒磁性物進入溢流。粒群在干擾沉降過程中，受到阻力和上升水的作用，會大量進入溢流，造成單體解離度達到要求的細顆粒成為作業尾礦進入再磨，增加相關作業的負荷，出現不必要的過磨。增加外加磁場，有利于細顆粒團聚或形成磁鏈，個體沉降變成群體沉降，能有效阻止單體解離度達到要求的細顆粒磁性礦物進入溢流。

(2)大大減少了等降機率，降低等降現象對沉降分層的影響。在懸浮體中沉降分層，對合理分層影響最大的是等降現象。外加磁場可以使細顆粒團聚或形成磁鏈，相當于增大了顆粒粒度，降低粒度差的影響，同時增大其有效重力，個體沉降變成群體沉降，可以很好地解決等降現象對合理分層的影響。

(3)增加了礦床的穩定性。粒群進入懸浮體后，在上升水和重力等共同作用下，進行沉降或上升。由于給礦粒度、密度的波動，沉降或上升速度不同，可能造成不均衡沉降，懸浮液相對密度或松散度也可能出現明顯波動，影響分選效果。外加磁場后，群體沉降成為沉降主體，懸浮體的穩定性大大加強。

(4)軸向變化來實現自身“凈化”。下沉粒群在磁場作用下，團聚或磁鏈中會夾雜應該上浮的顆粒，在外加磁場和上升水的沖散作用下，不斷地翻動和聚散，能有效地實現團聚或磁鏈“自身”的凈化。

(5)通過調整外加上升水流，可以改變懸浮體的相對密度和松散度，同時流速的變化也會改變顆粒分層的數量和種類，以有效控制溢流和底流品位，即作業尾礦和精礦品位。

4 全自動淘洗磁選機特點

全自動淘洗磁選機與早期的磁選柱、淘洗機有著很大的不同，原因是它在固定磁場、循環磁場和補償磁場3組外加磁場共同作用下，在選別桶內實現了“磁懸浮”選礦，實際上就是在上升水流作用下懸浮體內的沉降由原來以團聚為主的沉降變為以磁鏈為主的沉降。從橫切面上看，由原來大小不一的近似圓狀的團聚改為相對均勻的鏈狀或條格網狀團聚。

固定磁場主要用于控制跑尾。它通過磁團聚或磁鏈使磁性礦物由個體沉降變成群體下沉，減少等降的影響，細顆粒磁性礦物不會進入溢流，同時通過上升水流和磁感應強度的變化來調整溢流中連生體的含量，從而控制溢流即尾礦品位。

循環磁場主要控制精礦品位。通過調整循環磁場控制磁鏈的強度和長度，以便上升水流切斷磁鏈薄弱部分，從中剔除夾雜的脈石和低品位連生體，重新形成磁鏈；同時通過上升水流與循環磁場調整的共同作用控制沉降層下降速度，調整選別過程，保證精礦品位。

補償磁場保證選別區域水平方向磁場分布的均勻，形成水平方向均勻分布背景磁場，防止形成“磁空洞”，確保磁鏈在水平方向的均勻分布，防止磁性顆粒向磁源方向運動并堆積，實現懸浮體內相對密度的均勻，盡可能保證懸浮體內磁性礦物的鏈狀結構平穩下降，從而保證精礦品位的可控性。

全自動淘洗磁選機通過三組磁系的特殊設計，使懸浮體內磁性礦物盡可能以磁鏈形式沉降，大大消除了磁團聚對選別的影響，達到較為理想的分選效果。

5 結 論

司家營研山鐵礦選廠應用全自動淘洗機后，精礦品位最大可提高7.55個百分點，生產指標理想。淘洗機選別實質上為重力選礦，不同密度粒群在上升水流中垂向分層。外加水和外加磁場可有效阻止細粒磁性礦物顆粒進入溢流，大大減少了等降機率，降低等降現象對沉降分層的影響，增加了礦床的穩定性。三組磁系的特殊設計使其實現了“磁懸浮”選礦，基本消除了磁團聚對選別的影響。相比傳統淘洗機，全自動淘洗機大大改善了選別效果，具有一定的推廣應用價值。

[1] 孫玉波.重力選礦[M].北京：冶金工業出版社，1982.

2016-08-10)

魏建民(1967—)，男，高級工程師，063700 河北省唐山市灤縣。