酒鋼選礦廠高梯度磁選機聚磁介質優化研究與應用①

王彩虹， 李文博， 涂 威

（1.甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅 嘉峪關735100； 2.東北大學，遼寧 沈陽110819）

鏡鐵山鐵礦為典型復雜難選氧化鐵礦石，礦石采出后通過鐵路運輸至酒鋼選燒廠，經篩分分為塊礦與粉礦。 粉礦采用強磁選工藝，回收率僅65%左右［1］。 導致粉礦回收率低的原因有二：一是磨礦分級時過粉碎導致部分鐵礦物入選粒度低于強磁選機回收粒度下限，二是現有的強磁選機聚磁介質捕收微細粒級效果不夠理想，粗選尾礦粗細分級后，細粒級作業回收率不到30%。

高梯度磁場的產生與聚磁介質的材質、形狀、大小、排布方式、相對尺寸及充填率等參數有密切關系，合理選用聚磁介質，能提高分選效率和指標［2-3］。 酒鋼選燒廠高梯度磁選機采用直徑2 mm 的圓棒為聚磁介質，產生的磁場梯度比較有限，磁場力也相對較小，對微細粒弱磁性礦物的回收效果不理想。 研究表明，棱角突出、截面曲率較大的聚磁介質產生的磁場梯度高，對磁性顆粒的吸引力大，有利于提高鐵精礦回收率［4-6］。 為此，以酒鋼粉礦強磁選細粒級礦石為研究對象，在實驗室進行了多種聚磁介質試驗，篩選出適合酒鋼礦石的菱形聚磁介質并完成工業試驗，在精礦品位不下降的前提下，回收率提高3 個百分點以上的指標，經濟效益顯著。

1 礦石性質

酒鋼選燒廠入選高梯度磁選機的原料化學多元素分析結果見表1，礦物組成見表2。

表1 原料化學多元素分析結果（質量分數）／%

表2 礦物組成（質量分數）／%

表1～2 結果表明，入選高梯度強磁選機礦石鐵品位27%左右，鐵礦物以赤、褐鐵礦為主，激光粒度分析表明礦石平均比表面積為1 279 m2／kg，d10＝2.01 μm，d50＝8.45 μm，d90＝27.2 μm，說明-27.2 μm 粒級礦物占90%以上，可見這部分鐵礦石礦物顆粒微小，回收難度大。 選別的主要任務是丟棄含硅、含鋁的脈石礦物。

2 實驗室聚磁介質優化研究

通過Solidworks 三維建模軟件，采用有限元數值模擬技術對各種形狀的聚磁介質進行單元模擬，篩選出適合細粒級回收的橢圓介質和菱形介質，安裝于Φ100 周期式脈動高梯度磁選機上進行試驗，介質填充率10%左右，試驗結果見表3。 結果表明，試驗條件下，菱形介質較圓棒及橢圓棒介質回收率提高4 ～6 個百分點，精礦品位提高1 個百分點，說明菱形介質在強化回收微細粒鐵礦物方面有突出優勢，當脈動沖次較高時，分選優勢更為顯著。 這是由于相同截面形狀下，介質尺寸越小，表面吸附面積就越大，更有利于獲得較高的磁場梯度。

表3 聚磁介質對Φ100 高梯度磁選機選別指標的影響

為進一步驗證聚磁介質效果，在Φ500 高梯度強磁選機上進行圓棒介質與菱形介質的對比試驗，介質填充率均為13%左右，采用一粗兩掃流程，對比結果見表4。 結果表明，菱形棒較圓棒介質精礦鐵品位提高了1.62 個百分點，鐵回收率提高了3.93 個百分點。

表4 聚磁介質對Φ500 高梯度磁選機選別效果的影響

3 工業試驗

3.1 指標對比

工業試驗在酒鋼選燒廠一選高梯度粗選作業段完成，選取2 臺性能接近的Φ2 000 mm 高梯度磁選機，分別新裝常規圓棒介質和菱形介質進行對比試驗，為確保安裝菱形介質的高梯度磁選機選別參數最佳，對轉環轉速、脈動沖次及磁場強度重新進行選定，結果見圖1～3。 結果表明，轉環轉速升高，尾礦品位下降，回收率升高；加大脈動沖次，精礦品位略有上升，回收率呈先升高后下降的趨勢；提高磁選機背景場強，回收率呈上升趨勢。

圖1 轉環轉速試驗結果

圖2 脈動沖次試驗結果

圖3 磁場強度試驗結果

結合設備操作要求，確定安裝菱形聚磁介質的高梯度磁選機執行額定激磁最高電流1 400 A，對應背景場強950 mT，轉環轉速3.2 r／min，脈動沖次260 次／min；安裝Φ2 mm 圓棒介質的高梯度機參數執行原有工藝規程參數。 進行了為期3 個月的對比考查，考查期間每天取樣2～4 批，每批樣由3 個小樣合成，小樣取樣間隔時間15 min，共計取樣批次58 批，統計結果見表5。

表5 工業試驗考查對比統計結果

表5 結果表明，采用菱形聚磁介質后，精礦品位基本無變化，精礦濃度升高1.7 個百分點，尾礦品位下降0.53 個百分點，尾礦濃度降低1.2 個百分點，回收率升高3.34 個百分點，說明菱形聚磁介質較圓棒介質回收效果好。

3.2 單盒吸附量對比

試驗期間進行了4 次單盒聚磁介質吸附量測試，以佐證試驗指標。 具體做法為：同一時間拆卸2＃機、3＃機卸礦前、后聚磁介質各1 盒，沖洗干凈并收集沖洗下的礦漿，經澄清、過濾、烘干后稱重，作為卸礦前吸附量及卸礦后的剩余量。 4 次測試結果平均值見表6。

表6 吸附量對比結果

表6 結果表明，菱形聚磁介質較圓棒聚磁介質吸附的礦量多，回收量也多，平均每盒較圓棒多吸附559.5 g、多回收418.2 g，再次證明菱形聚磁介質確實可以提高金屬回收率。

3.3 精礦主要成分對比

不同介質磁選所得精礦化學成分分析結果見表7。結果表明，兩種精礦成分差異極小，說明菱形聚磁介質在多回收鐵礦物的同時，并不會影響精礦質量。

表7 精礦主要化學成分分析結果（質量分數）／%

4 結 語

與東北大學合作，優化酒鋼選礦高梯度磁選機聚磁介質，將原有的Φ2 mm 圓棒介質改為菱形棒，實驗室尾礦品位下降了1.5 個百分點，精礦鐵品位提高了1.62 個百分點，鐵回收率提高了3.93 個百分點。 工業試驗尾礦品位下降了0.53 個百分點，精礦鐵品位基本不變化，鐵回收率提高了3.34 個百分點。 現場運行4個月表明菱形聚磁介質在堵塞、抗銹蝕及強度方面不存在問題，具備工業推廣條件。 經濟測算表明，在一選二選全部推廣應用，每年創效1 000 萬元以上，具備大范圍推廣條件。