快速磁翻轉高場強磁滾筒在研山鐵礦的應用

河北鋼鐵集團司家營研山鐵礦有限公司北區分公司 河北唐山 063700

研山鐵礦屬于“鞍山式”沉積變質鐵礦床，礦區內的礦石為低硫磷、貧磁鐵礦。因礦石貧化率高，在開采過程中有大量的圍巖和夾石混入礦石之中，造成入選礦石品位波動大，影響生產指標，要保證選礦廠有較高的經濟效益[1]，必須在大量廢石進入正式選別作業之前將其有效拋出。

研山鐵礦共有 3 個選礦系列，其中一、二系列為氧化礦系列，采用粗碎、中碎篩分閉路、高壓輥磨篩分閉路破碎流程；三系列為磁鐵礦系列，采用粗碎、中碎篩分閉路、干選—高壓輥磨篩分閉路破碎流程。根據采場礦石分布情況及整體規劃，采出礦石由地表氧化礦向深部原生礦逐漸過渡，因而該選礦廠將二系列氧化礦加工流程改為磁鐵礦加工過渡流程。為保證改造后的干選效果，筆者對二系列干選機的選擇及使用進行了相關研究。

1 礦石性質

1.1 礦石化學成分及鐵物相分析

原礦的化學多元素分析結果和鐵物相分析結果分別如表 1、2 所列。

表1 原礦化學多元素分析結果Tab.1 Chemical multi-element analysis results of raw ore %

表2 原礦物相分析結果Tab.2 Phase analysis results of raw ore %

由表 1、2 可知，磁鐵礦原礦品位為 24.97%；鐵礦物以磁性鐵為主，占 81.10%，硅酸鐵和碳酸鐵含量之和為 10.61%，赤鐵礦含量為 8.29%。

1.2 礦石礦物組成、結構、構造及嵌布特征

礦石中的鐵礦物組成較為復雜，其中有用鐵礦物主要是磁鐵礦，含有少量的赤鐵礦、菱鐵礦、硅酸鐵以及極少量的褐鐵礦。脈石礦物主要有石英、透閃石、綠泥石、白云石，此外還含有少量的鉀長石、藍閃石、方解石、透長石等。礦石的結構比較簡單，以中-粗粒狀變晶結構、片狀變晶結構為主，部分可見碎裂結構和包裹體結構。礦石構造多為粗-中條帶狀構造和塊狀構造。礦物嵌布粒度比較粗，鐵礦物嵌布粒度在 55 μm 以上，脈石礦物嵌布粒度在 70 μm 以上，微細粒級礦物含量較少。

該選礦廠三系列采用 CT1218 磁滾筒進行預先拋尾，干選給料粒度為 0～50 mm。由于干選給料粗細不均勻，干選料層厚度較大，同時磁滾筒磁場強度比較弱，磁翻轉次數較少，導致磁性產品和非磁性產品不能有效分離，混雜嚴重；尤其是當礦石磁性率較低時，分選精度和甩尾產率均較低，干選效果不夠理想。因此，二系列的工藝改造擬采用新型快速磁翻轉高場強磁滾筒，以保證選別效果。

2 磁滾筒特點及原理

與常規磁滾筒相比，快速磁翻轉高場強磁滾筒采用磁包角為 360°的獨特磁系設計，沒有漏磁區域。分選原理如圖 1 所示。磁鐵的極性在圓周方向依次交替排列，磁力沿磁力線發生強烈排斥、擠壓和聚集，有的區域磁場強度特別高，有的區域磁場強度比較低。當外筒體和內筒體轉動時，磁性物料在短時間內快速、多次、交替通過高場強區域和低場強區域，發生快速的磁翻轉和磁攪動[2]，夾雜在磁性物料之間的非 (弱)磁性物料受到磁攪動，在離心力和重力的作用下會向外層移動，而夾雜在非 (弱)磁性物料之間的磁性物料由于受到強大的磁場力作用，會向內層移動，最終實現磁性礦石顆粒與非 (弱)磁性廢石顆粒的高效選別[3]，獲得高品位的精礦和低品位的尾礦。

圖1 分選原理示意Fig.1 Sketch of separation principle

3 工業應用效果分析

3.1 工業應用調試

為保證快速磁翻轉高場強磁滾筒的工業應用效果，選用 CTX0816 磁滾筒進行了工業生產調試。調試過程中發現，磁系運轉頻率及分料板距離滾筒中心的水平距離對干選效果的影響相對較小，因此選擇磁系運轉頻率為 50 Hz、水平距離為 300 mm 時，進行輸送帶運行速度的條件試驗，試驗結果如表 3所列。

表3 輸送帶運行速度的條件試驗結果Tab.3 Results of conditional test for belt speed %

綜合考慮生產調試結果，確定 CTX0816 磁滾筒的工藝參數為：磁系運轉頻率為 50 Hz，分料板距離滾筒中心的水平距離為 300 mm，輸送帶運行速度為2.0 m/s。

3.2 2 種磁滾筒干選效果對比

研山鐵礦三系列破碎系統干選采用 CT1218 磁滾筒，新改造二系列破碎系統干選采用 CTX0816 新型快速磁翻轉高場強磁滾筒。為考察 2 種磁滾筒干選拋尾效果，分別對其生產給礦 (原礦)、干選精礦和干選廢石進行取樣對比分析，結果如表 4 所列。

由表 4 可以看出，CTX0816 磁滾筒的甩廢產率為 23.56%，遠高于 CT1218 磁滾筒的甩廢產率；CTX0816 磁滾筒干選廢石品位為 11.14%，高于CT1218 磁滾筒的廢石品位；CTX0816 磁滾筒的干選廢石中磁性鐵含量為 1.23%，低于 CT1218 磁滾筒的廢石中磁性鐵含量。可見，CTX0816 磁滾筒干選甩廢效果較好，至于廢石品位略高，應該是由于礦石性質造成的。

表4 2 種磁滾筒對比試驗的結果Tab.4 Results of contrast test for two kinds of magnetic drum %

3.3 CTX0816 磁滾筒取樣考察結果

為進一步驗證 CTX0816 磁滾筒的干選效果，對干選給礦、干選精礦、干選廢石進行取樣分析，每間隔 8 h 取樣一次，每 3 次樣品作為一個綜合樣，連續取 5 批次樣品，考察結果如表 5 所列。

表5 CTX0816 磁滾筒的考察試驗結果Tab.5 Test results of CTX0816 magnetic drum %

由表 5 可以看出，CTX0816 磁滾筒拋尾產率均在 17% 以上，甩尾磁性鐵含量較低，干選精礦品位可以提高 2 個百分點以上。

4 結語

研山鐵礦針對目前所用磁滾筒預先拋尾效果不理想的現狀，對二系列干選機的選擇及使用進行了相關研究，最終確定使用 CTX0816 快速磁翻轉高場強磁滾筒。現場應用表明，CTX0816 快速磁翻轉高場強磁滾筒拋尾產率在 17% 以上，干選精礦品位可以提高 2 個百分點以上，干選效果較好，符合“能拋早拋”的原則。通過提前拋除大量尾礦，減少了進入高壓輥磨機以及后續磨礦作業的礦石量，實現了節能降耗，有效降低了生產成本，獲得了良好的經濟效益。