高頻篩與磁選柱組合在某選礦廠鐵精礦提質增產中的作用研究

陳婉晴 李明宇 萬家國 王文龍

（1.撫順罕王傲牛礦業股份有限公司；2.遼寧省鐵礦資源開發與利用專業技術創新中心）

我國鐵礦石資源總量豐富，但資源分布不集中，礦石鐵品位低于43.67%的世界平均品位，需經過選別才具有工業利用價值［1-3］。目前，國內有些鐵礦山選礦廠因裝備落后，管理不善導致鐵精礦品位較低，選礦成本偏高，威脅著企業的生存。因此是選礦廠要生存和發展就必須依靠科技進步，提高鐵精礦品位，降低生產成本，才能適應市場需求。

撫順市某磁鐵礦礦床全鐵平均品位為28.90%，礦石礦物以磁鐵礦為主。磁鐵礦性質穩定，磁性較強，礦物為條紋狀、無解理、莫氏硬度為5～6［4］。本研究以選礦廠球磨排礦及高頻篩篩下為原料進行試驗，探究磁選柱的最佳選別狀態及最佳選別條件，并對合適的工藝進行比較。

1 試驗樣品及設備

（1）試驗樣品為球磨排礦和高頻篩篩下。

（2）試驗設備有YF-CX26 磁選柱、XCGS-φ50 磁選管、XZM-100 振動磨樣機、標準試驗篩、PL202-L電子天平、烘箱。

2 試驗方法

（1）對球磨排礦進行篩析，并對球磨排礦產品隔粗后進行磁選管選別和不同條件的磁選柱選別、分析。

（2）對高頻篩篩下進行磁選管選別和不同條件的磁選柱選別、分析。

3 試驗結果與討論

3.1 球磨排礦篩析試驗

對球磨排礦進行篩析，結果見表1。

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由表1可知，球磨排礦0.074～0 mm 粒級品位55.58%，0.154～0 mm 品位51.40%，0.125～0 mm 品位51.67%，0.105～0 mm 品位51.98%，0.100～0 mm 品位52.23%，0.090～0 mm 品位53.63%，即粒度越細，品位越高。

3.2 球磨排礦磁選管選別試驗

將球磨排礦中的0.25～0 mm，0.18～0 mm，0.154～0 mm，0.125～0 mm，0.100～0 mm，0.074～0 mm 粒級在磁場強度為119.43 kA/m的情況下進行磁選管選別試驗，結果見表2。

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由表2可知，給礦粒度越細，單體解離度越高，精礦品位也越高，產率越低。

3.3 磁選柱條件試驗

磁選柱條件試驗給礦對應表2中的精礦。

3.3.1 磁選柱電流的影響試驗

保持水流在283.5 L/h，給礦濃度為30%，排礦口直徑為3 mm，電流試驗結果見表3。

由表3可知，同一電流下，隨著給礦粒度的減小，底流品位呈增高趨勢，產率呈降低趨勢；同一粒度下，隨著電流變大，底流產率呈升高趨勢，品位呈降低趨勢。精礦品位最高對應的入選粒度為0.074～0 mm、磁選柱的電流為1.0 A。

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3.3.2 磁選柱排礦口直徑的影響試驗

保持水流在283.5 L/h，給礦濃度為30%，電流為1.0 A，排礦口試驗結果見表4。

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由表4可知，相同粒度下，排礦口越小，底流品位越高，產率越低，排礦口直徑為1.2 mm 時，0.074～0 mm 底流品位最高為70.28%，所以本試驗磁選柱的最佳排礦口直徑為1.2 mm。

3.3.3 水流大小的影響試驗

保持給礦濃度為30%，電流為1.0 A，排礦口直徑為1.2 mm，水流大小試驗結果見表5。

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由表5 可知，水流越大，底流品位越高，產率越低，最高品位可達71.69%。所以本試驗的磁選柱最佳水流大小為630 L/h。

3.4 磁選柱選別正交試驗

正交試驗給礦對應表2中的精礦。

3.4.1 正交試驗設計

選擇給礦粒度、電流、排礦口、水量4個主要因素進行研究，每個因素取3個水平，選用L9（34）正交表安排試驗，因素及水平見表6。

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3.4.2 正交試驗結果及分析

正交試驗結果見表7，極差分析結果見表8。

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由表7可知，磁選柱底流品位變化范圍59.83%～70.53%，磁選柱底流回收率變化范圍94.33%～98.81%，品位波動較大，回收率波動較小；試驗9所得磁選柱底流回收率最高，為98.81%，試驗7 所得磁選柱底流品位最高，為70.53%。

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基于因素極差越大，該因素對試驗指標影響越大，由表8可看出，4個因素對磁選柱底流品位影響程度依次為A＞B＞C＞D；4 個因素對磁選柱底流回收率影響程度依次為D＞C＞B＞A；影響磁選柱底流品位的最優組合為A3B1C1D3，影響磁選柱底流回收率的最優組合為A3B2C2D1。

3.4.3 對比試驗及結果

在正交試驗的基礎上，確定磁選柱選別作業的最佳優化方案為A3B1C1D3或A3B2C2D1，將兩組最佳方案分別進行試驗，結果見表9。

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優化方案A3B1C1D3品位為71.69%，方案A3B2C2D1品位為68.71%，方案A3B1C1D3品位提升幅度較大，考慮2 種產品的產量及利潤，選擇A3B1C1D3為最優方案。

3.4.4 驗證試驗及結果

對最優方案下進行3組驗證試驗，結果見表10。

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由表10可知，在最佳條件下，驗證試驗可獲得平均品位為71.65%，平均回收率為93.33%的磁選柱底流產品；3次重復試驗底流品位在71.60%±0.15%，回收率在93.40%±0.30%，說明最佳條件下的試驗結果具有重復性，結果可靠。

4 不同工藝條件對精礦提質增產的作用

試驗比較了在同一球磨容積（φ4 270 mm×6 100 mm濕式溢流型球磨機，筒體有效容積為80 m3、主電機功率為1 750 kW）下，僅用高頻篩而不用磁選柱工藝（圖1）和高頻篩+磁選柱工藝（圖2，磁選柱工藝參數在條件試驗結果基礎上進行了優化調整）在精礦提質增產中的作用。試驗結果分別見表11～表14。

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由表11 和表12 可知，精礦品位為66.48%時，不使用磁選柱的流程精礦量為85.37 t/h，使用磁選柱的流程精礦量為87.37 t/h。結合粒度與品位的關系，不使用磁選柱的流程高頻篩篩下品位55.00%，細度為-0.074 mm 54.61%；使用磁選柱的流程高頻篩篩下品位50.71%，細度為-0.074 mm 52.55%。不使用磁選柱的流程球磨新生成量為-0.074 mm 23.88%，使用磁選柱的流程球磨新生成量為-0.074 mm 21.25%，使用磁選柱的流程新生成量較低，即球磨機單位效率和能耗較低。

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由表13 和表14 可知，精礦品位為69.15%時，不使用磁選柱的流程精礦量為80.39 t/h；使用磁選柱的流程精礦量為83.11 t/h；不使用磁選柱的流程高頻篩篩下品位55.00%，細度為-0.074 mm 68.00%，球磨新生成量為-0.074 mm 29.24%；使用磁選柱的流程高頻篩篩下品位50.71%，細度為-0.074 mm 65.12%，球磨新生成量為-0.074 mm 22.96%。因磁選柱團聚和分散相間進行，能有效地分選出常規筒式磁選設備夾帶進的單體脈石及貧連生體，從而較大幅度地提高精礦鐵品位和降低SiO2含量。因此，使用磁選柱后，保證精礦品位一定，精礦產能升高，磨礦細度和球磨機負荷降低。

5 結 論

（1）以隔粗后的球磨排礦為給礦進行的磁選柱的最佳工藝條件試驗確定的給礦粒度0.074～0 mm、水流630 L/h、電流1.0 A、排礦口1.2 mm，可獲得全鐵品位71.69%，回收率93.23%的高品位鐵精礦。

（2）高頻篩+磁選柱工藝與無磁選柱工藝相比，在保持精礦品位為66%或69%的情況下，精礦產能升高，磨礦細度和球磨機負荷降低。