淘洗機(jī)磁場強(qiáng)度對(duì)分選效果影響的研究

劉秀文

（太鋼集團(tuán)峨口鐵礦，山西 代縣 034000）

0 引言

磁選工藝是一種工藝簡單、成本低、環(huán)境污染小的高效脫雜工藝，它促進(jìn)了采礦技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了礦山綠色協(xié)調(diào)發(fā)展。磁力淘洗機(jī)是利用磁力、重力、水流沖力、電磁場、水流場、密度等因素的綜合作用，在磁力分離器內(nèi)部形成一個(gè)整體力場，將細(xì)粒雜質(zhì)、脈石等雜質(zhì)沖洗干凈，達(dá)到高效的凈化效果。因此，設(shè)備的運(yùn)行效率和控制效果都很差，而且很容易給工人帶來危險(xiǎn)。通過分析電磁場、磁系結(jié)構(gòu)等因素對(duì)分離效果的影響，找出最優(yōu)的選礦工藝參數(shù)，以確保獲得較高品位和較高的精礦石，這對(duì)于改進(jìn)工業(yè)設(shè)備，設(shè)計(jì)開發(fā)新型磁選設(shè)備，指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用都有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 試驗(yàn)部分

本次實(shí)驗(yàn)由北京重科集團(tuán)提供場地及測試設(shè)備，測試所用的主要設(shè)備是直徑100 mm 的電磁式洗滌器，采用與之相匹配的電控箱，可調(diào)整電流及脈動(dòng)。

1.1 試驗(yàn)樣品

這次測試使用的樣品是從黑山的礦體中提取出來的，破碎的流程分為閉路、干選、濕選三個(gè)步驟。黑山礦井煤炭開采量是250×104t/a，分別是1 號(hào)礦井（100×104t/a）和2 號(hào)礦井（50×104t/a）；東大洼煤礦年開采量為100×104t。在沒有設(shè)置地下破碎機(jī)的情況下，用4 m 長的礦車把0～800 mm 的礦車用窄軌運(yùn)輸?shù)竭x礦車間，再用彎道把它吊到粗碎料倉。該礦區(qū)的礦石綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)：原礦品位為22.50%、礦體密度為3.86 t/m3、礦石的P-硬度系數(shù)為f=12～14。

經(jīng)過粉碎、研磨，對(duì)粗礦石進(jìn)行了化驗(yàn)和分析，得到了礦石的總品位為57.54%。

1.2 測試設(shè)備

在進(jìn)行洗選前，礦石樣品要經(jīng)過預(yù)處理。首先，采用不同種類的顎式破碎機(jī)，對(duì)試驗(yàn)所用的礦石進(jìn)行破碎。將破碎的鐵礦石用球磨機(jī)碾成細(xì)粒。用常規(guī)篩分法對(duì)粉煤灰進(jìn)行了洗選性研究。洗選后的漿液在干燥箱中烘干，以得到試驗(yàn)用的礦石樣本。每次測試前，應(yīng)使用一塊加熱板進(jìn)行二次烘干，以防止由于測試地點(diǎn)、時(shí)間等原因而引起的樣品品質(zhì)問題[1-3]。

2 電磁洗選器對(duì)礦石的影響分析

2.1 水流速度測試

選擇1.0 kg 黑山鐵礦粉礦，以1∶3 的鐵礦粉和水比例配制礦漿，設(shè)置1 A 電流，1 A 脈沖磁場，1.0 s，調(diào)節(jié)水流速率，選擇130 mL/s，50 mL/s，170 mL/s 進(jìn)行測試。水流速度測試結(jié)果在表1、圖1 中有所體現(xiàn)。

圖1 水流測試鐵礦品位

表1 水流流速測試結(jié)果

當(dāng)電流速為1 A 時(shí)，水流速度由130 mL/s 增至170 mL/s，精礦品位下降，但下降的幅度很小，尾礦收率下降。從低到高的磁場強(qiáng)度，原礦的含鐵率（鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）從62.32%降低到61.85%，而在150 mL/s 的水流速度下，其回收率達(dá)到98.38%。結(jié)果表明，該因素最大含鐵量（鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為62.02%，比原礦平均鐵品位（全文中“鐵品位”均為鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）提高4.48%[2]。

2.2 電流測試

選擇1.0 kg 的黑山鐵礦粉，以1∶3 的鐵礦粉和水比例配制礦漿，設(shè)置了140 mm/s 的電磁式攪拌器，以1.0 s 的脈沖磁場，并選擇0.6 A、1 A 和2 A 的電流。測試的結(jié)果見表2，鐵礦品位圖如圖2 所示。

圖2 電流測試鐵礦品位圖

表2 電流大小測試結(jié)果

在140 mL/s 的條件下，磁場強(qiáng)度和精礦的產(chǎn)率呈現(xiàn)正相關(guān)，并有明顯的提高，因此降低了尾礦的產(chǎn)出。在電流為1.0 A 時(shí)，精礦的鐵品位可達(dá)62.52%，回收率為97.65%。在不同的測試條件下，此因素的鐵品位最高，為62.52%。

2.3 磁場脈沖頻率測試

在電磁淘洗機(jī)分選過程中，其工作磁場是以脈沖磁場為主。在直流電流的作用下，分離桶外部的線圈會(huì)形成一條呈正弦形的交流磁場，并利用濾波器的作用，將交流磁場變成一個(gè)沿磁場向下的脈沖磁場。利用現(xiàn)有的流速和流量，調(diào)整脈沖磁場頻率，提高礦石在分選機(jī)中的聚集-分散-凝聚的效率，降低磁性礦石的下降速率。

在1.0 A 運(yùn)行電流，140.0 mL/s 時(shí)，用電控箱控制脈沖磁場的頻率，按磁場變化周期分別為0.5 s，0.8 s，1.0 s，1.2 s。測試結(jié)果見表3。

表3 磁場脈沖測試結(jié)果

在相同的電流強(qiáng)度條件下，隨著磁場頻率的提高，尾砂的品位將會(huì)降低。在磁場強(qiáng)度為1.0 的情況下，礦石的鐵品位最高，達(dá)到62.52%，而到了這個(gè)階段，礦石的回收率達(dá)到了97.65%。

3 磁力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行測試之前，需要對(duì)原有測試裝置的磁性系統(tǒng)進(jìn)行改造。將原有的電磁淘汰機(jī)的所有線圈都拆掉，選擇直徑1 mm 的銅絲，銅絲的軸向長度為11，然后排出25 條，總共275 根磁鐵，然后用膠水把第一個(gè)線圈粘在圓筒上，然后用絕緣膠把最外面的一圈固定住[3]。采用條件為電流1 A、磁場變化周期1.0 s、流速140 mL/s 的黑山鐵粉為原料，按照1∶3 的鐵礦粉和水比例，制備了一種礦漿。選擇了20 mm、30 mm、40 mm、50 mm、60 mm 等不同的磁線圈間距。

使用電子控制箱，設(shè)定1 A 電源、磁場變化周期1.0 s 磁場、140 mL/s 流速、40 mm 的勵(lì)磁線圈間隔。選擇1.0 kg 黑山粉礦，按照1∶3 的鐵礦粉和水比例配制礦漿，并調(diào)整勵(lì)磁線圈啟動(dòng)位置，將起始繞組和分選筒頂間距調(diào)整為0，5 mm，10 mm，15 mm，20 mm，25 mm，30 mm。結(jié)果由圖3 可知，精礦在20～40 mm 范圍內(nèi)有增加，在40～60 mm 范圍內(nèi)有降低，表明由于線圈間距的增加，在無磁場范圍內(nèi)的鐵團(tuán)會(huì)受到水流的沖刷，在40 mm 范圍內(nèi)，鐵礦和非磁性礦物粒子的分離率最高，而鐵礦的分選效果最好，這時(shí)鐵礦石的鐵品位為最優(yōu)化，值為62.56%。尾礦的鐵品位隨間距的增大而從20～60 mm逐步增大，從29.53%～30.41%，總體上有上升的趨勢，但沒有明顯的增大，因此可以忽略磁場間隔對(duì)尾礦品位的影響。精、尾兩種礦石的產(chǎn)率曲線基本上是線性的，差別不大。實(shí)驗(yàn)表明，精礦的回收率為最低值，97.04%。

圖3 前后線圈間距測試結(jié)果

設(shè)定測試條件，1 A 電流、磁場變化周期1.0 s 磁場、140 mL/s 的流速、40 mm 的磁線圈間隔。選擇1.0 kg黑山粉礦，按照1∶3 的鐵礦粉和水比例配制礦漿，并調(diào)整磁線圈啟動(dòng)位置，將起始繞組和分選筒頂間距調(diào)整為0、5 mm、10 mm、15 mm、20 mm、25 mm、30 mm。

通過合理的繞組間距，可以使沒有磁場區(qū)域的鐵礦團(tuán)塊在水流中得到均勻的分布，在40 mm 的距離下，最大程度地分離了非磁性礦物，從而達(dá)到最佳的分選效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于工藝等因素的影響，從開始繞組至分選筒的邊緣距離應(yīng)盡量減小，以獲得最佳的分離效果。

4 結(jié)語

本文在黑山礦采樣的基礎(chǔ)上，對(duì)礦漿濃度、水流速度、電流、磁場頻率等條件進(jìn)行了限制，利用數(shù)值模擬的方法，對(duì)各種影響因素進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了一次單變量試驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了綜合，得到了精礦、尾礦品位的最佳電磁場參數(shù)；根據(jù)所獲得的最佳工藝參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。經(jīng)改造后，鐵礦石鐵品位提高1%～2%。改進(jìn)后的繞組設(shè)在內(nèi)桶頂部，間隔40 mm，單圈繞組高度與內(nèi)圈半徑之差近似。