Slon立環(huán)高梯度強(qiáng)磁機(jī)在袁家村鐵礦中的應(yīng)用及優(yōu)化

張耀斌 牛建昆

（太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)有限公司）

濕式強(qiáng)磁選機(jī)的類型很多，特別是20 世紀(jì)60 年代以來(lái)，為了解決細(xì)粒弱磁性礦物的分選或除雜等問(wèn)題，濕式強(qiáng)磁選機(jī)的研究成為國(guó)內(nèi)外磁選領(lǐng)域中的重要課題。在種類繁多的濕式強(qiáng)磁選機(jī)中，20 世紀(jì)70 年代后期研制的高梯度磁選機(jī)，對(duì)微細(xì)低品位弱磁性礦物的分離、非金屬礦物的提純有了新的突破，高梯度技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

Slon 立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁機(jī)將磁力和脈動(dòng)沖刷力有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，采用轉(zhuǎn)環(huán)立式旋轉(zhuǎn)、反沖精礦，并配有礦漿脈動(dòng)機(jī)構(gòu)，顯著提高了高梯度磁選的選礦效率［1］。該種磁選機(jī)具有富集比大，分選效率高，不易堵塞，對(duì)給礦粒度、濃度和品位的波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)，工作可靠，操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)［2］；適用于-1.3 mm 的細(xì)粒氧化鐵礦（赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等）、錳礦、鈦鐵礦、黑鎢礦等多種弱磁性金屬礦的濕式分選、黑白鎢分離、黑鎢與錫石的分離，也可用于非金屬礦，如石英、長(zhǎng)石、霞石礦的除鐵等。為此，針對(duì)袁家村鐵礦強(qiáng)磁選作業(yè)金屬回收率偏低、強(qiáng)磁機(jī)尾礦鐵品位偏高的問(wèn)題，對(duì)強(qiáng)磁選作業(yè)Slon 立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁機(jī)的控制參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，以提高細(xì)粒鐵礦的高效回收利用。

1 原礦性質(zhì)

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

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由表1 可知，原礦中可供回收的元素為鐵，全鐵品位33.08%，磁性鐵含量7.26，為氧化礦礦石，堿性系數(shù)為0.04，屬酸性礦石；原礦中需選礦排除的脈石組分主要是SiO2，次為Al2O3，二者合計(jì)含量49.21%；有害雜質(zhì)P 和S 含量均較低，分別為0.055% 和0.025%，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響不大。

2 袁家村鐵礦磁選工藝流程概述

袁家村鐵礦紅磁混合鐵礦選礦工藝采用半自磨+球磨—弱磁+強(qiáng)磁—再磨—陰離子反浮選流程。采場(chǎng)采出的鐵礦石經(jīng)過(guò)半移動(dòng)式破碎站粗碎至0～200 mm（P80=150 mm），通過(guò)皮帶輸送至原礦堆場(chǎng)進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)，然后通過(guò)給礦皮帶運(yùn)輸至半自磨機(jī)進(jìn)行磨礦。半自磨機(jī)排礦采用直線雙層振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，篩上產(chǎn)品通過(guò)返礦皮帶返回半自磨機(jī)給礦皮帶，與半自磨形成閉路磨礦，直線篩篩下產(chǎn)品（0～12.7 mm，P80=2.64 mm）與一段球磨排礦通過(guò)旋流器形成閉路磨礦，一段旋流器沉砂給入一段球磨機(jī)進(jìn)行磨礦。一段旋流器溢流（-74 μm 含量≥85%）經(jīng)弱磁選后，弱磁尾礦自流進(jìn)入強(qiáng)磁給礦濃密機(jī)濃縮，濃密機(jī)底流經(jīng)泵輸送至磨磁作業(yè)區(qū)分礦，分礦礦漿先經(jīng)過(guò)隔渣篩隔渣，進(jìn)入強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行強(qiáng)磁選。磁選工藝流程見圖1。

3 運(yùn)行效果分析

3.1 強(qiáng)磁預(yù)選作業(yè)（弱磁選）運(yùn)行效果分析

強(qiáng)磁預(yù)選作業(yè)（弱磁選）精礦、尾礦粒度篩分和各粒級(jí)產(chǎn)品鐵品位分析結(jié)果見表2。

由表2 可知，磁選各產(chǎn)品中均以-0.010 mm 粒級(jí)中的鐵品位最高，說(shuō)明鐵礦物比脈石容易磨細(xì)而進(jìn)入到細(xì)粒級(jí)中［3］；弱磁尾礦中-0.010 mm 粒級(jí)全鐵品位為34.65%，金屬量占總損失量的42.49%。

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根據(jù)弱磁精礦、弱磁尾礦各粒級(jí)全鐵品位及磁性鐵品位，分析弱磁選各粒級(jí)的全鐵回收率及磁性鐵回收率情況，結(jié)果見圖2。

由圖2 可見，弱磁選各粒級(jí)中，+0.074 mm 和0.01～0.02 mm 粒級(jí)的全鐵及磁性鐵回收率最高，而全鐵回收率最低的-0.01 mm 粒級(jí)的磁性鐵回收率卻高于0.045～0.074 mm 粒級(jí)的磁性鐵回收率，這說(shuō)明-0.01 mm 粒級(jí)中磁性鐵所占比例不高，多為赤褐鐵礦等易過(guò)磨弱磁性礦物，粒級(jí)對(duì)磁性鐵的回收率影響不顯著，無(wú)明顯規(guī)律。弱磁選磁性鐵回收率均小于90%，這一結(jié)果與國(guó)內(nèi)外鐵礦山磁性鐵回收率95%以上的差距較大，弱磁尾礦進(jìn)入強(qiáng)磁選后，存在磁性鐵礦物堵塞強(qiáng)磁選介質(zhì)，降低強(qiáng)磁選分選效果的現(xiàn)象，可通過(guò)提高弱磁選機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度或采用其他高效設(shè)備來(lái)降低弱磁尾礦中磁性鐵的含量，減少對(duì)強(qiáng)磁選的影響［4］。

3.2 強(qiáng)磁選作業(yè)運(yùn)行效果分析

強(qiáng)磁選作業(yè)各粒級(jí)鐵回收率考察結(jié)果見表3。

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由表3 可知，強(qiáng)磁選精礦鐵回收率較高的是0.045～0.074 mm 粒級(jí)、0.020～0.045 mm 粒級(jí)，回收率分別達(dá)93.71%、94.80%；其次是+0.074 mm 粒級(jí)和0.01～0.02 mm 粒級(jí)，鐵回收率為90.00%和90.62%；最差的是-0.010 mm 粒級(jí)部分，粒級(jí)鐵回收率僅為72.13%，強(qiáng)磁選主要是-0.01 mm 粒級(jí)中鐵的損失，這與礦物本身的特性和所用強(qiáng)磁選機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)有關(guān)。

4 選別產(chǎn)品考察分析

4.1 鐵礦物解離度測(cè)定

鐵礦物的解離狀況是保證獲得理想選礦技術(shù)指標(biāo)的必要條件，采用MLA 方法對(duì)強(qiáng)磁給礦、強(qiáng)磁尾礦產(chǎn)品中鐵礦物的解離度分別進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表4。

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由表4 可知，強(qiáng)磁給礦中單體解離度不高，僅為73.13%，加上鐵的富連生體（＞3/4部分），合計(jì)占比為83.65%，不足以獲得高位鐵精礦；從測(cè)定結(jié)果看，不能通過(guò)強(qiáng)磁選獲得最終鐵精礦，強(qiáng)磁精礦再磨再選是必要的；損失于強(qiáng)磁尾礦中的鐵礦物主要以單體的形式存在，單體占比64.46%；連生體中鐵的貧連生體（連生體中鐵礦物體積占比＜1/4）占比較高，達(dá)13.02%；結(jié)合粒度測(cè)定結(jié)果，尾礦中鐵礦物多以微粒單體損失在尾礦中，部分以連生體狀態(tài)存在。

4.2 化學(xué)成分分析

采用MLA 對(duì)強(qiáng)磁尾礦中的主要礦物含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表5。

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由表5可知，強(qiáng)磁尾礦產(chǎn)品中石英等脈石礦物的含量均較高，殘留的鐵礦物主要為赤鐵礦、鏡鐵礦，鐵礦物總量在15%左右。

4.3 鐵礦物的產(chǎn)出粒度分析

產(chǎn)品中主要目的礦物的粒度組成及其分布特點(diǎn)對(duì)確定磨礦細(xì)度和制訂合理的選礦工藝流程有著直接的影響。為考察尾礦中鐵礦物進(jìn)一步回收的可能性，采用MLA 對(duì)強(qiáng)磁尾礦中鐵礦物的產(chǎn)出粒度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表6。

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由表6可知，強(qiáng)磁尾礦產(chǎn)品中鐵礦物的產(chǎn)出粒度均十分細(xì)小，屬不均勻細(xì)?！⒓?xì)粒的范疇；+0.037 mm粒級(jí)累計(jì)分布率僅為17.86%，而-0.019 mm 粒級(jí)部分累計(jì)分布率高達(dá)43.73%；說(shuō)明袁家村鐵礦的鐵礦物比脈石容易磨細(xì)，并進(jìn)入到細(xì)粒級(jí)中，強(qiáng)磁選對(duì)-0.019 mm粒級(jí)鐵礦物的回收率較低［5］。

5 控制參數(shù)優(yōu)化

5.1 強(qiáng)磁勵(lì)磁電流試驗(yàn)

高梯度磁系磁選機(jī)由純鐵制成，勵(lì)磁線圈繞于其內(nèi)部，轉(zhuǎn)環(huán)在上、下磁極間圓弧處穿過(guò)，將勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)束縛在其內(nèi)，并在上、下磁極間的圓弧處產(chǎn)生勵(lì)磁所需的背景磁場(chǎng)，利用高導(dǎo)磁不銹鋼介質(zhì)在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的高梯度磁場(chǎng)來(lái)回收細(xì)粒的弱磁性礦物［6］。強(qiáng)磁機(jī)勵(lì)磁電流試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果見表7。

由表7 可知，隨著電流從85 A 下降至55 A，強(qiáng)磁精礦鐵品位提高，但提升幅度僅1 個(gè)百分點(diǎn)左右，尾礦品位提高2 個(gè)百分點(diǎn)以上；隨著勵(lì)磁電流的降低，尾礦中微細(xì)粒赤鐵礦流失嚴(yán)重，故強(qiáng)磁機(jī)勵(lì)磁電流應(yīng)控制在75 A以上。

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5.2 轉(zhuǎn)環(huán)頻率試驗(yàn)

轉(zhuǎn)環(huán)內(nèi)裝有導(dǎo)磁不銹鋼棒或鋼板網(wǎng)磁介質(zhì)，選礦時(shí)，礦漿從給礦斗給入，沿上鐵軛縫隙流經(jīng)轉(zhuǎn)環(huán)，礦漿中磁性顆粒被吸附在磁介質(zhì)表面，隨轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)被帶至頂部無(wú)磁場(chǎng)區(qū)，用沖洗水沖入精礦斗中，非磁性顆粒沿下鐵軛縫隙流入尾礦斗中排出。轉(zhuǎn)環(huán)頻率過(guò)高，介質(zhì)盒的攜礦能力強(qiáng)，但脈動(dòng)作用時(shí)間短，精礦品位低；轉(zhuǎn)環(huán)頻率過(guò)低，精礦品位高，但微細(xì)粒赤鐵礦在脈動(dòng)作用下，容易在水流作用下脫落進(jìn)入尾礦，導(dǎo)致金屬回收率下降。強(qiáng)磁機(jī)轉(zhuǎn)環(huán)頻率試驗(yàn)結(jié)果見表8。

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由表8 可知，隨著脈動(dòng)頻率的升高，精礦鐵品位下降，但下降幅度小于1 個(gè)百分點(diǎn)，尾礦品位下降2.5個(gè)百分點(diǎn)，降幅明顯；故轉(zhuǎn)環(huán)頻率應(yīng)控制在55 Hz 以上。

5.3 脈動(dòng)頻率試驗(yàn)

強(qiáng)磁機(jī)鼓膜在沖程箱的驅(qū)動(dòng)下作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，分選室的礦漿便作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，脈動(dòng)流體力使礦粒群在分選過(guò)程中始終保持松散狀態(tài)，從而有效地消除非磁性顆粒的機(jī)械夾雜，從而提高磁性精礦的品位。不同脈動(dòng)頻率試驗(yàn)結(jié)果見表9。

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由表9 可知，隨脈動(dòng)頻率的升高，強(qiáng)磁精礦品位升高，但在脈動(dòng)頻率超過(guò)30 Hz 時(shí)，尾礦品位急劇升高，回收率下降約4 個(gè)百分點(diǎn)，故強(qiáng)磁機(jī)脈動(dòng)電流應(yīng)控制在30 Hz。

6 結(jié) 語(yǔ)

（1）太鋼袁家村鐵礦Slon立環(huán)高梯度強(qiáng)磁選生產(chǎn)實(shí)踐中，通過(guò)條件試驗(yàn)對(duì)強(qiáng)磁選機(jī)的電流、脈動(dòng)頻率、轉(zhuǎn)環(huán)頻率等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高了強(qiáng)磁選機(jī)的分選效果，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量指標(biāo)的有效提升。

（2）通過(guò)對(duì)強(qiáng)磁預(yù)選作業(yè)（弱磁選）及強(qiáng)磁作業(yè)給礦及產(chǎn)品的工藝礦物學(xué)分析，判斷出微細(xì)粒跑尾是強(qiáng)磁尾礦鐵品位偏高的主要原因，確定了提高強(qiáng)磁選機(jī)背景磁場(chǎng)強(qiáng)度、降低介質(zhì)棒細(xì)度等能回收微細(xì)粒赤鐵礦的有效措施，為后續(xù)袁家村鐵礦強(qiáng)磁選別技術(shù)改進(jìn)提供了思路及依據(jù)。