立環(huán)脈動高梯度磁選機聚磁介質優(yōu)化研究與應用
李鳳久1，陳 鵬1，鄭衛(wèi)民2，張慶豐1，來友邦1，趙禮兵1
（1．華北理工大學，河北唐山063009;2．河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司司家營鐵礦，河北唐山063000）
摘要：為了降低司家營鐵礦強磁選過程中微細粒赤鐵礦的損失，通過立環(huán)脈動高梯度強磁機聚磁介質更換的工業(yè)試驗，證明了優(yōu)化后圓柱形1. 5mm和2mm混合聚磁介質，對微細粒難選赤鐵礦石的分選效果更好，并從理論上分析了更換聚磁介質后分選效果變好的原因，工業(yè)試驗后作業(yè)回收率提高了10%，對原礦來說提高金屬回收率1. 3%，尾礦中- 325目粒級的損失率平均下降了5%，給公司年增加經濟收入2381萬元，成果具有工業(yè)推廣應用價值。
關鍵詞：高梯度磁選機；微細顆粒；聚磁介質
中圖分類號：TD924文章編號：1004-4051(2016)04-0112-03
在河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司的眾多礦山之中，司家營鐵礦為其中最大礦山，選廠流程為“階段磨礦、粗細分級、粗粒重選以及細粒高梯度磁選一反浮選”。在氧化礦系統(tǒng)之中，每個系列分別有Slon-1750中磁場磁選機三臺、Slon-1750強磁場磁選機二臺和一臺轉環(huán)直徑2000mm的強磁場磁選機，圓柱形聚磁介質棒均為2mm。生產中，由于強磁選給礦細度-200目占90%左右，造成跑尾偏高，其原因是由于強磁機聚磁介質的結構參數不夠合理，造成磁場梯度偏低，作用深度不夠，使給礦中的微細顆粒所受磁力下降，甚至小于其所受的機械力合力，不能滿足磁選分離的必要條件。通過對強磁選尾礦粒級分析，發(fā)現尾礦中細粒級鐵礦物金屬分布率較高。針對強磁選回收率偏低，特別是細粒級鐵礦物損失較大的問題，進行了強磁機聚磁介質優(yōu)化的工業(yè)試驗研究。
1 礦樣性質及試驗方法
1.1礦樣粒級分析
為了考察強磁給礦中鐵礦物的粒級分布情況和金屬占有率，采用標準套篩分析了粒級分布情況，結果見表1。
由表1結果可知，強磁給礦中的鐵礦物主要分布在-325目粒級，其金屬分布率為90. 17%，所以對細粒級鐵礦物的回收是本試驗的關鍵所在。
1.2 礦樣鐵元素的化學物相分析
分析鐵物相是為了查清處理礦樣中鐵礦物化學的存在形式，結果見表2。
對表2進行分析，赤鐵礦是強磁給礦中鐵礦物的主要形式，在全鐵當中，分布率是75. 88%。
1.3試驗方案
根據現場實際情況，選擇其中一個氧化礦系列的兩臺1750型強磁選機進行試驗。具體方法為，首先更換一臺強磁選機的聚磁介質，并與現有聚磁介質進行對比試驗；然后更換另一臺強磁選機的聚磁介質為另一種新型聚磁介質，兩種新型聚介質再進行對比試驗。通過對兩種新型聚磁介質與現有聚磁介質在生產中的生產數據對比分析，探討新型聚磁介質對分選細粒赤鐵礦的的作用效果。
2 試驗結果與討論
2.1 1.5mm和2mm混編與2mm介質棒對比試驗
固定兩臺1750型強磁選機的操作條件，保持強磁前給礦量一致并穩(wěn)定運行，強磁機液位斗液面保持正常水平，脈動及沖程一致并保持穩(wěn)定。將4號強磁機的聚磁介質更換為1. 5mm和2mm混編介質棒（50%混編）與5號原聚磁介質（2mm介質棒）的強磁機進行磁場強度條件試驗，兩臺強磁機電流均調整為相同的電流，15min后開始取給礦、兩臺強磁機的精礦、尾礦，取樣時間15min，每3min取一次，共6次，組成一個綜合樣，精礦和尾礦同一時間取平行樣。通過改變磁場強度考察兩種介質棒對強磁給礦的回收效果，以及通過對各產品的粒級分析來考察兩種介質棒回收細粒級礦物的效果。對上述試驗數據作出分析，同時作出曲線圖，結果見圖1。
由圖1可以看出，兩種聚磁介質強磁機的精礦品位在開始階段隨著場強（對應電流）的提高而提高，當電流超過400A時品位開始下降，在整個場強范圍內，4#（1. 5mm和2mm混編介質棒）強磁機獲得的精礦品位要比5#(2mm介質棒)強磁機的精礦品位高。從回收率來看兩種介質棒的回收率都是隨著場強的增加而增加，當電流提高到600A時基本不再提高，但在整個場強范圍內4#（1. 5mm和2mm混編介質棒）強磁機的回收率都高于5#(2mm介質棒)強磁機。
為了考察兩種介質棒回收-325目細粒級鐵礦物的效果，對2.1場強條件試驗的各個產品進行了粒級分析及各粒級鐵礦物的回收率及損失率的計算并繪圖，結果見圖2。
圖2可以看出，隨著場強（對應電流）的提高，尾礦中-325目粒級的品位及損失率都有明顯下降趨勢，電流提高到600A時損失率減少的趨勢變緩，趨于平穩(wěn)。4#（1. 5mm和2mm混編介質棒）強磁機的損失率明顯小于5#強磁機，說明4#強磁機對細粒級的回收效果優(yōu)于5#(2mm介質棒)強磁機。
2.2 1. 5mm和2mm混編與1.5mm介質棒對比試驗
為了考察不同介質棒強磁回收的效果，將現場5#強磁機原有2mm的介質棒更換為1.5mm的介質棒，更換后在相同操作條件下與4#強磁機(1. 5mm和2mm混編)進行對比試驗，試驗條件及方法同2.1，根據試驗數據繪制出圖3。
圖3可以看出，兩種介質棒下得到的精礦品位都有先升高后下降的變化趨勢，在整個場強范圍內4#強磁機的精礦品位高于5#，場強越高，回收率會隨之提高，整個場強范圍內，4#強磁機的回收率高于5#，說明1. 5mm和2mm混編介質棒強磁機比1. 5mm介質棒強磁機的選別效果有所提高。
為了考察1. 5mm和2mm混編介質棒和1. 5mm介質棒對- 325目細粒級鐵礦物的回收效果，對2.1場強條件試驗的各個產品進行了粒級分析及各粒級鐵礦物的回收率及損失率的計算并繪圖，結果見圖4。
由圖4可知，隨著電流的提高，兩種介質下得到的尾礦中-325目粒級的品位呈現整體下降趨勢，電流500A以前，4#（1.5mm和2mm混編）強磁機尾礦中-325目粒級品位高于5#（1.5mm介質棒），500A以后則相反（400A出現反常）。隨著電流的提高尾礦中-325目粒級中鐵礦物的損失率也有著整體下降趨勢，除個別點以外，4#（1. 5mm和2mm混編）強磁機的損失率低于5#（1. 5mm介質棒），說明4#（1. 5mm和2mm混編）強磁機對細粒級的回
收效果優(yōu)于5#（1. 5mm介質棒）。
2.3結果分析
聚磁介質是強磁機中改變磁場梯度的最主要結構部件，高梯度的產生與介質的材質、形狀、排列方式、相對尺寸及充填率等參數密切相關，介質的選擇應根據入選礦石的粒度、比磁化系數選取。入選礦石的粒度越細，磁性越弱，磁介質的直徑應選得細一些；反之，人選礦石的粒度越粗，磁性越強，磁介質的直徑應選得粗一些。試驗中產生上述結果的原因為，通過改變原有聚磁介質的尺寸及排列方式增大了磁場梯度，進而強化了對細粒級礦物的磁力，減少了細粒級礦物的損失。原有2mm介質棒尺寸偏大，在其表面產生的磁場梯度不足以回收細粒級礦物，通過介質棒的混編配置增大了磁場中的磁場梯度，使磁場梯度在整個分選空間中更加均勻。對于1. 5mm介質棒來說雖然改變了尺寸，適應了給礦粒度，但由于配置較單一，磁場梯度在空間上的分布不夠均勻，存在梯度空區(qū)，作用深度不夠，造成回收細粒級礦物效果低于1. 5mm和2mm混編介質棒。1. 5mm與2．0mm混合介質棒具有2．0mm圓柱介質棒作用深度廣的優(yōu)點和1.5mm圓柱介質棒的磁場梯度高的特點，從而經優(yōu)化配比后的混合聚磁介質，更適合用子分選微細粒難選赤鐵礦石。
3經濟效益分析
通過對強磁機的聚磁介質優(yōu)化的工業(yè)試驗研究，使強磁的作業(yè)回收率提高了將近10%，-325目細粒級損失減少了5%左右。經過赤鐵礦強磁工藝技術攻關改造后，對原礦來說提高金屬回收率1. 3%。按2014年選礦處理赤鐵礦石6065878t，礦石品位32. 69%，精礦品位64. 95%，精礦粉價格600元／t（全年年均銷售價格）計算，由于選礦的回收率的提升，給公司帶來了很大的經濟效益，實現年增加收入2381萬元。
目前國內幾大磁選設備生產廠家能夠制造滿足要求的聚磁介質盒，生產技術較為成熟，且聚磁介質的更換較為方便、成本較低，為工業(yè)化的推廣應用提供了技術保障。
4 結 論
1)通過對立環(huán)脈動高梯度磁選聚磁介質優(yōu)化的工業(yè)試驗發(fā)現1.5和2mm混編介質棒強磁回收效果無論精礦品位和回收率指標都優(yōu)于2mm和1. 5mm單一介質棒，并且對細粒級鐵礦物的回收效果也比其他兩種介質棒的要好。聚磁介質的的直徑和排列組合方式應結合入選礦石的特性，如粒度組成，比磁化系數。通過理論分析和試驗研究，確定了立環(huán)脈動高梯度磁選機分選細粒級弱磁性礦物的聚磁磁介質優(yōu)化組合方式。
2)通過對強磁機介質棒更換的技術改造，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經濟效益，年增加收入2381萬元，為微細粒貧赤鐵礦的高效回收，特別是選礦工藝中強磁設備操作條件的優(yōu)化提供了借鑒，并具有工業(yè)應用的推廣價值。
