立環(huán)高梯度磁選機(jī)分選赤鐵礦應(yīng)用研究*

謝寶華，吳城材，王豐雨，楊招君

廣東省資源綜合利用研究所，稀有金屬分離與綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省礦產(chǎn)資源開發(fā)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州粵有研礦物資源科技有限公司，廣東 廣州 510650

俄羅斯某大型鐵礦公司在處理赤鐵礦-磁鐵礦鐵英巖礦石時(shí)，采用弱磁選回收磁鐵礦，鐵回收率僅為57%.而赤鐵礦主要留在尾礦中，尾礦鐵品位高達(dá)30%～36%.為了從該選廠尾礦中回收赤鐵礦，曾進(jìn)行多次試驗(yàn)，如陰離子反浮選、陰離子正浮選、濕式弱磁選后浮選和離心選礦機(jī)及螺旋溜槽重選等，但選礦效果均不理想，故一直未被回收[2].近年來，隨著赤鐵礦選別技術(shù)和高梯度磁選機(jī)不斷的發(fā)展，采用強(qiáng)磁選技術(shù)回收赤鐵礦得到廣泛應(yīng)用.本文介紹采用廣州粵有研礦物資源科技有限公司的專利產(chǎn)品SSS-I-2500型高梯度磁選機(jī)進(jìn)行回收該弱磁尾礦中赤鐵礦的研究，以實(shí)現(xiàn)對(duì)赤鐵礦有效回收.

1 磁選機(jī)特點(diǎn)

廣州粵有研礦物資源科技有限公司發(fā)明制造的SSS-I-2500型高梯度磁選機(jī)，采用了雙脈動(dòng)、組合介質(zhì)、合理的傳動(dòng)方式及氣-水聯(lián)合卸礦等技術(shù)，具有磁場(chǎng)強(qiáng)度大、梯度高、礦物松散度高、磁性物易沖洗、聚磁介質(zhì)不易堵塞及占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，在黑色金屬選鐵、稀有金屬及非金屬除鐵等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用[3-4].

1.1 磁選機(jī)的結(jié)構(gòu)

圖1為SSS-I-2500型立環(huán)高梯度磁選機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖.

1.2 工作原理及特點(diǎn)

當(dāng)激磁線圈通入直流電時(shí)，在上磁極和下磁極形成的弧形分選腔內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，聚磁介質(zhì)在磁場(chǎng)中被磁化而形成磁場(chǎng)力.

礦漿由給礦斗均勻地進(jìn)入分選腔，其中磁性礦物顆粒因受到的磁場(chǎng)力大于流體動(dòng)力和重力的合力，而吸附在聚磁介質(zhì)表面并同分選環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，逐漸脫離磁場(chǎng)，進(jìn)入磁性產(chǎn)品卸礦區(qū).卸礦區(qū)的氣-水卸礦裝置將聚磁介質(zhì)表面的磁性礦物沖洗進(jìn)入精礦斗中，即為磁性產(chǎn)品.磁性極弱和非磁性礦物顆粒受到的流體動(dòng)力和重力的合力大于磁場(chǎng)力，因無法吸附在聚磁介質(zhì)表面而進(jìn)入尾礦斗成為尾礦.最終，使磁性不同的礦物顆粒得到有效分離.

在往復(fù)箱的驅(qū)動(dòng)下分選腔的礦漿作上下運(yùn)動(dòng)，脈動(dòng)的流體使礦粒群在分選過程中保持松散狀態(tài)，有效地消除了非磁性礦物顆粒的機(jī)械夾雜，顯著提高了精礦品位.此外，礦漿脈動(dòng)也可防止聚磁介質(zhì)的堵塞，保證良好的分選效果.

1-氣水卸礦裝置； 2-分選環(huán)； 3-聚磁介質(zhì)； 4-下磁極； 5-中礦斗； 6-中礦脈動(dòng)機(jī)構(gòu)； 7-尾礦脈動(dòng)裝置； 8-尾礦斗；9-機(jī)架； 10-激磁線圈； 11-上磁極； 12-減速機(jī)； 13-給礦斗； 14-風(fēng)機(jī)； 15-大齒輪； 16-精礦斗圖1 SSS-I-2500型立環(huán)高梯度磁選機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.1 Schemetic diagram of SSS-I-2500 vertical ring high gradient magnetic separator

2 試料性質(zhì)

試料(弱磁選尾礦)中含鐵礦物的相對(duì)含量列于表1.由表1可知，試料的鐵品位為36.5%，主要鐵礦物為赤鐵礦.當(dāng)試料磨礦細(xì)度為80%-44μm時(shí)，赤鐵礦單體解離度為32%.試料中可回收的鐵礦物主要為赤鐵礦，還有少量的磁鐵礦、黃鐵礦和氧化鐵、菱鐵礦和白云母.脈石礦物主要為石英、鎂鐵閃石、綠泥石和綠磷石等.試料中石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46%，單體解離度為35%.赤鐵礦的比磁化系數(shù)為300 m3/g，石英、綠泥石、綠磷石的比磁化系數(shù)為0.1～0.3 m3/g，赤鐵礦與其它脈石礦物之間存在較大的磁性差異，適宜磁選回收.

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磁選強(qiáng)度對(duì)磁選效果的影響

磁場(chǎng)強(qiáng)度是磁選效果的關(guān)鍵因素，在干礦處理量80 t/h、卸礦水量100 m3/h、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速50 Hz的條件下，考察磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磁選效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示.由圖2可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度提高，鐵精礦品位逐漸降低，回收率逐漸上升.磁場(chǎng)強(qiáng)度低時(shí)，磁性較強(qiáng)的礦物吸附于聚磁介質(zhì)表面，而弱磁性礦物和未單體解離的赤鐵礦無法有效吸附在聚磁介質(zhì)表面，此時(shí)鐵精礦品位較高.隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，聚磁介質(zhì)磁力提高，弱磁性礦物及赤鐵礦與脈石的連生體吸附于聚磁介質(zhì)表面，使鐵精礦回收率升高，品位逐漸降低.經(jīng)綜合考慮，確定適宜的磁場(chǎng)強(qiáng)度為8000 MT.

表1試料中含鐵礦物的相對(duì)含量
Table1Relativecontentofiron-bearingmineralinrawmaterial

礦物含量w/%礦物中鐵分布率/%絕對(duì)量相對(duì)量赤鐵礦27.827.883.7磁鐵礦0.50.31.8黃鐵礦0.50.20.8氧化鐵0.50.10.3綠磷石11.21.97.0鐵白云母5.60.52.0鎂鐵閃石2.60.72.6綠泥石1.50.10.5菱鐵礦2.01.03.7合 計(jì)36.5100.00

圖2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磁選效果的影響Fig.2 Effect of magnetic field intensity on magnetic separation

3.2 干礦處理量對(duì)磁選效果的影響

干礦處理量決定磁選機(jī)的處理能力，是選廠生產(chǎn)能力的重要指標(biāo).在磁場(chǎng)強(qiáng)度8000 MT、卸礦水量100 m3/h、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速50 Hz的條件下，考察干礦處理量對(duì)磁選效果的影響, 試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示.由圖3可知，隨著干礦處理量提高，鐵精礦品位和回收率逐漸降低.當(dāng)干礦處理量超過100 t/h時(shí)，鐵精礦品位迅速降低.干礦處理量低時(shí)，礦漿中礦物顆粒間較松散，不易相互吸附，在聚磁介質(zhì)磁力足夠的情況下，聚磁介質(zhì)可有效吸附礦漿中的磁性礦物，且脈石礦物與磁性礦物之間易分散，故鐵精礦品位和回收率較高.當(dāng)干礦處理量較高時(shí)，礦物顆粒間易相互吸附，在聚磁介質(zhì)有效吸附表面積一定的條件下，磁性礦物夾帶脈石礦物或與脈石礦物的連生體易脫附聚磁介質(zhì)，導(dǎo)致鐵精礦品位和回收率都降低.經(jīng)綜合考慮，適宜的干礦處理量為80 t/h.

圖3 干礦處理量對(duì)磁選效果的影響Fig.3 Effect of dry handing capacity on magnetic separation

3.3 卸礦沖洗水量對(duì)磁選效果的影響

在磁場(chǎng)強(qiáng)度8000 MT、干礦處理量80 t/h、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速50 Hz的條件下，考察卸礦沖洗水量對(duì)磁選效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示.由圖4可知，隨著卸礦沖洗水量增加，鐵精礦品位逐漸降低，回收率逐漸升高.當(dāng)卸礦沖洗水量超過100 m3/h時(shí)，回收率先緩增后緩降.

圖4 卸礦水量對(duì)磁選效果的影響Fig.4 Effect of discharging water capacity on magnetic separation

在精礦卸礦區(qū)，吸附于聚磁介質(zhì)表面的磁性礦物受水沖刷力、聚磁介質(zhì)棒剩磁力及重力的影響，當(dāng)卸礦水量較少時(shí)，水沖刷力低于介質(zhì)棒剩磁力的影響，磁性礦物無法被完全沖洗進(jìn)入精礦斗，而隨著轉(zhuǎn)環(huán)再次進(jìn)入礦漿，導(dǎo)致回收率不高，同時(shí)易造成介質(zhì)堵塞現(xiàn)象.隨著卸礦水量增加，水沖刷力逐漸大于介質(zhì)棒剩磁力，此時(shí)磁性礦物與夾雜的脈石礦物一起被沖洗進(jìn)入精礦斗，導(dǎo)致品位逐漸降低.試驗(yàn)結(jié)果表明，卸礦水量為100 m3/h較適宜.

3.4 轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率對(duì)磁選效果的影響

轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率對(duì)聚磁介質(zhì)吸附磁性顆粒有較大的影響.轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率較低時(shí)，聚磁介質(zhì)與礦漿接觸時(shí)間較長(zhǎng)，介質(zhì)棒可有效吸附磁性礦物；隨著轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率增加，聚磁介質(zhì)與礦漿接觸時(shí)間變短，介質(zhì)棒無法有效吸附磁性礦物.在磁場(chǎng)強(qiáng)度8000 MT、干礦處理量80 t/h、卸礦水量100 m3/h的條件下，考察了轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率對(duì)磁選效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示.由圖5可知，隨著轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率增加，鐵精礦品位逐漸降低后趨于平緩，回收率逐漸升高后趨于平緩.經(jīng)綜合考慮，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率確定為50 Hz.

圖5 轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率對(duì)磁選效果的影響Fig.5 Effect of vertical ring rotation frequency on magnetic separation

3.5 液面高度對(duì)磁選效果的影響

液面高度是影響聚磁介質(zhì)與礦漿接觸的關(guān)鍵因素.在磁場(chǎng)強(qiáng)度8000 MT、干礦處理量80 t/h、卸礦水量100 m3/h、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速50 Hz的條件下，考察液面高度對(duì)磁選效果的影響, 試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示.由圖6可知，隨著液面高度增加，鐵精礦品位逐漸提高；當(dāng)液面高度為8～18 cm時(shí)品位達(dá)到最高，繼續(xù)增加液面高度品位緩緩降低.在液面高度為8～18 cm時(shí)，回收率基本不變；液面高度高于18 cm時(shí)，回收率逐漸降低.

圖6 液面高度對(duì)磁選效果的影響Fig.6 Effect of height of slurry level on magnetic separation

液面高度較低時(shí)，聚磁介質(zhì)與礦漿接觸面積較小，吸附于介質(zhì)棒的磁性礦物較少，同時(shí)礦漿沖刷作用較小，磁性顆粒與脈石礦物無法有效分離，一起吸附于介質(zhì)棒表面，導(dǎo)致鐵精礦品位相對(duì)較低；隨著液面高度增加，聚磁介質(zhì)與礦漿充分接觸，同時(shí)礦漿可起到一定的沖刷作用，使非磁性脈石礦物與磁性礦物分離，鐵精礦品位提高.但液面也不能太高，否則會(huì)跑礦.經(jīng)綜合考慮，液面高度為10～15 cm時(shí)較適宜.

3.6 最佳生產(chǎn)指標(biāo)

根據(jù)條件試驗(yàn)結(jié)果，在磁場(chǎng)強(qiáng)度8000 MT、干礦處理量80 t/h、卸礦水量100 m3/h、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速50 Hz及液面高度10～15 cm的條件下，進(jìn)行回收赤鐵礦試生產(chǎn)，連續(xù)生產(chǎn)試運(yùn)行72 h，生產(chǎn)結(jié)果列于表2.

表2 試生產(chǎn)結(jié)果Table 2 Separation results of optimum conditions

由表2可知，選廠試機(jī)運(yùn)行，獲得鐵精礦品位52.70%、回收率74.24%的良好指標(biāo)，達(dá)到了滿意的效果，弱磁選尾礦中的赤鐵礦得到有效回收.

4 結(jié) 論

采用廣州粵有研礦物資源科技有限公司的專利產(chǎn)品SSS-I-2500型高梯度磁選機(jī)回收赤鐵礦，在磁場(chǎng)強(qiáng)度8000 MT、干礦處理量80 t/h、卸礦水量100 m3/h、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速50 Hz及液面高度10～15 cm的條件下，當(dāng)弱磁選尾礦鐵品位為36.50%時(shí)，獲得鐵精礦品位52.70%、鐵回收率74.24%的指標(biāo)，有效地回收了俄羅斯某大型鐵礦尾礦中的赤鐵礦.

參考文獻(xiàn)：

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