SLon高梯度磁選機(jī)在國(guó)外某進(jìn)口鐵礦石的研究與應(yīng)用

郭志強(qiáng) 廖國(guó)平，2 謝美芳 李承凱 林欣威 危 雄

(1.贛州金環(huán)磁選科技裝備股份有限公司，江西 贛州 341000；2.贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000)

自二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)一直保持著中高速增長(zhǎng)，刺激了在國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起支撐作用的鋼鐵工業(yè)大幅增長(zhǎng)，作為鋼鐵工業(yè)原料的鐵礦石價(jià)格水漲船高，而我國(guó)高品位鐵礦石原料缺口較大，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)鐵礦石原料80%以上依賴進(jìn)口[1-3]。進(jìn)口鐵礦石在加工分選過(guò)程中，先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)能在最大程度上使有用礦物和脈石礦物實(shí)現(xiàn)分離，大幅提高進(jìn)口鐵礦石的利用率，減少資源浪費(fèi)。隨著科技的進(jìn)步及大量選礦設(shè)備的更新，在我國(guó)大量選礦工作者不懈努力下，在鐵礦石選礦方面研制出了清潔高效的分選設(shè)備─SLon高梯度磁選機(jī)[4-6]。SLon高梯度磁選機(jī)是通過(guò)磁力、重力和水流脈動(dòng)沖擊力的綜合力場(chǎng)來(lái)分選磁性礦物和非磁性礦物磁選設(shè)備。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展和創(chuàng)新，SLon高梯度磁選機(jī)具有使用和維護(hù)成本低、選礦效率高、設(shè)備作業(yè)率高、清潔無(wú)污染、使用壽命長(zhǎng)、單位選礦能耗低等優(yōu)點(diǎn)，其在金屬礦磁選回收和非金屬礦磁選提純等方面廣泛應(yīng)用[7-8]。

本文所研究礦石來(lái)自國(guó)外某進(jìn)口鐵礦，該進(jìn)口鐵礦原礦含TFe達(dá)到49.11%，研究目的是通過(guò)SLon高梯度磁選機(jī)對(duì)該礦石中的鐵進(jìn)行有效回收，通過(guò)磁選提高精礦鐵品位，同時(shí)保證較高的鐵回收率。工藝礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，該礦物中含鐵礦物主要包括赤鐵礦、磁鐵礦和極少量褐鐵礦，赤鐵礦和少量褐鐵礦與脈石礦物緊密共生，難以通過(guò)機(jī)械磨礦達(dá)到完全解離，極大地影響了鐵的回收。根據(jù)該礦石的特點(diǎn)進(jìn)行了一系列選礦試驗(yàn)，最終獲得鐵精礦品位63.24%、鐵回收率93.67%的良好指標(biāo)，為國(guó)內(nèi)進(jìn)口鐵礦采用SLon高梯度磁選機(jī)磁選回收利用提供了參考及試驗(yàn)依據(jù)[9]。

1 工藝礦物學(xué)研究

為了解該礦物礦石性質(zhì)和鐵的賦存狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)多元素分析和鐵的物相分析。礦物化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，鐵的物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果

表2 鐵金屬物相分析結(jié)果

通過(guò)礦樣的多元素分析和鐵的物相分析發(fā)現(xiàn)，礦樣中除了鐵元素以外，還含有Si、Al、Ca、Mg等元素，鐵元素主要賦存在赤鐵礦、磁鐵礦及少量褐鐵礦中，其中磁鐵礦和赤鐵礦磁性較強(qiáng)，屬于易磁選礦物，褐鐵礦磁性相對(duì)較弱，屬于較難磁選礦物。為進(jìn)一步查明鐵礦與其它脈石礦物共生關(guān)系，對(duì)該礦物進(jìn)行了顯微結(jié)構(gòu)分析，如圖1所示。

圖1 礦樣中主要礦物嵌布關(guān)系

由圖1可知，塊狀赤鐵礦中包裹粒狀磁鐵礦、褐鐵礦交代共生，呈脈狀、網(wǎng)狀穿插嵌布于脈石礦物中(見(jiàn)圖1(a)、(b))，赤鐵礦、褐鐵礦和硬錳礦呈環(huán)帶狀、同心環(huán)狀交互共生(見(jiàn)圖1(c)、(d))。部分赤鐵礦和褐鐵礦嵌布粒度過(guò)細(xì)，難以解離，將會(huì)影響磁選鐵精礦中鐵的品位和回收率[10]。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)礦樣為國(guó)外某進(jìn)口鐵礦，在磨礦濃度為50%條件下磨至目標(biāo)粒度，強(qiáng)磁性礦物采用SCT-44永磁磁選機(jī)弱磁選，弱磁性礦物采用SLon-100周期式脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)強(qiáng)磁選，磁選產(chǎn)物通過(guò)過(guò)濾、烘干、稱重、制樣、化驗(yàn)，最終計(jì)算各產(chǎn)品的磁選指標(biāo)。

2.2 條件試驗(yàn)流程

通過(guò)工藝礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，礦物中有部分磁鐵礦為強(qiáng)磁性鐵，首先應(yīng)進(jìn)行弱磁選選出強(qiáng)磁性礦物，再通過(guò)強(qiáng)磁一粗一掃兩次選，選出弱磁性礦物，具體試驗(yàn)流程如圖2所示。

圖2 條件試驗(yàn)流程圖

2.3 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

磨礦的目的是實(shí)現(xiàn)目的礦物與脈石礦物的單體解離，在磁選試驗(yàn)中，過(guò)大的磨礦粒度會(huì)使得目的礦物無(wú)法得到有效單體解離，從而影響精礦選礦指標(biāo)，過(guò)小的磨礦粒度則會(huì)大大增加選礦能耗[11]。為了確定合適的磨礦細(xì)度展開(kāi)了磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 磨礦細(xì)度對(duì)磁選指標(biāo)的影響

磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)只進(jìn)行了弱磁一次選和強(qiáng)磁一次選，弱磁精礦和強(qiáng)磁精礦合為綜合精礦。由圖3可知，隨著磨礦粒度變細(xì)，綜合精礦Fe品位增加，F(xiàn)e回收率降低。綜合考慮精礦品位和回收率及磨礦成本，確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量為70%較為合適。

2.4 強(qiáng)磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

在采用SLon高梯度磁選機(jī)的選礦流程中，弱磁選的作用是預(yù)先將強(qiáng)磁性礦物分離，防止強(qiáng)磁性礦物堵塞磁介質(zhì)，從而影響強(qiáng)磁選效果。該礦物中強(qiáng)磁性礦物磁鐵礦占比較低，低于10%，因此弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度采用1 000 Gs即可。為了找出強(qiáng)磁粗選階段的最佳磁場(chǎng)強(qiáng)度，在弱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 000 Gs、強(qiáng)磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為變量的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，弱磁精礦和強(qiáng)磁粗選精礦合為綜合精礦，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 強(qiáng)磁粗選場(chǎng)強(qiáng)對(duì)磁選指標(biāo)的影響

由圖4可知，隨著強(qiáng)磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，綜合精礦Fe品位降低，F(xiàn)e回收率增加，當(dāng)強(qiáng)磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)7 000 Gs時(shí)，F(xiàn)e品位下降幅度變大，難以獲得高品位精礦產(chǎn)品，綜合考慮品位和回收率，選擇粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為7 000 Gs較為合適。

2.5 強(qiáng)磁掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

通過(guò)上述試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該礦物通過(guò)一次弱磁選加一次強(qiáng)磁選得到的綜合精礦回收率過(guò)低，造成了資源浪費(fèi)，因此強(qiáng)磁尾礦需再加一道掃選作業(yè)才能使礦物得到高效回收。為了找出強(qiáng)磁掃選階段最佳磁場(chǎng)強(qiáng)度，在弱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 000 Gs、強(qiáng)磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為7 000 Gs、強(qiáng)磁掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度為變量的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，弱磁精礦、強(qiáng)磁粗選精礦和強(qiáng)磁掃選精礦合為綜合精礦，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 強(qiáng)磁掃選場(chǎng)強(qiáng)對(duì)磁選指標(biāo)的影響

由圖5可知，隨著強(qiáng)磁掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，綜合精礦Fe品位降低，F(xiàn)e回收率增加，當(dāng)強(qiáng)磁掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)11 000 Gs時(shí)，F(xiàn)e品位逐漸低于63%，無(wú)法獲得合格的鐵精礦產(chǎn)品，綜合考慮鐵品位和回收率，選擇掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度為11 000 Gs較為合適。

2.6 脈動(dòng)沖次條件試驗(yàn)

SLon高梯度磁選機(jī)的脈動(dòng)裝置可以提高礦物在分選時(shí)的松散程度，提高精礦品位，同時(shí)具有防止磁介質(zhì)堵塞的作用，因此脈動(dòng)沖次的大小也是決定磁選指標(biāo)好壞的重要條件之一。為了找出最佳脈動(dòng)沖次，在弱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 000 Gs、強(qiáng)磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為7 000 Gs、強(qiáng)磁掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度為11 000 Gs、脈動(dòng)沖次為變量的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，弱磁精礦、強(qiáng)磁粗選精礦和強(qiáng)磁掃選精礦合為綜合精礦，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 脈動(dòng)沖次對(duì)磁選指標(biāo)的影響

由圖6可知，隨著脈動(dòng)沖次增加，綜合精礦Fe品位增加，F(xiàn)e回收率降低，當(dāng)脈動(dòng)沖次超過(guò)210 r/min時(shí)，F(xiàn)e品位上升幅度不大，但Fe回收率下降幅度變大。而在實(shí)際生產(chǎn)中，脈動(dòng)沖次越大，對(duì)脈動(dòng)裝置損耗越大，綜合考慮品位、回收率和脈動(dòng)裝置損耗，選擇脈動(dòng)沖次為210 r/min較為合適。

2.7 連續(xù)擴(kuò)大半工業(yè)試驗(yàn)

通過(guò)以上條件試驗(yàn)，確定該礦物磁選條件為弱磁選采用磁場(chǎng)強(qiáng)度1 000 Gs、強(qiáng)磁粗選和掃選場(chǎng)強(qiáng)分別采用7 000 Gs和11 000 Gs、強(qiáng)磁選機(jī)脈動(dòng)沖次采用210 r/min。在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上開(kāi)展了連續(xù)擴(kuò)大半工業(yè)試驗(yàn)，弱磁選機(jī)采用SCT-44永磁磁選機(jī)，強(qiáng)磁選機(jī)采用SLon-500立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，其試驗(yàn)流程如圖2所示，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 連續(xù)擴(kuò)大半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果

SLon立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)具有獨(dú)特的磁系結(jié)構(gòu)，磁場(chǎng)力大，對(duì)弱磁性礦物捕收能力強(qiáng)，可顯著提高磁性精礦的品位，而且對(duì)細(xì)粒級(jí)磁性礦物具有較高的回收率。由表3可知，通過(guò)連續(xù)擴(kuò)大半工業(yè)試驗(yàn)可獲得鐵品位63.24%、鐵回收率93.67%的綜合精礦，在保證了鐵精礦品位達(dá)到63%的同時(shí)，鐵回收率超過(guò)了90%，且尾礦鐵品位降低至11.51%，試驗(yàn)指標(biāo)良好，為國(guó)內(nèi)進(jìn)口鐵礦采用SLon高梯度磁選機(jī)磁選回收利用提供了參考及試驗(yàn)依據(jù)。

3 結(jié)論

1)國(guó)外某進(jìn)口鐵礦TFe含量49.11%，工藝礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)塊狀赤鐵礦中包裹粒狀磁鐵礦、褐鐵礦交代共生，呈脈狀、網(wǎng)狀穿插嵌布于脈石礦物中，赤鐵礦、褐鐵礦和硬錳礦呈環(huán)帶狀、同心環(huán)狀交互共生。部分赤鐵礦和褐鐵礦嵌布粒度過(guò)細(xì)難以解離，因此將會(huì)影響磁選鐵精礦中鐵的品位和回收率。

2)通過(guò)條件試驗(yàn)確定該礦物磁選條件為弱磁選采用磁場(chǎng)強(qiáng)度1 000 Gs、強(qiáng)磁粗選和掃選場(chǎng)強(qiáng)分別采用7 000 Gs和11 000 Gs、強(qiáng)磁選機(jī)脈動(dòng)沖次采用210 r/min。在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了連續(xù)擴(kuò)大半工業(yè)試驗(yàn)，弱磁選機(jī)采用SCT-44永磁磁選機(jī)、強(qiáng)磁選機(jī)采用SLon-500立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，可獲得鐵品位63.24%、鐵回收率93.67%的綜合精礦，試驗(yàn)指標(biāo)良好，為國(guó)內(nèi)進(jìn)口鐵礦采用SLon高梯度磁選機(jī)磁選回收利用提供了參考及試驗(yàn)依據(jù)。