斜面干選機的設計及試驗研究

秦煜民

(河北聯合大學化工學院，河北 唐山 063009)

鋼鐵工業是國民經濟的基礎產業，地位重要，而鐵礦石作為鋼鐵生產最基本的原料，需求量隨著鋼鐵工業的發展而飛速增長。國內礦石量不能滿足需求，鋼鐵行業對進口鐵礦石的依存度已超過60%。近年進口鐵礦石量價齊升，量從2000年的0.7億t增長到2011年的6.86億t；價格從2000年的26.6美元/t增長到2011年的163.8美元/t。為了打破國外價格壟斷，必須提高國內鐵礦石產量。

我國雖然鐵礦資源總體儲量比較多，但卻豐而不富，其特點是貧、細、雜，散，97%的鐵礦儲量為貧礦，97.5%需要選別加工，生產成本高。隨著鐵礦石價格的飆升，原來生產成本更高，沒有開發價值的低品位磁鐵礦，全鐵(TFe)品位在10%～20%，現在成為能夠開采并且可盈利的鐵礦石。由于此類磁鐵礦品位低，礦體夾雜廢石，而且在開采過程中混入大量圍巖和表外礦，貧化嚴重，因此，預選甩尾成為降低成本重要環節。

斜面干選機是針對低品位磁鐵礦預選開發的一種磁、重聯合作用預選設備，應用該設備對低品位磁鐵礦預選中拋出廢石，可以有效提高入磨品位，降低生產成本，效果優于傳統磁滑輪。

1 傳統磁滑輪原理及存在問題

磁性礦石在磁滑輪上受到磁力、離心力、摩擦力、重力的作用，磁性礦石被帶到磁滑輪的下部，脫離磁場產生精礦。非磁性礦石受離心力和重力，在滑輪表面上被甩出(圖1)。

磁滑輪的結構特點決定了其分選的局限性，在給礦皮帶上形成高低不均勻堆狀礦團，造成料層薄厚不均，給料厚度與磁場有效作用深度間形成矛盾(開放磁系磁場衰減快)，易造成料層上的磁性礦物損失。

圖1 磁性礦粒受力分析

堆狀礦團下層磁性礦石容易被吸住，磁性礦石之間的廢石，無分選條件；粒度小和粉礦多的礦石，被吸形成多層網狀礦層。低層選出的廢石量少，分選效果不好。

由于磁系為固定永磁結構,磁場強度和結構難于進行適應性調整。磁滑輪技術參數不能適應礦石性質的變化。

對嚴重貧化低品位磁鐵礦預選，磁滑輪拋尾率低，且尾礦中磁性鐵含量較高。

由于傳統磁滑輪固有的缺陷，為了低品位磁鐵礦提高入磨礦石品位，充分利用礦產資源，我們設計了斜面干選機，專門針對低品位磁鐵礦預選，進行了探索研究。

2 斜面干選機分選原理

為達到干選設備結構盡量緊湊、簡單、可靠的目的，擬只充分利用磁鐵礦與脈石存在磁性差異，主要靠磁力和重力的作用進行分選。磁鐵礦和脈石在傾斜表面上運動，控制在分選面上形成薄料層。在低、高磁場選區，磁性強、弱的磁性礦粒分別被吸住，脈石在重力作用下加速滾落。

2.1 斜面干選機的磁場特征

上下兩個分選區的磁場，采用永磁平面磁系，上弱下強，磁場可以根據礦石性質及生產要求進行調整。磁場分布為折疊波浪式(在分選路徑上)，其示意圖見圖2。

圖2 磁場分布示意

2.2 斜面干選機結構

斜面干選機主要由上下兩個分選區構成，上部1為低磁場選區磁系，下部2為較高磁場選區磁系，均采用永磁磁系，特殊間隔排列。磁系上為分選帶3，采用多角度不銹鋼槽。給礦器4位于低磁場選區上部，控制均勻層給礦。排礦桿位5位于干選機中部，上下兩個分選區之間定期排出礦石。斜面干選機結構示意圖見圖3。

1低磁場選區磁系;2較高磁場選區磁系;3分選帶;4給礦器;5排礦桿

2.3 斜面干選機分選過程

如圖1所示：破碎后的低品位磁鐵礦經給礦器4(保證均勻布礦)落到分選帶3不銹鋼槽上，進入上部低磁場選區后，在平面結構磁系形成的向側下方磁力，在重力及磁力的聯合作用下，磁性強的磁性礦物被吸附到分選帶的表面上；余下礦石進入下部較高磁場選區，磁性較弱的磁性礦物被吸附到分選帶的表面上；脈石礦物經過分選帶進入尾礦箱中；上下精礦由排礦桿排出。

斜面干選機分選過程有下列特點：采用專門給礦器保證均勻布礦；上下低高組合磁場，平面磁系分選區長、面積大，保證磁性鐵回收；在分選過程中，通過調整上、下，低、高組合磁場磁系，可控制拋出的尾礦量及平面結構磁系選出的精礦量。

3 試驗研究

現場取承德某礦破碎后的低品位釩鈦磁鐵礦，礦石粒度為-15mm，進行斜面干選機的選別試驗。

礦石的礦物組成較為復雜，鐵礦物主要為磁鐵礦，有少量的赤鐵礦和鈦鐵礦、褐鐵礦；鈦的礦物主要為榍石，另外有少量的鈦鐵礦和假金紅石。脈石礦物主要為閃石、綠泥石、輝石和長石，少量的石英、綠簾石、螢石、云母、方解石及微量的白云石、鈣鐵榴石、陽起石等。

礦石主要元素分析結果見表1,鐵物相分析結果見表2。

表1 原礦多元素分析結果/%

表2 原礦鐵物相分析結果/%

低品位釩鈦磁鐵礦礦石量大，選礦比高，生產成本高。干選機設計要求一方面生產品位較高的粗精礦，直接進入磨選流程，另一方面大量甩尾，盡量減少入磨量。試驗主要確定上下選區磁場強度。

下部分選區主要保證磁性鐵回收。下部磁感應強度由100mT升高到230mT，尾礦中全鐵品位由8.29%降低為7.24%。最后確定對該礦適合的下部磁感應強度值為190mT。經過檢測尾礦中mFe為0.63%，保證尾礦中磁性鐵低于1%。

表3 上部磁感應強度試驗結果

試驗中斜面干選機分選的設備條件為：上部低磁場選區斜面角度為70°，下部較高磁場選區斜面角度為40°。

試驗結果表明，斜面干選機可以分選礦石粒度為-15mm的低品位釩鈦磁鐵礦。對比傳統磁滑輪干選精礦品位高，甩尾量大，干選機的中礦可以再處理，有較好的適用性。

4 結論

斜面干選機作用一種新型高效預選設備，結構簡單，充分利用磁選、重選的聯合作用分選低品位磁鐵礦，可有效提高鐵精礦品位。預先拋尾效果較明顯，干磁選新設備，能甩出19%以上的廢石量，提高入磨礦石品位，是低品位磁鐵礦廠提產增效的途徑之一。

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