不同棒陣列排布混合棒介質研究與應用

葉傳勇　楊　銀　馬　越

(1.酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司選燒廠；2.沈陽隆基電磁科技股份有限公司)

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不同棒陣列排布混合棒介質研究與應用

葉傳勇1楊銀1馬越2

(1.酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司選燒廠；2.沈陽隆基電磁科技股份有限公司)

摘要針對酒鋼粗細分級細粒級弱磁性物料在垂直磁場中單一聚磁介質棒錯位排列方式的立環脈動高梯度磁選機不能充分有效回收的問題，研究將單一棒介質常規排布方式改為不同棒陣列排布，通過工業試驗證實：不同棒陣列排布混合棒介質的立環脈動高梯度磁選機的選礦指標明顯優于常規排布單一棒介質的立環脈動高梯度磁選機，改善了高梯度磁選指標。

關鍵詞細粒級弱磁性物料垂直磁場介質棒不同棒陣列排布立環脈動高梯度磁選機

酒鋼鏡鐵山式鐵礦屬于典型的復雜、難選氧化鐵礦，礦石中礦物磁性主要呈現有用礦物比磁化率低且有用礦物和脈石礦物比磁化系數差異很小，含鐵較高的脈石和圍巖比磁化系數接近甚至超過磁性弱的鐵礦的特點。采用磁選工藝時，不易回收且含鐵脈石和圍巖容易以磁性夾雜的形式進入精礦致使精礦品質不高[1]。酒鋼選燒廠一選粉礦強磁粗細分級細粒級通過高梯度磁選機進行選別，其分選介質為單一φ2 mm常規排列棒介質，由于入選物料粒度細(-0.037 4 mm粒級含量95%以上)及上述礦石特性，分選后精礦品位較低、尾礦品位較高。

棒介質作為高梯度磁選機分選介質的載體，目前已有多種形式被應用于金屬礦選礦與非金屬礦除鐵工藝中，其結構構造(如排列、絲徑、絲距、層數等)對棒介質內部的磁場特性和磁性礦粒動力學具有決定性影響，從而顯著影響高梯度磁選的效能。通過對酒鋼選廠一選單一φ2 mm常規排列棒介質進行系統研究，在此基礎上研究設計的φ1.5 mm、φ2 mm不同棒陣列排布混合棒介質試驗應用取得了突破性進展，改善了高梯度磁選指標。

1酒鋼鏡鐵山式鐵礦礦石特性

酒鋼選燒廠選礦工序主要處理鏡鐵山樺樹溝鐵礦石和黑溝鐵礦石。這兩個鐵礦由于其獨特的礦石性質，在中國鐵礦床分類中自成一類，被稱為鏡鐵山式鐵礦床。該類型鐵礦礦石性質復雜，鐵礦物和脈石礦物組成多樣，屬于典型的復雜、難選氧化鐵礦石。礦石中鐵礦物主要有鏡鐵礦、鎂菱鐵礦和褐鐵礦，少量磁鐵礦；脈石礦物主要為碧玉、重晶石、鐵白云石和石英。礦物組成及礦物比磁化率見表1。

表1　鏡鐵山式鐵礦礦物組成及礦物比磁化率

由表1可知，鏡鐵山鐵礦石中鏡鐵礦占優勢，鎂菱鐵礦和褐鐵礦次之，三者大體比例為2:1:1。脈石礦物情況類似，千枚巖和碧玉相對占優勢，重晶石、鐵白云石次之。礦物主要磁性特點是有用礦物比磁化率低，低于30×10-7m3/kg，磁選時不易回收；有用礦物和脈石礦物之間比磁化系數差異很小，含鐵較高的脈石和圍巖的比磁化系數接近甚至超過磁性弱的鐵礦石，磁選時，含鐵脈石和圍巖容易以磁性夾雜的形式進入精礦致使精礦品質不高。

2不同棒陣列排布混合棒介質研究[2]

在分選區內，為了使磁介質棒的表面能與礦漿進行充分的接觸，介質棒的排布方式一般按照錯位排布的方式，對于介質棒而言，有效捕集面積隨著介質棒直徑的增加逐漸增大，但是，介質棒直徑增大后磁感應強度和磁場強度降低影響磁性物的捕捉，而磁感應強度隨聚磁介質距離的增大而降低，且介質棒截面半徑越小，衰減的越快。因此，對于回收細粒級弱磁性物料而言，如何使聚磁介質產生更高的磁場梯度和提高捕捉效率至關重要。

針對酒鋼鏡鐵山鐵礦一選粗細分級細粒級高梯度磁選作業，單一φ2 mm常規排列棒介(見圖1)有效回收較差的問題，與沈陽隆基電磁科技股份有限公司合作而針對性研制的φ1.5 mm、φ2 mm不同棒陣列排布混合棒介質(見圖2)具有以下特點：

(1)根據礦粒物料特性，在分選過程中所受的磁力作用和在絲級中要有暢通的流動空間等因素綜合考慮，將單一的φ2 mm棒介質改為φ1.5 mm、φ2 mm混合棒介質并適度提高了介質充填率、增加了填充數量、層數，縮短了填充間距。

(2)考慮填充數量、層數的增加和填充間距縮短后會增大顆粒運動阻力，影響分選，結合垂直磁場特性，將常規交叉排列改為不同棒整列排布，保持分選通道暢通。

(3)結合立環脈動高梯度磁選機頂部卸礦特點，充分考慮有效回收，入料方向介質棒由粗至細、由疏漸密排列，當介質到達精礦卸礦區時，沖洗水自上而下對介質進行沖洗時，介質由密到疏，由細至粗，磁性礦物較容易被沖洗下來(見圖3)。以上改進可使傳導磁力線更容易聚集在圓柱形介質棒的上下表面，使磁力線的分布更密集，磁場梯度更高，磁性礦物在介質表面受到的吸附力更大且實現了有效捕捉效率更高；同時結合脈動，礦漿適度左右運動，使吸附在介質上的磁性物不斷變成松散狀態，夾雜在磁性物中間的非磁性顆粒能夠順利分離出來，進入尾礦收集區，這樣在提高精礦品位的同時又能降低尾礦品位。

圖1　φ2 mm常規排列棒介質

圖2　φ1.5 mm、φ2 mm不同棒陣列排布混合棒介質

3工業試驗

為驗證φ1.5 mm、φ2 mm不同棒陣列排布混合棒介質和單一φ2 mm常規排列棒介質在垂直磁場中選別指標的差別，在多次小型試驗的基礎上在酒鋼選燒廠一選高梯度磁選某作業段進行了工業試驗，試驗機和對比機參數條件相同(脈動沖程22 mm、脈動沖次250次/min、轉環轉速3.3 r/min、勵磁電流1 400 A)，礦量分配相當，試驗取得了較好的指標，試驗結果見表2。

圖3　φ1.5 mm、φ2 mm不同棒陣列排布混合棒介質結構

表2兩種規格棒介質生產指標對比

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由表2可知，在原礦品位相同的條件下，安裝φ1.5 mm、φ2.0 mm不同棒陣列排布混合棒介質盒的立環脈動高梯度磁選機較安裝單一φ2.0 mm常規排列棒介質盒的立環脈動高梯度磁選機，精礦全鐵品位提高了1.79個百分點，尾礦品位降低了0.52個百分點，作業產率提高了1.25個百分點，作業回收率提高了2.66個百分點。

通過對比可知，采用φ1.5 mm、φ2 mm不同棒陣列排布混合棒介質的高梯度磁選機的選礦指標明顯優于采用單一常規排布棒介質的高梯度磁選機指標。

4結語

針對酒鋼鏡鐵山礦礦石特性，在選廠一選粗細分級細粒級作業，通過適當增加介質填充數量、層數、縮短填充間距，將單一φ2mm棒介質改為φ1.5mm、φ2mm混合棒介質并結合垂直磁場特性，將常規交叉排列改為不同棒整列排布，保持了有效分選通道暢通，使傳導磁力線更容易聚集在圓柱形介質棒的上下表面，磁力線的分布更密集，磁場梯度更高，磁性礦物在介質表面受到的吸附力更大，有效捕捉效率更高。另外，結合立環脈動高梯度磁選機頂部卸礦特點，充分考慮有效回收，入料方向介質棒由粗至細、由疏漸密排列，當介質到達精礦卸礦區時，沖洗水自上而下對介質進行沖洗時，介質由密到疏、由細至粗，磁性礦物較容易被沖洗下來；同時結合脈動，礦漿適度左右運動，使吸附在介質上的磁性物不斷變成松散狀態，夾雜在磁性物中間的非磁性顆粒能夠順利分離出來，進入尾礦收集區，在提高精礦品位的同時又降低尾礦品位，有利于改善高梯度磁選指標，后期工業試驗應用證明了以上結論。

參考文獻

[1]赫榮安，陳平，熊大和.SLON強磁機選別鞍山式貧赤鐵礦的試驗及應用[J].金屬礦山，2003(9):23-24.

[2]李文博，韓躍新，湯玉和，等.高梯度磁選機聚磁介質的研究概況及發展趨勢[J].金屬礦山，2012(9):129-133.

(收稿日期2015-12-12)

葉傳勇(1980—)，男，工程師，735100 甘肅省嘉峪關市。