全自動(dòng)淘洗機(jī)的應(yīng)用及選別機(jī)理

魏建民 來(lái)有邦 王海霞

(河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司司家營(yíng)北區(qū)分公司)

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全自動(dòng)淘洗機(jī)的應(yīng)用及選別機(jī)理

魏建民 來(lái)有邦 王海霞

(河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司司家營(yíng)北區(qū)分公司)

在分析司家營(yíng)研山鐵礦選礦流程的基礎(chǔ)上，通過(guò)試驗(yàn)確定全自動(dòng)淘洗機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用的工藝參數(shù)，最大可提高精礦品位7.55個(gè)百分點(diǎn)。運(yùn)用重選不同密度粒群沿垂向分層理論，闡明了淘洗機(jī)的重選本質(zhì)符合不同密度粒群在上升介質(zhì)流中按懸浮體相對(duì)密度分層學(xué)說(shuō)，并分析了外加磁場(chǎng)和上升水在選別過(guò)程起到的阻止細(xì)粒磁性礦物顆粒進(jìn)入溢流、大大減少等降機(jī)率、降低等降現(xiàn)象對(duì)沉降分層的影響、增加了礦床穩(wěn)定性等輔助作用。最后從分析全自動(dòng)淘洗機(jī)的特點(diǎn)和三組磁系作用角度，解釋了淘洗機(jī)選別的優(yōu)勢(shì)。

淘洗機(jī) 磁場(chǎng) 等降 干擾沉降

近年來(lái)，我國(guó)礦業(yè)形勢(shì)發(fā)生了巨大變化，投資規(guī)模不斷擴(kuò)大，礦石需求量大幅度提升，產(chǎn)量也快速增長(zhǎng)，礦業(yè)科技取得了很大進(jìn)步，礦業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響明顯提高。磁鐵礦是我國(guó)重要的鐵礦石之一，選礦工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單。針對(duì)不同種類的磁鐵礦，選礦工作者從選礦工藝流程和選礦新設(shè)備兩個(gè)方面進(jìn)行了不斷的探索和研究，如從干式磨前預(yù)選到濕式磨前預(yù)選的研究及實(shí)踐，脈動(dòng)磁選機(jī)、磁聚機(jī)、磁選柱和淘洗機(jī)等各種磁鐵礦選別設(shè)備的出現(xiàn)及應(yīng)用等，極大地促進(jìn)了磁鐵礦的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)于改善我國(guó)鐵礦石進(jìn)口依賴度較大的現(xiàn)狀具有重要作用。

以某全自動(dòng)淘洗磁選機(jī)(石家莊金墾科技有限公司生產(chǎn))為例，介紹了其在司家營(yíng)研山鐵礦磁鐵礦選礦工藝流程中的試驗(yàn)和使用情況，并分析其選別機(jī)理。

1 司家營(yíng)研山鐵礦磁鐵礦選礦工藝流程

司家營(yíng)研山鐵礦磁鐵礦破碎流程為二段開(kāi)路破碎+高壓輥磨機(jī)一段閉路破碎篩分，設(shè)計(jì)產(chǎn)品細(xì)度-0.074 mm 95%，精礦鐵品位66%，磨選流程見(jiàn)圖1。

2 淘洗機(jī)試驗(yàn)及應(yīng)用

司家營(yíng)研山鐵礦磁鐵礦使用的全自動(dòng)淘洗磁選機(jī)結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖2。

2.1 淘洗機(jī)條件試驗(yàn)

試生產(chǎn)后，為了盡快摸清淘洗機(jī)的操作參數(shù)，對(duì)該工藝流程中的磁選3精礦進(jìn)行淘洗機(jī)參數(shù)試驗(yàn)。其中試驗(yàn)1沖洗水量700 L/h，固定磁場(chǎng)、循環(huán)磁場(chǎng)、補(bǔ)償磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為64，52，48 kA/m；試驗(yàn)2沖洗水量為800 L /h，固定磁場(chǎng)、循環(huán)磁場(chǎng)、補(bǔ)償磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為76，57.6，57.60 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 磨選工藝流程

圖2 全自動(dòng)淘洗磁選機(jī)結(jié)構(gòu)示意

表1 淘洗機(jī)試驗(yàn)結(jié)果 %

從表1可以看出，試驗(yàn)1淘洗機(jī)精礦品位67.52%、回收率95.61%，在比試驗(yàn)2精礦品位低1.34個(gè)百分點(diǎn)的條件下，回收率高2.34個(gè)百分點(diǎn)。在滿足66%的設(shè)計(jì)品位前提下，為盡可能回收鐵，選擇試驗(yàn)1的操作條件作為生產(chǎn)中淘洗機(jī)的工藝參數(shù)。

2.2 生產(chǎn)應(yīng)用結(jié)果

對(duì)選別工藝進(jìn)行了全流程考查，其中淘洗機(jī)選別結(jié)果見(jiàn)表2(2016年由于市場(chǎng)變化，精礦品位要求有所降低)。

表2 淘洗機(jī)生產(chǎn)指標(biāo) %

3 淘洗機(jī)選別機(jī)理分析

全自動(dòng)淘洗磁選機(jī)工作原理是循環(huán)水由底部切向給入，給礦由頂部給料斗進(jìn)入桶體中部、散開(kāi)后進(jìn)入選別區(qū)，在磁場(chǎng)力、重力及上升水沖力相互作用下，非磁性物質(zhì)、脈石和貧連生體等由溢流槽經(jīng)溢流管排出形成尾礦，磁性物由精礦管排出直接作為過(guò)濾機(jī)給礦。和磁選柱、磁聚機(jī)類似，淘洗機(jī)選別機(jī)理的本質(zhì)是重力選礦。

從淘洗機(jī)的工作狀態(tài)和粒群在介質(zhì)流中分層沉降的特點(diǎn)看，其分選機(jī)理是“顆粒在密度和粒度均不相同的混合粒群中沉降”，也是重力選礦中最常見(jiàn)的干涉沉降形式，與“不同密度粒群在上升介質(zhì)流中按懸浮體相對(duì)密度分層”的學(xué)說(shuō)相對(duì)應(yīng)。利亞申柯學(xué)說(shuō)指出，兩種粒群在同樣的上升介質(zhì)流中懸浮，若各自相對(duì)密度不同，則在它們混合時(shí)會(huì)發(fā)生分層，相對(duì)密度大者在下層，相對(duì)密度小者在上層。但未考慮流體動(dòng)力對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的影響，即干涉沉降中的等降現(xiàn)象。密度相對(duì)小的粗顆粒與密度相對(duì)大的細(xì)顆粒在上升介質(zhì)流的作用下可以出現(xiàn)反分層。由輕礦物組成的懸浮體的相對(duì)密度與重礦物組成的懸浮體的相對(duì)密度隨著上升介質(zhì)流流速的變化而變化。后者大于前者時(shí)，為正分層；反之，為反分層。當(dāng)兩者相等時(shí)，出現(xiàn)分層混亂，利亞申柯稱之為干涉沉降等降現(xiàn)象[1]。

給礦后，淘洗機(jī)即使沒(méi)有沖洗水和外加磁場(chǎng)，只要合理調(diào)整底流閥門，也會(huì)出現(xiàn)正常分層，產(chǎn)生精礦和尾礦。外加水的作用是改變上升水的流速，調(diào)整懸浮體的相對(duì)密度，使之向著有利于選別的方向分層。外加磁場(chǎng)的作用在于調(diào)整磁團(tuán)聚，打開(kāi)磁包裹，減少干擾沉降中等降現(xiàn)象對(duì)合理分層的影響，提高分選效果。外加水和外加磁場(chǎng)有以下5個(gè)作用：

(1)有效阻止細(xì)粒磁性物進(jìn)入溢流。粒群在干擾沉降過(guò)程中，受到阻力和上升水的作用，會(huì)大量進(jìn)入溢流，造成單體解離度達(dá)到要求的細(xì)顆粒成為作業(yè)尾礦進(jìn)入再磨，增加相關(guān)作業(yè)的負(fù)荷，出現(xiàn)不必要的過(guò)磨。增加外加磁場(chǎng)，有利于細(xì)顆粒團(tuán)聚或形成磁鏈，個(gè)體沉降變成群體沉降，能有效阻止單體解離度達(dá)到要求的細(xì)顆粒磁性礦物進(jìn)入溢流。

(2)大大減少了等降機(jī)率，降低等降現(xiàn)象對(duì)沉降分層的影響。在懸浮體中沉降分層，對(duì)合理分層影響最大的是等降現(xiàn)象。外加磁場(chǎng)可以使細(xì)顆粒團(tuán)聚或形成磁鏈，相當(dāng)于增大了顆粒粒度，降低粒度差的影響，同時(shí)增大其有效重力，個(gè)體沉降變成群體沉降，可以很好地解決等降現(xiàn)象對(duì)合理分層的影響。

(3)增加了礦床的穩(wěn)定性。粒群進(jìn)入懸浮體后，在上升水和重力等共同作用下，進(jìn)行沉降或上升。由于給礦粒度、密度的波動(dòng)，沉降或上升速度不同，可能造成不均衡沉降，懸浮液相對(duì)密度或松散度也可能出現(xiàn)明顯波動(dòng)，影響分選效果。外加磁場(chǎng)后，群體沉降成為沉降主體，懸浮體的穩(wěn)定性大大加強(qiáng)。

(4)軸向變化來(lái)實(shí)現(xiàn)自身“凈化”。下沉粒群在磁場(chǎng)作用下，團(tuán)聚或磁鏈中會(huì)夾雜應(yīng)該上浮的顆粒，在外加磁場(chǎng)和上升水的沖散作用下，不斷地翻動(dòng)和聚散，能有效地實(shí)現(xiàn)團(tuán)聚或磁鏈“自身”的凈化。

(5)通過(guò)調(diào)整外加上升水流，可以改變懸浮體的相對(duì)密度和松散度，同時(shí)流速的變化也會(huì)改變顆粒分層的數(shù)量和種類，以有效控制溢流和底流品位，即作業(yè)尾礦和精礦品位。

4 全自動(dòng)淘洗磁選機(jī)特點(diǎn)

全自動(dòng)淘洗磁選機(jī)與早期的磁選柱、淘洗機(jī)有著很大的不同，原因是它在固定磁場(chǎng)、循環(huán)磁場(chǎng)和補(bǔ)償磁場(chǎng)3組外加磁場(chǎng)共同作用下，在選別桶內(nèi)實(shí)現(xiàn)了“磁懸浮”選礦，實(shí)際上就是在上升水流作用下懸浮體內(nèi)的沉降由原來(lái)以團(tuán)聚為主的沉降變?yōu)橐源沛湠橹鞯某两怠臋M切面上看，由原來(lái)大小不一的近似圓狀的團(tuán)聚改為相對(duì)均勻的鏈狀或條格網(wǎng)狀團(tuán)聚。

固定磁場(chǎng)主要用于控制跑尾。它通過(guò)磁團(tuán)聚或磁鏈?zhǔn)勾判缘V物由個(gè)體沉降變成群體下沉，減少等降的影響，細(xì)顆粒磁性礦物不會(huì)進(jìn)入溢流，同時(shí)通過(guò)上升水流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化來(lái)調(diào)整溢流中連生體的含量，從而控制溢流即尾礦品位。

循環(huán)磁場(chǎng)主要控制精礦品位。通過(guò)調(diào)整循環(huán)磁場(chǎng)控制磁鏈的強(qiáng)度和長(zhǎng)度，以便上升水流切斷磁鏈薄弱部分，從中剔除夾雜的脈石和低品位連生體，重新形成磁鏈；同時(shí)通過(guò)上升水流與循環(huán)磁場(chǎng)調(diào)整的共同作用控制沉降層下降速度，調(diào)整選別過(guò)程，保證精礦品位。

補(bǔ)償磁場(chǎng)保證選別區(qū)域水平方向磁場(chǎng)分布的均勻，形成水平方向均勻分布背景磁場(chǎng)，防止形成“磁空洞”，確保磁鏈在水平方向的均勻分布，防止磁性顆粒向磁源方向運(yùn)動(dòng)并堆積，實(shí)現(xiàn)懸浮體內(nèi)相對(duì)密度的均勻，盡可能保證懸浮體內(nèi)磁性礦物的鏈狀結(jié)構(gòu)平穩(wěn)下降，從而保證精礦品位的可控性。

全自動(dòng)淘洗磁選機(jī)通過(guò)三組磁系的特殊設(shè)計(jì)，使懸浮體內(nèi)磁性礦物盡可能以磁鏈形式沉降，大大消除了磁團(tuán)聚對(duì)選別的影響，達(dá)到較為理想的分選效果。

5 結(jié) 論

司家營(yíng)研山鐵礦選廠應(yīng)用全自動(dòng)淘洗機(jī)后，精礦品位最大可提高7.55個(gè)百分點(diǎn)，生產(chǎn)指標(biāo)理想。淘洗機(jī)選別實(shí)質(zhì)上為重力選礦，不同密度粒群在上升水流中垂向分層。外加水和外加磁場(chǎng)可有效阻止細(xì)粒磁性礦物顆粒進(jìn)入溢流，大大減少了等降機(jī)率，降低等降現(xiàn)象對(duì)沉降分層的影響，增加了礦床的穩(wěn)定性。三組磁系的特殊設(shè)計(jì)使其實(shí)現(xiàn)了“磁懸浮”選礦，基本消除了磁團(tuán)聚對(duì)選別的影響。相比傳統(tǒng)淘洗機(jī)，全自動(dòng)淘洗機(jī)大大改善了選別效果，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1] 孫玉波.重力選礦[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1982.

2016-08-10)

魏建民(1967—)，男，高級(jí)工程師，063700 河北省唐山市灤縣。