酒鋼濕式筒式磁選機設備優化及生產實踐

楊珊，黃宗華，王紅，許波，鐘志剛，郭彬

酒鋼集團宏興鋼鐵股份公司選礦廠 甘肅嘉峪關 735100

現 有的濕式筒式磁選機根據給入物料的運動方向和從選分區排出選別產品的方法，可分為順流型磁選機、逆流型磁選機、半逆流型磁選機。目前，常用的是半逆流型磁選機，其原理是：根據礦物不同的比磁化系數，利用磁力進行礦物分選；當礦漿進入分選區，強磁性礦石在磁場作用下，形成磁鏈或磁團聚體被吸附在圓筒表面上，在磁翻作用下受到周期的松散力，同時受到離心力和流體剪切力的作用，把機械夾帶的非磁性顆粒和部分連生體分離，之后隨圓筒旋轉來到精礦排礦口，脫離磁系后，借助精礦沖洗水或卸礦刮板排入精礦箱；脈石和弱磁性礦物不能被磁力吸引，在槽體內礦漿流的作用下，逆圓筒旋轉方向自流進入尾礦排礦管排出[1]。

1 使用現狀

目前濕式筒式磁選機在使用時，底水多點給入方式不能完全沖散礦漿，強磁性粗顆粒礦石沉積，微細顆粒不能完全松散[2]，磁選機選礦效率低，具體表現在以下方面。

(1) 磁選機磁攪動對強磁性礦石的中、細粒物料有效，對粗粒和微細粒物料效果不佳。

(2) 礦石沉在給礦槽體底部，不易被磁滾筒吸附，大量磁性礦物從尾礦排礦管流出；尤其赤鐵礦、鏡鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等礦物的選礦精度差，選礦效率較低。

(3) 磁選機底水采用多點延伸給入式，便于調節給礦質量分數，沖散磁選機槽體底部礦漿；但該方式不能完全沖散礦漿，依然有大量礦漿沉積，不利于提高磁選機選礦效率，有價金屬流失較大。

本研究是要設計一種新的磁選機底水總成設備，以解決現有底水裝置使用中的問題。

2 磁選機底水總成的設計與特點

2.1 底水總成的設計

該底水裝置總成分兩組，布置在磁選機兩側，呈對稱分布，每組底水裝置中均包括閘閥、Y 形過濾器、膠管、水管、活動法蘭和固定法蘭，數量均各一個。每組底水裝置中的閘閥、Y 形過濾器、膠管、水管依次連接，活動法蘭和固定法蘭將水管固定在磁選機底箱內部；兩側的水管相對設置并形成噴水線，以便于對位于水管下方的磁選機底箱內部槽體進行沖水。底水裝置設計結構如圖 1 所示。

圖1 磁選機底水總成裝置結構Fig.1 Structure of bottom water feeding device of magnetic separator

為了方便說明底水裝置總成中水的流向，以圖 1中的方位，將底水裝置以左側、右側進行區分。左側的底水裝置從閘閥所在端連通在供水橫管上，供水橫管內有水流通過，那么左側的底水裝置就形成從閘閥進水，途徑 Y 形過濾器和膠管，最后形成從多沖水孔水管出水的左側沖水通路。同樣，右側的底水裝置也是從閘閥所在端連通在供水橫管上，途徑 Y 形過濾器和膠管，最后從多沖水孔水管出水，進而形成右側沖水通路。

多沖水孔水管設置在磁選機底箱內部，其結構如圖 2 所示。

圖2 多沖水孔水管結構Fig.2 Structure of water pipe with multiple holes

該多孔水管的一端與活動法蘭固定連接，活動法蘭套在水管的端部并與水管焊接；另一端為封堵端，水流從水管上的沖水孔噴出。沖水孔為細長孔狀結構，在水管上首尾間隔直線排列；同時，沖水孔的沖水方向可通過活動法蘭進行調整。通過調整沖水孔在磁選機底箱分選區的沖水方向，來實現對礦漿最佳的沖散效果，以提高磁選機分選效率。

2.2 底水總成的原理特點

該底水裝置應用在半逆流型磁選機上，其分選原理如圖 3 所示。底水裝置分兩組對稱設置在磁選機底箱兩側，并且通過兩組獨立的底水裝置對磁選機底箱內礦漿進行沖散。礦漿進入磁選機分選槽體后，受到來自沖水孔水流的沖洗作用，在槽體內不停地翻滾，進而變得松散。礦漿中，強磁性礦物吸附在磁性滾筒表面被帶出槽體；粗顆粒磁性礦物和中磁性礦物不斷上升，涌向磁性滾筒表面，促使其被滾筒吸附；一些未被吸附的微細顆粒磁性礦物會多次涌向磁滾筒，只有少量弱磁性礦物及脈石進入尾礦，被排出。同時，持續翻滾的上升水流對吸附在滾筒表面的磁性礦物進行淘洗[3]，以提高精礦品位。

圖3 半逆流型磁選機分選原理Fig.3 Separation principle of semi-countercurrent magnetic separator

3 礦石性質

3.1 焙燒礦化學成分及礦物組成

酒鋼入選原礦主要來自鏡鐵山樺樹溝礦和黑溝礦兩個礦區。原礦經過篩分后，15 mm 以上塊礦采用焙燒—弱磁—反浮選工藝[4]。焙燒礦作為弱磁系統的原料，主要化學元素分析結果如表 1 所列。對該礦物進行顯微鏡下礦物組成分析，其主要礦物組成如表 2 所列。

表1 焙燒礦主要化學元素分析結果Tab.1 Analysis results of main chemical elements in roasted ore %

表2 焙焙燒礦主要礦物組成Tab.2 Constitution of main minerals of roasted ore %

由表 1 可以看出，原礦中 FeO 含量較高，為22.15%，反映出原礦的磁化率偏低；硅含量較高，達24.89%。根據表 2 可知，焙燒礦主要含鐵礦物為磁鐵礦，主要脈石礦物有碧玉、千枚巖類礦物等。

3.2 焙燒礦物相分析

焙燒礦主要是 +15 mm 原礦通過酒鋼 100 m3鞍山式豎爐，采用高爐、焦爐混合煤氣，經過加熱、還原、冷卻的方式，將磁性較弱的 Fe2O3、菱鐵礦、鏡鐵礦轉化為強磁性 Fe3O4產物[5]。焙燒礦的物相結構如圖 4 所示，其主要特點如下。

圖4 焙燒礦物相結構 (反光100Χ)Fig.4 Phase structure of roasted ore (reflected light 100 X)

(1) 粒度較細小的針狀、鱗片狀鏡鐵礦大多數已經還原成磁鐵礦，只在中心部分有少數鏡鐵礦轉化不完全，有鏡鐵礦的殘晶存在；

(2) 少數致密的赤鐵礦顆粒只有在邊緣部分發生還原反應，形成磁鐵礦鑲邊結構；

(3) 極少數針狀鏡鐵礦嵌布在粒度較大的碧玉當中，完全沒有發生還原反應，還保留有鏡鐵礦的特性。

4 工業試驗

4.1 底水裝置總成對比試驗設計

為評價新設計的底水裝置總成對磁選機的選別效果，以及二次球磨機的磨礦粒度對工業試驗的影響，將新底水裝置安裝至一段磁選作業 813 號磁選機位置，在不拆除原磁選機底水裝置的前題下，與新底水裝置總成進行對比試驗。將多次試驗取樣結果進行平均，如表 3 所列。

表3 新底水裝置與原底水裝置對比試驗結果Tab.3 Results of comparison test for new bottom water feeding device and original one %

由表 3 可知：在給礦品位差異較小的情況下，與原底水裝置相比，新底水裝置的精礦品位提高了 3.4個百分點，尾礦品位升高了 1.1 個百分點，精礦產率降低了 7.1 個百分點，回收率降低了 3.04 個百分點。

4.2 對比試驗結果分析

4.2.1 粒度篩析對比試驗

為進一步分析采用兩種底水形式的磁選機選別指標的優劣，在813 號磁選機上先后安裝兩種不同底水裝置，分別對選別后的精、尾礦按照配比進行粒度篩析試驗。篩析結果分別如表 4、5 所列。

由表 4 可知：與原底水裝置相比，新底水裝置磁選機的精礦品位提高主要體現在 -0.125 mm 以下各粒級，粒度越細，品位提高幅度越大。這說明機械夾雜主要發生在細粒級，而原底水裝置的精礦中，細粒級存在明顯的機械夾雜現象，從原礦物質組成來看，這部分機械夾雜主要是千枚巖類礦物。

表4 精礦粒度篩析結果Tab.4 Particle size sieving results of concentrate

由表 5 可知：兩種合計尾礦品位相近，但是新底水裝置的綜合尾礦品位中，各粒級品位較為均勻。這說明新底水裝置磁選機選別充分，機械夾雜少，選別精度高。

表5 尾礦粒度篩析結果Tab.5 Particle size sieving results of tailings

4.2.2 選礦效率對比試驗

為了對比兩種底水裝置磁選機選別過程優劣，計算了兩種底水裝置下磁選機的選礦效率[6]。

選礦效率

式中：ε為精礦回收率，%；γ為精礦產率，%；α為原礦品位，%；β0為純礦物的理論品位，取β0=72.4%。

經計算，新底水裝置的選礦效率為 33.75%，原底水裝置的選礦效率為 28.56%。可見，在一段磁選作業時，新底水裝置磁選機選礦效率比原底水裝置磁選機高了 5.19 個百分點。

5 問題及建議

(1) 在磁選機上應用新底水裝置，可以較好地對粗顆粒礦物或微細顆粒礦物進行分選；但該裝置對水質有較高的要求，從運行情況來看，濁環水易頻繁堵塞裝置出水孔。建議：采用新型底水裝置時，應優化磁選機底水水質，增加濾水器清理頻次，確保裝置良好的運行狀態。

(2) 新底水裝置可以將磁選機分選區礦漿在很大程度上實現翻滾及松散狀態，同時對吸附在滾筒面的磁性礦物有淘洗作用；但是該裝置出水孔的水量及在底箱內的出水方向，對選別效果有較大影響，需要在操作上進行精細化調整，以確定最佳運行參數。

6 結論

(1) 新底水裝置總成的應用，基本解決了濕式磁選機選礦效率低、金屬流失大的問題。在工業試驗中，新底水裝置磁選機的精礦品位提高了 3.4 個百分點，拋尾產率提高了 4.1 個百分點，選礦效率提高了5.19 個百分點。

(2) 新底水裝置總成有利于磁選機選別精度以及選礦效率的提高，但在使用中應注重水質優化和參數調整。對于選廠類似濕式筒式磁選機的優化改造來說，新底水裝置總成的推廣實施，具有現實意義。