Slon立環高梯度強磁機在袁家村鐵礦中的應用及優化

2024-01-11 11:03:46張耀斌牛建昆

現代礦業 2023年11期

張耀斌牛建昆

（太鋼集團嵐縣礦業有限公司）

濕式強磁選機的類型很多，特別是20 世紀60 年代以來，為了解決細粒弱磁性礦物的分選或除雜等問題，濕式強磁選機的研究成為國內外磁選領域中的重要課題。在種類繁多的濕式強磁選機中，20 世紀70 年代后期研制的高梯度磁選機，對微細低品位弱磁性礦物的分離、非金屬礦物的提純有了新的突破，高梯度技術得到了廣泛應用。

Slon 立環脈動高梯度強磁機將磁力和脈動沖刷力有機地結合起來，采用轉環立式旋轉、反沖精礦，并配有礦漿脈動機構，顯著提高了高梯度磁選的選礦效率［1］。該種磁選機具有富集比大，分選效率高，不易堵塞，對給礦粒度、濃度和品位的波動適應性強，工作可靠，操作維護方便等優點［2］；適用于-1.3 mm 的細粒氧化鐵礦（赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等）、錳礦、鈦鐵礦、黑鎢礦等多種弱磁性金屬礦的濕式分選、黑白鎢分離、黑鎢與錫石的分離，也可用于非金屬礦，如石英、長石、霞石礦的除鐵等。為此，針對袁家村鐵礦強磁選作業金屬回收率偏低、強磁機尾礦鐵品位偏高的問題，對強磁選作業Slon 立環脈動高梯度強磁機的控制參數進行了優化，以提高細粒鐵礦的高效回收利用。

1 原礦性質

原礦化學多元素分析結果見表1。

由表1 可知，原礦中可供回收的元素為鐵，全鐵品位33.08%，磁性鐵含量7.26，為氧化礦礦石，堿性系數為0.04，屬酸性礦石；原礦中需選礦排除的脈石組分主要是SiO2，次為Al2O3，二者合計含量49.21%；有害雜質P 和S 含量均較低，分別為0.055% 和0.025%，對產品質量影響不大。

2 袁家村鐵礦磁選工藝流程概述

袁家村鐵礦紅磁混合鐵礦選礦工藝采用半自磨+球磨—弱磁+強磁—再磨—陰離子反浮選流程。采場采出的鐵礦石經過半移動式破碎站粗碎至0～200 mm（P80=150 mm），通過皮帶輸送至原礦堆場進行倉儲，然后通過給礦皮帶運輸至半自磨機進行磨礦。半自磨機排礦采用直線雙層振動篩進行篩分，篩上產品通過返礦皮帶返回半自磨機給礦皮帶，與半自磨形成閉路磨礦，直線篩篩下產品（0～12.7 mm，P80=2.64 mm）與一段球磨排礦通過旋流器形成閉路磨礦，一段旋流器沉砂給入一段球磨機進行磨礦。一段旋流器溢流（-74 μm 含量≥85%）經弱磁選后，弱磁尾礦自流進入強磁給礦濃密機濃縮，濃密機底流經泵輸送至磨磁作業區分礦，分礦礦漿先經過隔渣篩隔渣，進入強磁選機進行強磁選。磁選工藝流程見圖1。

3 運行效果分析

3.1 強磁預選作業（弱磁選）運行效果分析

強磁預選作業（弱磁選）精礦、尾礦粒度篩分和各粒級產品鐵品位分析結果見表2。

由表2 可知，磁選各產品中均以-0.010 mm 粒級中的鐵品位最高，說明鐵礦物比脈石容易磨細而進入到細粒級中［3］；弱磁尾礦中-0.010 mm 粒級全鐵品位為34.65%，金屬量占總損失量的42.49%。

根據弱磁精礦、弱磁尾礦各粒級全鐵品位及磁性鐵品位，分析弱磁選各粒級的全鐵回收率及磁性鐵回收率情況，結果見圖2。

由圖2 可見，弱磁選各粒級中，+0.074 mm 和0.01～0.02 mm 粒級的全鐵及磁性鐵回收率最高，而全鐵回收率最低的-0.01 mm 粒級的磁性鐵回收率卻高于0.045～0.074 mm 粒級的磁性鐵回收率，這說明-0.01 mm 粒級中磁性鐵所占比例不高，多為赤褐鐵礦等易過磨弱磁性礦物，粒級對磁性鐵的回收率影響不顯著，無明顯規律。弱磁選磁性鐵回收率均小于90%，這一結果與國內外鐵礦山磁性鐵回收率95%以上的差距較大，弱磁尾礦進入強磁選后，存在磁性鐵礦物堵塞強磁選介質，降低強磁選分選效果的現象，可通過提高弱磁選機的磁場強度或采用其他高效設備來降低弱磁尾礦中磁性鐵的含量，減少對強磁選的影響［4］。

3.2 強磁選作業運行效果分析

強磁選作業各粒級鐵回收率考察結果見表3。

由表3 可知，強磁選精礦鐵回收率較高的是0.045～0.074 mm 粒級、0.020～0.045 mm 粒級，回收率分別達93.71%、94.80%；其次是+0.074 mm 粒級和0.01～0.02 mm 粒級，鐵回收率為90.00%和90.62%；最差的是-0.010 mm 粒級部分，粒級鐵回收率僅為72.13%，強磁選主要是-0.01 mm 粒級中鐵的損失，這與礦物本身的特性和所用強磁選機的磁場強度及結構有關。

4 選別產品考察分析

4.1 鐵礦物解離度測定

鐵礦物的解離狀況是保證獲得理想選礦技術指標的必要條件，采用MLA 方法對強磁給礦、強磁尾礦產品中鐵礦物的解離度分別進行測定，結果見表4。

由表4 可知，強磁給礦中單體解離度不高，僅為73.13%，加上鐵的富連生體（＞3/4部分），合計占比為83.65%，不足以獲得高位鐵精礦；從測定結果看，不能通過強磁選獲得最終鐵精礦，強磁精礦再磨再選是必要的；損失于強磁尾礦中的鐵礦物主要以單體的形式存在，單體占比64.46%；連生體中鐵的貧連生體（連生體中鐵礦物體積占比＜1/4）占比較高，達13.02%；結合粒度測定結果，尾礦中鐵礦物多以微粒單體損失在尾礦中，部分以連生體狀態存在。

4.2 化學成分分析

采用MLA 對強磁尾礦中的主要礦物含量進行統計，結果見表5。

由表5可知，強磁尾礦產品中石英等脈石礦物的含量均較高，殘留的鐵礦物主要為赤鐵礦、鏡鐵礦，鐵礦物總量在15%左右。

4.3 鐵礦物的產出粒度分析

產品中主要目的礦物的粒度組成及其分布特點對確定磨礦細度和制訂合理的選礦工藝流程有著直接的影響。為考察尾礦中鐵礦物進一步回收的可能性，采用MLA 對強磁尾礦中鐵礦物的產出粒度進行統計，結果見表6。

由表6可知，強磁尾礦產品中鐵礦物的產出粒度均十分細小，屬不均勻細粒—微細粒的范疇；+0.037 mm粒級累計分布率僅為17.86%，而-0.019 mm 粒級部分累計分布率高達43.73%；說明袁家村鐵礦的鐵礦物比脈石容易磨細，并進入到細粒級中，強磁選對-0.019 mm粒級鐵礦物的回收率較低［5］。

5 控制參數優化

5.1 強磁勵磁電流試驗

高梯度磁系磁選機由純鐵制成，勵磁線圈繞于其內部，轉環在上、下磁極間圓弧處穿過，將勵磁線圈產生的磁場束縛在其內，并在上、下磁極間的圓弧處產生勵磁所需的背景磁場，利用高導磁不銹鋼介質在磁場中產生的高梯度磁場來回收細粒的弱磁性礦物［6］。強磁機勵磁電流試驗對比結果見表7。

由表7 可知，隨著電流從85 A 下降至55 A，強磁精礦鐵品位提高，但提升幅度僅1 個百分點左右，尾礦品位提高2 個百分點以上；隨著勵磁電流的降低，尾礦中微細粒赤鐵礦流失嚴重，故強磁機勵磁電流應控制在75 A以上。

5.2 轉環頻率試驗

轉環內裝有導磁不銹鋼棒或鋼板網磁介質，選礦時，礦漿從給礦斗給入，沿上鐵軛縫隙流經轉環，礦漿中磁性顆粒被吸附在磁介質表面，隨轉環轉動被帶至頂部無磁場區，用沖洗水沖入精礦斗中，非磁性顆粒沿下鐵軛縫隙流入尾礦斗中排出。轉環頻率過高，介質盒的攜礦能力強，但脈動作用時間短，精礦品位低；轉環頻率過低，精礦品位高，但微細粒赤鐵礦在脈動作用下，容易在水流作用下脫落進入尾礦，導致金屬回收率下降。強磁機轉環頻率試驗結果見表8。