立式感应湿式强磁选机在蓝晶石选矿中的应用研究

2012-01-08张大勇牛福生

中国矿业 2012年7期

张大勇，牛福生

(河北联合大学，河北唐山 063009)

蓝晶石属于蓝晶石高族高铝矿物，具有多种形态的A12O3·SiO2或A12SiO5，理论组成A12O362.92%、SiO237.08%。蓝晶石在经过高温煅烧莫来石化后，具有耐火度高、高温载荷大、抗化学腐蚀、热膨胀性低、抗磨性和绝缘性强、耐急冷急热以及热态机械强度高等特点，使其成为冶金、建材和其他工业部门的重要基础原料[1]。我国蓝晶石矿除极少数富矿(常因含有刚玉引起)外，绝大多数蓝晶石矿石因A12O3含量较低，必须经过分离选别。蓝晶石精矿中，常因含有石榴石、赤铁矿、磁铁矿、金红石、钛铁矿等磁性矿物含量超过允许标准，导致其工业价值降低，因此蓝晶石的磁选工艺研究也是研究的一个热点。近几年来，国内磁选设备发展很快，在设备规模上向大型化发展，在结构形式上向多样化发展，在产品规格上向系列化发展，在控制方式上很多采用了程序控制、模块电路和自动监控等，大力发展和采用了高效磁选技术，特别是高效节能磁选设备的研制[2-6]。本实验使用的LGS立式感应湿式强磁选机，就是此类型设备之一。

1 试验矿样性质分析

对河北某蓝晶石矿进行了多元素分析，分析结果见表1。

表1 原矿多元素分析结果(单位：%)

原矿经工艺矿物学鉴定得知，该矿样主要矿物为石榴蓝晶石云母片岩和蓝晶石石榴石片麻岩，岩石中的矿物组成主要是蓝晶石、石英、黑云母、石榴石、长石，少量红柱石；金属矿物主要为磁铁矿，极少量黄铁矿。蓝晶石颗粒大小在0.5～8.2mm之间。部分与磁铁矿等矿石矿物不规则毗连镶嵌，部分与云母呈包裹型镶嵌。石英是主要脉石矿物之一，大小一般为0.4～0.6mm，多与云母、蓝晶石、磁铁矿等矿物规则毗连镶嵌。石榴石颗粒大小在0.4～6.7mm之间，平均5.1mm。该蓝晶石矿中，蓝晶石分布不均匀，多与石英、云母等矿物不规则毗连镶嵌，同时，其内部多包裹石英。云母颗粒与长石颗粒大小一般在0.5～0.9mm之间，与石英、石榴石等矿物不规则毗连镶嵌。磁铁矿粒度一般为0.1～0.4mm之间，主要与石英、蓝晶石等矿物呈不规则毗连镶嵌。蓝晶石矿样多元素分析结果见表1。

2 立式感应湿式强磁选机的简介

试验时采用LGS立式感应湿式强磁选机，该磁选机是沈阳隆基集团开发和推广的一种高效、稳定、节能的强磁湿选设备。主要由转环、感应介质、铁轭、励磁线圈、脉动机构、支架和进出矿斗及冲水装置组成。其转环立式转动，环内装有含铬不锈钢聚磁感应介质，磁介质在背景磁场中感应出非常强的感应磁场，进而通过感应出的高强磁场对物料进行分选。给入的矿浆沿上铁轭缝隙流经转环，转环内的磁介质在很强的背景磁场中被磁化，磁介质表面形成梯度极高磁场，矿浆中磁性颗粒便被吸着在磁介质表面，随转环转动被带至顶部的无磁场区，再通过冲洗水将磁性物料冲入精矿斗中，非磁性颗粒沿下铁轭缝隙流入尾矿斗中排走。

该设备背景磁场强度高，分选区背景磁场都可达到1T以上且均匀分布，可做到分选区磁场无漏点；在低电流控制，电控部分运行稳定，元器件为常用器件，便于维修；励磁部分采用恒流源控制，分选磁场强度可任意调节以达到最佳分选效果；整机耗电量低，采用隔离变压器，有效防止触电现象的发生，使设备更加安全。LGS立式感应湿式强磁选机的优点，使其在许多弱磁性矿物分选中得以应用。

根据试验矿样蓝晶石的矿石性质以及LGS立式感应湿式强磁选机的特点，本试验对蓝晶石进行了试验室和工业试验研究。

3 实验与结果讨论

3.1 强磁选别细度实验

在磨矿细度为-0.074mm分别占45%、55%、65%、75%和85%后，采用LGS系列立式感应湿式强磁选机进行磁选，磁场强度为8000Oe，作业浓度为30%，冲程为20mm，冲次为240次/min。强磁选试验结果见图1、图2。

图1 磨矿细度与铁品位关系曲线图

图2 磨矿细度与Al2O3回收率、品位关系曲线图

从图5、图6可以看出，随着磨矿细度的增加，强磁精矿中铁的品位呈逐渐上升趋势。由试验结果可知，铁尾矿品位和氧化铝的回收率随着磨矿细度增加逐渐增高，说明含铁矿物粒度基本较粗，而含铝矿物相对粒度较细。因此综合试验结果，选择磨矿细度-0.074mm占65%为适宜的磨矿细度。

3.2 磁场强度条件试验

在强磁细度为-0.074mm占65%，冲程为20mm，冲次为320次/min的情况下，采用LGS立式感应湿式强磁选机，在磁场强度分别为6000、8000、12000、14000、16000奥斯特(Oe)、作业浓度30%的条件下，进行强磁选试验。试验结果如表2所示。

由表2可以看出，随着磁场强度的增加，除铁效果越来越明显，虽然强磁精矿中铁品位有所下降，但其回收率明显提高。为尽可能降低原矿中铁矿物含量，在磁场强度16000Oe时，对强磁中矿和强磁尾矿合并再选。由试验结果可知，再选后二次强磁中矿和二次强磁尾矿中的铁品位实现了大幅度降低。在磁场强度16000Oe条件下，如果将一次强磁精矿和二次强磁精矿合并，二次强磁中矿和二次强磁尾矿合并，则可实现强磁抛除52.86%矿样。由于蓝晶石比磁化系数较低，因此抛除这一部分强磁精矿中含量极低，大部分的蓝晶石矿物则被分离到二次强磁中矿和二次强磁尾矿合并后的矿样，此铁尾矿品位降低到TFe 1.69%。

表2 磁场强度条件试验结果

3.3 脉动冲程条件试验

改变LGS立式感应湿式强磁选机的脉动冲程，将改变分选区矿浆松散程度，适宜的脉动冲程将改善磁性产品中非磁性矿物及连生体的夹带状况，提高精矿品位。但脉动冲程太大，会影响鼓膜的使用寿命，同时也会影响细粒级目的矿物的回收[7]。为找到适宜的脉动冲程，在磁场强度为16000Oe、-0.074mm 65%、作业浓度为30%、脉动冲次为320次/min条件下，进行了脉动冲程条件试验，试验结果见表3。

从表3中的数据可以看出，脉动冲程为25mm时，铁精矿品位和回收率都比脉动冲程为20mm时略高，铁尾矿铁的品位明显低于20mm；当脉动冲程25mm时选别效果较好。因为在脉动流体力作用下，容易把夹带在精矿中的贫连生体带走。综合考虑脉动冲程选择25mm。

表3 脉动冲程实验结果

3.4 脉动冲次条件试验

LGS系列立式感应湿式强磁选机分选箱中矿浆的松散程度及精矿中非磁性物夹杂程度是靠改变冲程冲次来进行调整的。选择适宜的冲程冲次，可帮助获得较理想的磁选效果，从而为浮选提供合适的给矿。在作业浓度为30%、脉动冲程为25mm、磁场条件为16000 Oe条件下，进行脉动冲次试验。试验结果见表4。

表4 脉动冲次实验结果

从表4数据可以看出，当磁感应强度、冲程不变，只改变冲次时，冲次320次/min比240次/min的磁选精矿产率略有减少，精矿品位有所提高，尾矿的品位低于240次/min，且尾矿Al2O3的品位和回收率都要率高240次/min，所以冲次选择320次/min。

3.5 连续运转工业试验

对LGS系列立式感应湿式强磁选机进行连续运转工业试验，在矿浆质量浓度为30%左右、脉动冲程为25mm。磁场条件为16000 Oe、脉动冲次为320次/min、两段磁选的条件下，连续运转30个工班。对30班试验结果进行平均，在给矿品位为TFe为7.68%，Al2O3为20.87%的条件下，得到TFe品位为13.41%，回收率为88.96%强磁精矿，以及得到铁品位为1.56%、Al2O3品位为22.38%、回收率为42.66%的强磁尾矿。