磁浮选技术在铁矿选矿中的研究现状与发展趋势

李 静，张锦瑞

(河北联合大学矿业工程学院，河北唐山 063009)

我国的铁矿资源日益趋向于贫、细、杂，而对赤铁矿进行选冶一直以来都是世界性的选矿难题，并且当今的铁矿石价格也是大幅度地上涨，这就急需寻找一种有效的途径将这部分难选铁矿资源进行开发。针对我国现有赤铁矿资源的特点，应用传统的选矿方法生产的铁精矿很难达到冶炼的要求，这就要求技术人员在难选赤铁矿资源的科技攻关和实现矿产资源的综合利用方面多做努力，其对于缓解我国冶金工业存在的铁矿石供需矛盾有重大的经济意义和社会意义［1］。

磁浮选技术是一项集磁选与浮选于一身的选矿技术，是此处理技术的一个分支，它的独特之处是在浮选中引入磁场，从而改变浮选的环境，对要处理矿物的浮选行为产生一定的影响，磁处理技术的研究热开始于20世纪60年代，虽然起步很早，但一直没有取得突破性的进展，有关它的研究也是处于滞留阶段。近些年随着磁处理应用领域的迅速扩大，选矿专业人员也开始对磁处理技术在矿物加工领域加以关注。，随着对铁矿资源的开发，作为不可再生资源的铁矿资源中的易选高品位铁矿石逐年减少，难选铁矿石数量逐年增加，如何开发利用这些难选铁矿石成为当今选冶的重要课题。目前从难选铁矿石中回收有价成分都需要应用复杂的工艺，这就需要选冶技术人员加大在处理难选铁矿石方面的技术攻关，而集物理和化学作用于一身的磁处理技术，在选矿过程中一般不需要再添加药剂，这就避免了有毒和二次污染等问题，并且磁处理技术具有操作简单、流程少、占地少且投资小等特点。所以将磁处理技术与铁矿选矿技术相结合来强化选矿效果是选矿领域的新的研究方向，并且将磁处理技术引入到矿物加工过程中，对这些技术进行系统的研究，可以扬长避短，发挥多学科、多技术的优势，从而将有助于我国矿产资源的综合利用和有效回收［2］。

1 国内外对磁浮选在铁矿选矿中的研究现状

1.1 国外磁浮选研究现状

综合之前磁处理技术在矿物加工方面的大量磁浮选实验研究可以得出的主要结论有:(1)磁处理应用在浮选过程中将对矿物的浮选行为产生一定的影响;(2)磁处理技术对提高矿物的回收率方面效果明显;(3)磁处理可以提高矿物的浮选速度，节省浮选时间;(4)不同的矿物磁处理效果会有所不同，最优工艺参数也会不相同。

早期加拿大劳伦琴的T·耶尔辛，自行研制了一台实验型的弱磁磁选装置，在浮选槽内部安装上一个旋转的磁系，使矿物在磁场条件下进行浮选，他的实验是对磁铁矿-石英混合矿的矿样和一种典型的磁铁矿石进行了常规浮选、常规磁选和磁浮选的对比试验(该处的浮选采用的均是反浮选的过程)。试验结果表明，磁浮选工艺优于常规的磁选和浮选工艺。他还提出对某些矿石磁浮选工艺见效的主要条件取决于欲分离的矿石中的矿物的磁性和可浮性，并且磁性矿物最好具有较低的浮选速度。

大量的专业人员对铁矿物在磁场中的浮选进行了研究，贝洛什(Belosh E N)［3］研究了磁浮选对铁矿物的影响，他分别将天然纯赤铁矿、磁铁矿和假象赤铁矿的矿浆处于不同的场强中进行实验，试验结果表明:磁场处理矿浆提高了铁氧化矿的可浮性。

奇金(Chikim Yum)［4］对钛铁矿和磁铁矿的混合物进行了磁浮选研究，他将钛铁矿和磁铁矿的混合矿物在进行浮选之前进行了磁预处理，结果表明磁处理对钛铁矿和磁铁矿的混合矿的浮选行为产生了影响，使浮选效果显著。为了进一步验证磁处理技术对白钨矿的浮选行为影响，他将矿物表面的电动电位、药剂在矿物表面的吸附量作为研究参量，研究结果表明，磁场促进了捕收剂在矿物表面的吸附，提高了浮选速率，减化了流程结构。

1.2 国内磁浮选研究现状

陈甲斌等［5］进行了磁浮选的实验研究，他在浮选中施加不同的磁场强度，结果表明一定的磁场条件下可以增加矿浆的表面张力，并且对于矿物润湿性能的增加量而言，可浮选性差的矿物润湿性能的增加要小于可浮性能好的矿物润湿性能的增加。

邓光军［6］对黄铁矿和黄铜矿在磁浮选条件下的可浮性进行了研究，研究结果发现:(1)磁浮选中磁场可以使抑制剂在黄铁矿矿物表明的吸附量增加，使黄铁矿矿物表面黄药的吸附量减少;(2)磁浮选中的磁场可以增加黄铜矿与黄铁矿可浮性的差异、溶液的表面张力以及矿物的润湿性。

罗仙平等［7］通过研究黄铁矿和黄铜矿在外加磁场的条件下进行的磁浮选，发现磁场对矿物的浮选行为的影响具有选择性，在增加磁场时，黄铁矿的上浮率下降，而黄铜矿的上浮率提高。

边炳鑫等［8］研究了磁处理对浮选矿浆性质的影响，得出了如下结论。(1)磁处理对浮选矿浆含氧量、pH值、表面Zeta电位和润湿性的变化有一定的影响;水和矿物颗粒的性质(磁性)会对浮选矿浆磁化效应产生影响。(2)磁化处理浮选矿浆提高了煤的可浮性，加大了煤与煤矸石、黄铁矿之间润湿性的差异。(3)磁化处理能削弱轻柴油对煤矸石和黄铁矿的捕收作用，提高了轻柴油的选择性，有利于强化煤泥浮选脱硫降灰的效果。

河北联合大学矿物加工实验室应用磁浮选技术处理司家营难选铁矿石，原矿多元素分析及铁物相分析结果见表1和表2。

表1 原矿多元素分析结果

表2 原矿铁物相分析结果

针对原矿的性质对该矿采用阶段磨矿-粗细分级-重选-弱磁选-强磁选-磁浮选的工艺流程，工艺流程图如下:

通过与原有流程:阶段磨矿-粗细分级-重选-弱磁选-强磁选-反浮选试验流程相比，采用磁浮选减少了反浮选中的一段精选和三段扫选流程，铁精矿的品位提高了两个百分点，回收率提高了5个百分点，大大减少了尾矿中磁铁矿的含量。

综合以上磁浮选的实例，说明磁浮选技术在铁矿选矿中有着广泛的应用，其特点主要是:(1)磁浮选中的磁场能够加快药剂与目的矿物的作用速度，加快选别速度，提高选别效率;(2)可以增强矿物表面性质的差异性，加大了矿物的选别效应的差异性，有利于提高目的矿物的品位和回收率;(3)可以简化流程，减少占地，减少投资;(4)可以减少或不使用化学药剂，消除了二次污染。

司家营铁矿的选矿工艺流程图

2 磁-浮选装置的特点

对于磁浮选装置，许多学者提出并探讨了在一台设备里形成磁浮力场同时完成磁浮选过程的方法。如俄罗斯科学院西伯利亚分院兹韦金采伊АГ等人研制的脉冲梯度磁场装置、加拿大Heinrich Gerhard W发明了一种离心磁浮选装置、加拿大劳伦琴大学(Laurentian University)Yalcin T教授研制的磁浮选装置，河北联合大学矿物加工实验室研制的磁浮选机等，在这些试验装置里对磁铁矿的精选进行了大量的试验与研究，都取得了良好的结果。若能克服大型化设计中的一些困难，使得这些新技术新设备得以工业化应用，可使现有的铁精矿选厂的选矿流程大大简化，使能耗和成本大大降低。

由于磁浮选技术具有高效、节能耗、应用方便、投资少等特点。由此可以预言，对磁浮选设备的深入研究将为简化难选铁矿石的生产流程、简化浮选药剂配方、降低药剂用量，提高复杂硫化矿浮选过程和分离过程的选择性提供新的有效方法，并将逐步成为21世纪难选矿磁-浮选技术的竞争目标。

虽然磁浮选设备具有操作简单、环保、低消耗能源等突出优点，但是目前作为一项应用型的新设备我国这方面的研究还很少，有待选矿专业人士进一步探索研究。

3 磁浮选技术在铁矿选矿中的发展趋势

磁浮选技术作为一种新型的选矿工艺，与多学科技术共同扬长避短，发挥其优势，在经济全球化的今天，在降耗，节能，提高产品的市场竞争力等方面，磁浮选技术具有广泛的应用前景。加强在该领域的深入研究，将为提高复杂难选铁矿物在浮选过程和分离过程的选择性提供新的有效的方法，并将逐步成为矿石分离技术的有效技术。

［1］沈慧庭，黄晓燕.铁矿选矿技术进展评述(2000—2004年)［R］.2005中国钢铁年会论文集(2)地勘·采选.

［2］邱廷省，崔立凤，方夕辉.磁处理技术在矿物加工中的应用研究进展［J］.金属矿山2008(12):1-3.

［3］Belosh E N.Floatability of iron oxides from a pulp subjected to magnetic field［J］.Gorn Zh.1965(5):63-65.

［4］Chikin Yum.Effect of pulp pretreatment in a magnetic field on the separation of minerals by flotation［J］.TsvetMeta.l 1968，19(9):145-149.

［5］陈甲斌.我国铁矿资源形势及其安全供应战略构架设想［J］.地质找矿论丛，2004，19(1):5-7.

［6］邓光军.国家矿产资源安全理论与评价体系研究［D］.北京:中国地质大学(北京)，2006.

［7］罗仙平，邱廷省，方夕辉，严群.磁处理技术的理论及其在矿冶中的应用［J］.南方冶金学院学报，2001，22(2)85-89.

［8］边炳鑫，陈清如，韦鲁滨.浮选矿浆的磁化处理效应和机理研究［J］.煤炭学报，2004，29(1):97-100.