YCG粗粒永磁辊式强磁选机在磁选试验中的应用*

2015-01-17王俊良赵光宇吴世清

现代矿业 2015年10期

关键词：矿样磁选机干式

圣洪王俊良袁喆赵光宇吴世清

(中钢集团安徽天源科技股份有限公司)

YCG粗粒永磁辊式强磁选机在磁选试验中的应用*

圣洪王俊良袁喆赵光宇吴世清

(中钢集团安徽天源科技股份有限公司)

对赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿及其混合矿等弱磁性矿石的粗粒预选抛尾，一般采用重选或电磁强磁选工艺，但指标控制难、耗水量大、分选效率低或仅限于细粒级矿物的湿式选别，成本高、维护繁琐。介绍了YCG系列永磁辊式强磁选机的结构和分选原理，总结了磁辊大型化、磁路设计、皮带选用、易损件设计等技术创新改造，着重归纳了该系列设备在南非铬矿石磁选、尼日利亚氧化锰矿石干式磁选、司家营弱磁性堆积矿样磁选、安徽金日盛铁矿石粗粒抛尾、马钢和睦山和庐江龙桥铁矿石干式预选抛废、霍邱镜铁矿石和宜昌鮞状赤铁矿石磁选等试验中的应用情况。YCG系列永磁辊式强磁选机对于改善弱磁性矿石粗粒预选抛尾效果具有显著作用。

预选抛废弱磁性 YCG系列永磁辊式强磁选机

由于现阶段铁矿石价格的持续低迷，优化选矿工艺和设备等降本增效措施对各矿山企业的重要性不言而喻。“多碎少磨”、提高入磨品位等已成为选矿界降低磨矿处理量和成本的普遍共识。对于一些贫化严重的矿产资源，入磨前预选抛废，实现“能抛早抛”是许多矿山企业着重考虑的工艺环节之一。大力发展磁选技术，实现高效、节能生产，对于矿山发展具有重要意义[1]。

目前强磁性矿物预选抛废技术和设备较为成熟，如永磁大块干式磁选机、粉料干选机及湿式粗粒磁选机等。而针对赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿及其混合矿等弱磁性矿石的粗粒预选设备相对较少，大多采用重选，但工艺复杂，指标难以控制，且耗水量大，分选效率低。电磁强磁选只能湿式选别细粒级矿物，且运行成本高，操作维护复杂。对此，中钢集团安徽天源科技股份有限公司(简称中钢天源)研制了YCG系列粗粒永磁辊式强磁选机，辊表磁感应强度高(可达1.4～1.5 T)，能处理粗粒级物料。该磁选机属干式磁选机，具有污染小、低碳、节能、运行成本低等优点，可进行部分弱磁性矿石预选抛尾或预先获取合格产品，还可用来去除非金属矿中的铁磁性类有害杂质。

1 永磁辊式强磁选机

由于不同矿物的比磁化系数不同，可利用其在磁场中所受磁力的不同进行不同矿物的分离。物料随运转的超薄运输皮带被带到辊表，当物料经过磁场区域时，磁性物料被吸附到辊表上，并随皮带被带到精矿箱卸矿。而脉石矿物及磁性较弱的物料不受磁力或磁力较小，被抛入尾矿箱，完成分选过程。YCG系列永磁辊式强磁选机1粗1扫分选原理见图1。

图1 YCG系列永磁辊式强磁选机1粗1扫分选原理示意

磁系是YCG系列永磁辊式强磁选机的核心。磁辊不仅要有较高的辊表场强，还要有一定的磁场深度。随着稀土永磁材料技术的不断发展，高内禀、高矫顽率的稀土磁体已初步实现批量化生产，给强磁辊磁路的设计与制作提供了更大的空间。

自20世纪80—90年代，美国、英国、南非的几家采选设备公司就开始研制永磁辊式强磁选机，用作非金属矿的除铁器。我国在这方面起步较晚，但进步较快。中钢天源研制的YCG系列永磁辊式强磁选机率先在国内通过鉴定，填补了行业空白。相对国外设备，该设备进行了以下技术优化和创新。

(1)磁辊大型化。国外永磁辊式强磁选机辊径、辊长都较小，因此处理粒径和台时处理量均较小，限制了其推广应用。YCG系列永磁辊式强磁选机的磁辊采用积木化结构，磁辊直径较大且可以加长，现最大可达600 mm，常用辊径为350 mm，并可根据需要进行加长。同时增大了处理物料的粒径和台时处理量，如YCG-600×1500型永磁辊式强磁选机最大台时处理量达100 t，选别粒度达75 mm。

(2)磁路设计。目前采用高内禀、高矫顽率的稀土磁材，优化磁路设计，采用特殊的磁路结构将以前磁回路中浪费掉的磁能也加以利用，设计出辊表场强高、磁场深度大、退磁率低、磁性稳定的磁系，解决了辊表磁场强度低、梯度大、易退磁等问题，并可针对不同物料粒度设计出不同的磁路。

(3)磁辊表面的运输皮带会使场强衰减，因此尽量降低皮带厚度为宜，但应保证运输物料所需的强度。综合考虑，选用价格低、寿命长的国产高强度薄型运输带代替价格昂贵的进口皮带。

(4)永磁辊式强磁选机易损件中，运输皮带更换较为频繁，一般更换周期不超过一年，甚至三个月或更短。YCG系列永磁辊式强磁选机采用整体轴承座架式张紧调节装置和起撬装置，皮带更换及松紧调节简单、快速，高效，相比传统设计可节约20%～30%的时间；设备整体化设计，结构紧凑，皮带更换省力、省时，提高工作效率30%以上；采用结构先进的分矿板距离调节装置，指标调整准确、直观、方便。

上述技术创新点主要从技术层面和使用层面针对性地解决了早期辊式强磁选机在实际使用中出现的问题，如强磁辊处理量小、辊表场强低、磁场衰减快以及设备结构强度、耐用度、检修维护便易性等。诸多试验及现场生产实例表明，创新改进后的永磁辊式强磁选机应用效果较好，可给予推广使用。

2 永磁辊式强磁选机在磁选试验中的应用现状

2.1 南非某铬矿磁选试验

南非铬矿资源丰富，但大部分矿石Cr2O3品位偏低，无法直接销售或销售价格太低。中钢天源受中钢集团南非铬矿公司委托，分别于2010年和2012年分别对两次来矿矿样进行提高Cr2O3品位的试验，以选择合适流程。

2.1.1 2010年试验情况

2010年两个来矿矿样分别为堆存矿矿样和重选粗精矿矿样，粒度均为-3 mm，含水量较低。前者Cr2O3品位较低，后者已经螺旋溜槽初步选别，Cr2O3品位稍高。通过YCG系列永磁辊式强磁选机进行磁选试验，试验结果分别见表1、表2。

表1 堆存矿矿样磁选试验结果

表2 重选粗精矿试验结果

从表1、表2结果可以看出，两矿样强磁选精矿产品Cr2O3品位均可满足用户要求，且磁场强度不需太高，辊表场强在0.7～0.8 T即可。另外可通过改变强磁辊的操作参数如皮带线速度、分矿板距离，还能在一定范围内调整磁精矿Cr2O3品位的高低。

考虑到重选选别指标不稳定，南非地区水资源比较紧张，建议采用强磁选取代重选，先后获得Cr2O3品位大于46%的优质精矿和大于39%的二类精矿。

2.1.2 2012年试验情况

2012年8月来矿矿样为-1 mm的细粒级铬矿矿样，分别对其进行湿式和干式两种磁选工艺选别试验，探索替代现场重选(螺旋溜槽)的可能性。湿式磁选采用永磁筒式磁选机，干式磁选采用永磁辊式强磁选机。其中磁选机分矿板距离是指分矿板与磁系中心垂线的距离，分矿板距离越小，非磁性尾矿产率越大，但部分磁性矿粒会进入尾矿，使其铁品位上升。试验结果见表3。

表3 细粒级铬矿矿样湿式与干式磁选试验结果 %

选别工艺分选参数水分精矿产率Cr2O3品位原矿精矿尾矿精矿回收率湿式磁选磁场强度600kA/m。-35.0039.1446.6535.0941.72磁场强度496kA/m。-10.0039.1447.0138.2812.01干式磁选磁场强度1040kA/m,皮带线速度1.67m/s,分矿板距离180mm。048.5639.1444.0634.4954.68325.9039.1441.4638.1527.77516.0539.1441.6938.6517.09

由表3可知：①筒式磁选机磁场强度从600 kA/m下降到496 kA/m时，磁选精矿Cr2O3品位都较为理想，但回收率大幅下降；②干式磁选时，只要控制矿样水分含量在较低(1%左右)条件下，调整好其他参数，即可获得较好的选别指标。

2.2 尼日利亚某氧化锰矿干式强磁选试验

尼日利亚某锰业公司分两次送来两批矿样，委托中钢天源进行干式强磁选试验，要求精矿锰品位提升至38%～40%。由于二氧化锰磁性较弱，需较高场强的磁选设备才能有效分选。

将第一批矿样破碎至-30 mm，选用YCG系列永磁辊式强磁选机进行干式强磁选探索试验。调整辊表磁感应强度大于1.3 T，磁辊转速为300 r/min、分隔板距离为130 mm，一次强磁选数质量流程见图2。

图2 一次强磁选数质量流程

从图2可以看出，精矿锰品位提升幅度不到3个百分点，尾矿产率和锰品位较高，分别为37.69%、24.62%，锰损失较多，选别指标不理想。

将两批矿样混匀后，破碎至12 mm后进行粒度筛析，结果见表4。调整辊表磁感应强度大于1.3 T，在不同磁辊转速和分矿板距离条件下，对-12 mm粒级矿样进行干式强磁选试验，试验结果见表5。

表4 粒度筛析结果

表4表明，随着粒度降低，品位也随之降低。

从表5可以看出，YCG系列永磁辊式强磁选机辊表磁感应强度大于1.3 T时，可基本满足场强要求，并可根据试验结果进一步调整。在最佳的皮带线速度1.41 m/s、分矿板距离240 mm条件下，可获得锰精矿品位35.94%、回收率77.48%，较第一次选别指标有较大改善，但仍未满足锰品位38%～40%的要求。要获得理想的选别指标，还需进一步的试验研究，尤其是控制好合适的给矿粒度。

表5-12 mm粒级矿样试验结果

2.3 司家营研山铁矿弱磁性堆积矿试验

该堆积矿样TFe品位较低，粒度-50 mm，属弱磁性铁矿石。选用永磁辊式强磁选机、控制辊表磁感应强度大于1.3 T进行磁选试验。希望通过低成本的磁选选别，取得品位相对较高的粗精矿。

将矿样破碎至-12 mm后首先分成4～12 mm和-4 mm两种粒级分别进行磁选探索试验，但试验结果相近，考虑到-12 mm粒级混合入选可简化工艺、设备，因此对-12 mm粒级矿样进行试验研究。探索试验表明分矿板距离对试验指标影响很小，将分矿板固定在2号位置，进行不同皮带线速度条件试验，试验结果见表6。

表6-12 mm粒级矿样不同皮带线速度试验结果

从表6可以看出，在皮带线速度为1.56 m/s时，精矿TFe品位提高了近3个百分点，回收率超过60%，较为满意。

结合其他类似矿石选别生产实践，在不显著降低精矿铁品位前提下，可增加一次扫选作业提高回收率。粗选选用YCG-φ350 mm×800 mm型永磁辊式强磁选机，皮带线速度和分矿板距离分别为1.83 m/s、240 mm，扫选采用同样设备，皮带线速度和分矿板距离分别为1.90 m/s、250 mm，-12 mm粒级矿样1粗1扫磁选试验数质量流程见图3。

从图3可以看出，增加一次扫选，最终精矿铁品位为25.23%，较表6中最佳指标的铁品位低0.16个百分点，但回收率提高了2.64个百分点，说明增加一次扫选作业有利于提高回收率。

2.4 安徽金日盛矿业某铁矿石粗粒抛尾试验

该铁矿石铁矿物主要为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿及少量镜铁矿和菱铁矿等，铁物相分析知，赤褐铁占总铁的近50%。安徽金日盛矿业公司委托中钢天源进行干式强磁选粗粒抛尾试验，以提高入磨品位，减少入磨量。矿样为细碎后-12 mm粒级产品，试验设备为YCG-φ350 mm×540 mm永磁辊式强磁选机，选用中磁辊和强磁辊进行1粗1扫磁选选别。经调整分矿板距离、皮带线速度等各设备参数后，最终可抛出铁品位6.82%、产率11.03%的尾矿，精矿铁综合回收率达到97.15%，指标满足了用户要求。试验结果见表7。

图3-12 mm粒级矿样1粗1扫磁选数质量流程

表7 矿样粗粒预选抛废试验结果 %

设备参数产品产率铁品位回收率中磁机分矿隔板距离200mm,强磁机分矿隔板距离300mm,强磁机皮带速度1.25m/s。中磁精矿62.3529.7070.50强磁精矿26.6226.3126.65混合精矿88.9728.6897.15尾矿11.036.822.85原矿100.0026.27100.00

2.5 姑山矿业公司某铁矿石干式预选抛废试验

对马钢集团姑山矿业公司和睦山矿混合铁矿石进行中磁—强磁二段预选抛废试验，中磁抛废磁选设备采用CTDG大块干式磁选机，强磁抛废磁选设备采用YCG永磁辊式强磁选机(磁感应强度>1.3 T)。在强磁抛废试验中，调整辊表线速度和分矿板距离等参数后，试验结果见表8。

表8 强磁干式磁选抛废试验结果 %

设备参数产品产率铁品位铁回收率筒体转速100r/min,分矿板距离200mm精矿46.2423.5068.41废石53.769.3331.59给矿100.0015.89100.00筒体转速100r/min,矿板距离260mm精矿62.0220.7580.14废石37.988.4119.86给矿100.0016.06100.00筒体转速80r/min,矿板距离140mm精矿67.1919.6882.99废石32.818.2617.01给矿100.0015.93100.00筒体转速96r/min,分矿板距离140mm精矿52.1721.3068.92废石47.8310.4731.08给矿100.0016.12100.00

从表8可以看出，随着抛出废石量的增加，精矿和尾矿铁品位逐渐提高。考虑到控制尾矿铁品位在10%以下的要求，选择辊体转速100 r/min，分矿板距离200 mm，可以抛出产率为53.76%、含铁9.33%的合格废石。据此，马钢姑山矿业采购了中钢天源YCG-φ350 mm×1 000 mm永磁辊式强磁选机2台套，实际生产指标与试验结果吻合，经济效益显著。

2.6 庐江龙桥铁矿石干式预选抛废试验

庐江龙桥铁矿二期扩建后选厂破碎采用高压辊磨工艺。为探究高压辊磨机应用后粗粒预选抛废效果，委托中钢天源对辊磨产品进行抛废试验，要求精矿磁性铁回收率不小于95%，尾矿磁性铁含量不大于2%，有效硫含量在1%以下。

对粒度2～6 mm的矿样进行1粗1扫预选抛废试验，其中粗选采用磁场强度144 kA/m的干式大块磁选机进行弱磁选，扫选采用辊表磁场强度 1 035 kA/m的YCG系列永磁辊式强磁选机进行强磁选。试验结果见表9。

表9 预选抛废试验结果 %

产品产率品位TFe磁性铁SCu回收率TFe磁性铁原矿100.0039.1533.412.5430.0811100.00100.00弱磁精矿80.7246.1941.222.460.08495.2299.58强磁精矿6.4013.851.642.770.1152.280.33总精矿87.1243.8138.312.480.08697.5099.91尾矿12.887.610.262.940.0462.500.09

表9表明，高压辊磨产品进行弱磁—强磁干式预选抛废，可抛出产率12.88%、铁品位7.61%、磁性铁品位0.26%的尾矿，磁性铁在尾矿中仅损失0.09%，获得的总精矿铁回收率为99.91%，优于客户要求，同时伴生金属Cu等得到综合回收，但需进一步降低硫含量。

2.7 霍邱某镜铁矿石磁选试验

霍邱大昌环山矿业有限公司镜铁矿石铁品位低，因矿体原因在采矿过程中会混入部分脉石，造成铁品位波动大。中钢天源采用YCG系列永磁辊式强磁选机对-12 mm粒级矿样进行干式强磁选试验，以提高并稳定入磨铁品位。在6组不同皮带线速度、分矿板距离等条件下进行探索试验，结果见表10。

从表10中可以看出，不同设备参数下，选别指标波动范围很大。在原矿铁品位25.65%时，精矿铁品位相比原矿提高2～10个百分点，尾矿铁品位在3.18%～19.59%间波动。初步满足了精铁矿品位提高2～3个百分点的要求，但缺乏稳定性。

表10 一段选别试验数据表 %

序号产率精矿尾矿TFe品位原矿精矿尾矿精矿回收率134.5865.4225.6537.1019.5950.02241.1058.9025.6535.1819.0056.37347.7052.3025.6533.2518.7161.83459.5840.4225.6532.6115.4075.75578.2021.8025.6529.5911.5090.21694.295.7125.6527.013.1899.30

在此基础上，选用辊式强磁选机进行1粗1扫磁选试验，数质量流程见图4。

图4 数质量流程

从图4可以看出，矿样经一段磁选或1粗1扫磁选都能取得比较满意的分选指标，但1粗1扫选别指标稳定性较好，精矿铁品位提高4.59个百分点，回收率为97.27%。环山矿业公司最终采购了6台套YCG-φ350 mm×1 000 mm永磁辊式强磁选机，每台套含1粗1扫两段磁辊。

2.8 湖北宜昌某鲕状赤铁矿石磁选试验

该鲕状赤铁矿石铁品位低且波动大，无法直接销售。充分论证后决定采用粗粒永磁辊式强磁选机进行废石抛除试验，达到提高和稳定铁精矿品位的目的。

试验矿样为取自现场采场1、采场2的粉矿样1、粉矿样2，水分含量均为3%～4%。粉矿样1铁品位45.41%，粒度-10 mm，粉矿样2铁品位为36.59%，粒度很细，基本呈粉状。在不同设备操作参数下对矿样进行1次强磁选试验，结果见表11。

表11 不同设备参数下强磁选试验结果 %

序号矿样产率精矿尾矿TFe品位原矿精矿尾矿回收率123粉矿186.3313.6745.4148.2227.6591.6887.0013.0045.4148.1227.3192.1888.3311.6745.4147.8426.9993.06456粉矿244.3355.6736.5945.0729.8454.6171.0029.0036.5940.9325.9779.4288.6711.3336.5939.3914.6595.46

由表11可知，粉矿样1经一次强磁选，精矿铁品位可提高到47.84%～48.22%，回收率为93.06%～91.68%，抛尾尾矿产率为11.67%～13.67%，指标良好。鉴于该矿磁性较强，建议采用辊式强磁选机进行1粗1扫两段选别。矿样先经磁感应强度为480～640 kA/m的中磁辊选出磁性较强部分，尾矿进入磁感应强度1 040 kA/m的强磁辊选别，两处精矿合为最终精矿。该选别工艺有利于提高单机处理能力和分选效率。

粉矿样2精矿铁品位较原矿提高幅度较大，品位在39.39%～45.07%，还可进行1粗1精强磁选以进一步提高铁品位。

用户对上述试验结果较为满意，采购2台套YCG-φ350 mm×1 000 mm永磁辊式强磁选机用于现场生产，应用现场照片见图5。