不同棒阵列排布混合棒介质研究与应用

叶传勇　杨　银　马　越

(1.酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司选烧厂；2.沈阳隆基电磁科技股份有限公司)



不同棒阵列排布混合棒介质研究与应用

叶传勇1杨银1马越2

(1.酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司选烧厂；2.沈阳隆基电磁科技股份有限公司)

摘要针对酒钢粗细分级细粒级弱磁性物料在垂直磁场中单一聚磁介质棒错位排列方式的立环脉动高梯度磁选机不能充分有效回收的问题，研究将单一棒介质常规排布方式改为不同棒阵列排布，通过工业试验证实：不同棒阵列排布混合棒介质的立环脉动高梯度磁选机的选矿指标明显优于常规排布单一棒介质的立环脉动高梯度磁选机，改善了高梯度磁选指标。

关键词细粒级弱磁性物料垂直磁场介质棒不同棒阵列排布立环脉动高梯度磁选机

酒钢镜铁山式铁矿属于典型的复杂、难选氧化铁矿，矿石中矿物磁性主要呈现有用矿物比磁化率低且有用矿物和脉石矿物比磁化系数差异很小，含铁较高的脉石和围岩比磁化系数接近甚至超过磁性弱的铁矿的特点。采用磁选工艺时，不易回收且含铁脉石和围岩容易以磁性夹杂的形式进入精矿致使精矿品质不高[1]。酒钢选烧厂一选粉矿强磁粗细分级细粒级通过高梯度磁选机进行选别，其分选介质为单一φ2 mm常规排列棒介质，由于入选物料粒度细(-0.037 4 mm粒级含量95%以上)及上述矿石特性，分选后精矿品位较低、尾矿品位较高。

棒介质作为高梯度磁选机分选介质的载体，目前已有多种形式被应用于金属矿选矿与非金属矿除铁工艺中，其结构构造(如排列、丝径、丝距、层数等)对棒介质内部的磁场特性和磁性矿粒动力学具有决定性影响，从而显著影响高梯度磁选的效能。通过对酒钢选厂一选单一φ2 mm常规排列棒介质进行系统研究，在此基础上研究设计的φ1.5 mm、φ2 mm不同棒阵列排布混合棒介质试验应用取得了突破性进展，改善了高梯度磁选指标。

1酒钢镜铁山式铁矿矿石特性

酒钢选烧厂选矿工序主要处理镜铁山桦树沟铁矿石和黑沟铁矿石。这两个铁矿由于其独特的矿石性质，在中国铁矿床分类中自成一类，被称为镜铁山式铁矿床。该类型铁矿矿石性质复杂，铁矿物和脉石矿物组成多样，属于典型的复杂、难选氧化铁矿石。矿石中铁矿物主要有镜铁矿、镁菱铁矿和褐铁矿，少量磁铁矿；脉石矿物主要为碧玉、重晶石、铁白云石和石英。矿物组成及矿物比磁化率见表1。

表1　镜铁山式铁矿矿物组成及矿物比磁化率

由表1可知，镜铁山铁矿石中镜铁矿占优势，镁菱铁矿和褐铁矿次之，三者大体比例为2:1:1。脉石矿物情况类似，千枚岩和碧玉相对占优势，重晶石、铁白云石次之。矿物主要磁性特点是有用矿物比磁化率低，低于30×10-7m3/kg，磁选时不易回收；有用矿物和脉石矿物之间比磁化系数差异很小，含铁较高的脉石和围岩的比磁化系数接近甚至超过磁性弱的铁矿石，磁选时，含铁脉石和围岩容易以磁性夹杂的形式进入精矿致使精矿品质不高。

2不同棒阵列排布混合棒介质研究[2]

在分选区内，为了使磁介质棒的表面能与矿浆进行充分的接触，介质棒的排布方式一般按照错位排布的方式，对于介质棒而言，有效捕集面积随着介质棒直径的增加逐渐增大，但是，介质棒直径增大后磁感应强度和磁场强度降低影响磁性物的捕捉，而磁感应强度随聚磁介质距离的增大而降低，且介质棒截面半径越小，衰减的越快。因此，对于回收细粒级弱磁性物料而言，如何使聚磁介质产生更高的磁场梯度和提高捕捉效率至关重要。

针对酒钢镜铁山铁矿一选粗细分级细粒级高梯度磁选作业，单一φ2 mm常规排列棒介(见图1)有效回收较差的问题，与沈阳隆基电磁科技股份有限公司合作而针对性研制的φ1.5 mm、φ2 mm不同棒阵列排布混合棒介质(见图2)具有以下特点：

(1)根据矿粒物料特性，在分选过程中所受的磁力作用和在丝级中要有畅通的流动空间等因素综合考虑，将单一的φ2 mm棒介质改为φ1.5 mm、φ2 mm混合棒介质并适度提高了介质充填率、增加了填充数量、层数，缩短了填充间距。

(2)考虑填充数量、层数的增加和填充间距缩短后会增大颗粒运动阻力，影响分选，结合垂直磁场特性，将常规交叉排列改为不同棒整列排布，保持分选通道畅通。

(3)结合立环脉动高梯度磁选机顶部卸矿特点，充分考虑有效回收，入料方向介质棒由粗至细、由疏渐密排列，当介质到达精矿卸矿区时，冲洗水自上而下对介质进行冲洗时，介质由密到疏，由细至粗，磁性矿物较容易被冲洗下来(见图3)。以上改进可使传导磁力线更容易聚集在圆柱形介质棒的上下表面，使磁力线的分布更密集，磁场梯度更高，磁性矿物在介质表面受到的吸附力更大且实现了有效捕捉效率更高；同时结合脉动，矿浆适度左右运动，使吸附在介质上的磁性物不断变成松散状态，夹杂在磁性物中间的非磁性颗粒能够顺利分离出来，进入尾矿收集区，这样在提高精矿品位的同时又能降低尾矿品位。

图1　φ2 mm常规排列棒介质

图2　φ1.5 mm、φ2 mm不同棒阵列排布混合棒介质

3工业试验

为验证φ1.5 mm、φ2 mm不同棒阵列排布混合棒介质和单一φ2 mm常规排列棒介质在垂直磁场中选别指标的差别，在多次小型试验的基础上在酒钢选烧厂一选高梯度磁选某作业段进行了工业试验，试验机和对比机参数条件相同(脉动冲程22 mm、脉动冲次250次/min、转环转速3.3 r/min、励磁电流1 400 A)，矿量分配相当，试验取得了较好的指标，试验结果见表2。

图3　φ1.5 mm、φ2 mm不同棒阵列排布混合棒介质结构

表2两种规格棒介质生产指标对比

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由表2可知，在原矿品位相同的条件下，安装φ1.5 mm、φ2.0 mm不同棒阵列排布混合棒介质盒的立环脉动高梯度磁选机较安装单一φ2.0 mm常规排列棒介质盒的立环脉动高梯度磁选机，精矿全铁品位提高了1.79个百分点，尾矿品位降低了0.52个百分点，作业产率提高了1.25个百分点，作业回收率提高了2.66个百分点。

通过对比可知，采用φ1.5 mm、φ2 mm不同棒阵列排布混合棒介质的高梯度磁选机的选矿指标明显优于采用单一常规排布棒介质的高梯度磁选机指标。

4结语

针对酒钢镜铁山矿矿石特性，在选厂一选粗细分级细粒级作业，通过适当增加介质填充数量、层数、缩短填充间距，将单一φ2mm棒介质改为φ1.5mm、φ2mm混合棒介质并结合垂直磁场特性，将常规交叉排列改为不同棒整列排布，保持了有效分选通道畅通，使传导磁力线更容易聚集在圆柱形介质棒的上下表面，磁力线的分布更密集，磁场梯度更高，磁性矿物在介质表面受到的吸附力更大，有效捕捉效率更高。另外，结合立环脉动高梯度磁选机顶部卸矿特点，充分考虑有效回收，入料方向介质棒由粗至细、由疏渐密排列，当介质到达精矿卸矿区时，冲洗水自上而下对介质进行冲洗时，介质由密到疏、由细至粗，磁性矿物较容易被冲洗下来；同时结合脉动，矿浆适度左右运动，使吸附在介质上的磁性物不断变成松散状态，夹杂在磁性物中间的非磁性颗粒能够顺利分离出来，进入尾矿收集区，在提高精矿品位的同时又降低尾矿品位，有利于改善高梯度磁选指标，后期工业试验应用证明了以上结论。

参考文献

[1]赫荣安，陈平，熊大和.SLON强磁机选别鞍山式贫赤铁矿的试验及应用[J].金属矿山，2003(9):23-24.

[2]李文博，韩跃新，汤玉和，等.高梯度磁选机聚磁介质的研究概况及发展趋势[J].金属矿山，2012(9):129-133.

(收稿日期2015-12-12)

叶传勇(1980—)，男，工程师，735100 甘肃省嘉峪关市。