平板高梯度磁选机分选黑钨矿的试验研究

郑永明，陈禄政，，曾剑武，，郭顺坤，刘文博

（1.昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2.昆明高斯特科技有限公司，云南 昆明 650093）

平板高梯度磁选机分选黑钨矿的试验研究

郑永明1，陈禄政1，2，曾剑武1，2，郭顺坤2，刘文博1

（1.昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2.昆明高斯特科技有限公司，云南 昆明 650093）

磁选是当前分选黑钨矿高效且经济的一种方法。文章介绍一种平板高梯度磁选机，其主要特征是磁场强度高，磁场梯度大，磁力作用强；应用该磁选机，分选黑钨矿和石英组成的混合矿（WO3品位7.52%），分析主要操作条件对分选指标的影响，并进行可行性分析。结果表明，操作条件最佳时，即漂洗水量8 L/min、皮带转速8 r/min、磁系长度75 cm和磁系倾角8°时，得到黑钨精矿的WO3品位为39.05%，WO3回收率为83.24%，故该种磁选机可以用于分选黑钨矿。

平板高梯度磁选机；黑钨矿；分选特性

0　引言

中国钨矿资源丰富，占世界钨资源储量的61.3%。当前，是世界上最大的钨精矿生产国，主要分布在湖南、江西、云南、黑龙江等12个省［1-2］。钨是一种熔点最高、比重较大、硬度仅次于金刚石的金属，被广泛应用于航空发动机、导弹、卫星等耐高温关键部件的生产，同时应用于灯丝、超硬模具、高速切削合金钢和光学仪器的制造，是一种关系国家经济命脉和国防安全的重要战略矿产资源［3］。

黑钨矿呈弱磁性，可以应用磁选法分选回收［4-6］。随着钨矿被大量开采，钨资源“贫、细、杂”的问题日益突出；因此，研发新型磁选机对开发利用难处理钨矿具有重要意义。目前，分选黑钨矿的磁选设备主要是SLon脉动高梯度磁选机，生产上能够获得优良的分选指标［7］。本文介绍一种平板高梯度磁选机，进行分选黑钨矿的试验研究，以了解其分选黑钨矿的特性，希望为黑钨矿的分选提供一种新途径。

1　设备构造及工作原理

1.1设备构造

采用一台PBC-0210试验型平板高梯度磁选机进行试验研究。该机主要由板式磁系及倾角调节丝杆、皮带及松紧调节丝杆、主动和从动滚轮、电机、产品槽等构成（图1）。采用优质耐磨材料制作皮带，厚度仅1.5～2.0mm，紧贴于磁系上表面，有利于在皮带表面产生很高的磁感应强度。皮带为一浅层U型结构，供矿浆在皮带表面自由向下流动。采用高性能钕铁硼永磁材料制作磁系，应用“尖形磁极磁介质”原理优化设计获得强磁场和高梯度。经测定，设备的表面磁场强度约1.0 T。

图1　平板高梯度磁选机结构示意Fig.1　Schematicdiagram ofp latehigh gradientmagneticseparator

该机主要特点是采用永磁磁系，漏磁少，磁场强度和梯度高，磁力作用深度大；由于在强磁场中采用厚流膜分选，该设备还具有矿石处理量大、不堵塞等优点。该机的主要操作参数包括漂洗水量、皮带转速、磁系倾角等。

1.2工作原理

设备工作时，依次开启皮带、漂洗水和磁性产品冲洗水，皮带作逆时针方向运动。矿浆给入给料箱，从底部孔均匀流出至皮带上，与皮带逆向呈厚流膜状向下流动。矿浆向下流动过程中，磁性颗粒在磁力作用下吸附于皮带表面，随皮带往上运动；运动至漂洗槽下方时，漂洗水流将夹杂的非磁性颗粒清洗出来；然后，在皮带转弯向下运动区域，被冲洗水卸落至磁性产品槽中。非磁性颗粒随矿浆往下流动，成为非磁性产品。

2　试样与讨论

2.1试样性质与试验方法

试验所用试样为人工配制的黑钨矿与石英的混合物料。试样WO3品位为7.52%，细度-0.074mm 占58%。

试验时，每次取样500 g，调整操作参数，分析对试验指标的影响。试验中，漂洗水量选择7 L/min、8 L/min、9 L/min和10 L/min，皮带转速选择6 r/min、8 r/min、10 r/min和12 r/min，磁系长度选择65 cm、75 cm、81 cm和85 cm，磁系倾角选择6°、7°、8°和9°。分选条件优化确定后，进行最佳条件试验。

2.2漂洗水量的影响

磁系倾角、皮带转速和磁系长度分别选择8°、8 r/min和75 cm，漂洗水量对分选指标的影响如图2。

可见，随漂洗水量增加，精矿品位缓慢上升，回收率缓慢下降；当漂洗水量达到8 L/min后，精矿品位增加和回收率下降的幅度明显加快。

图2　漂洗水量对选矿指标的影响Fig.2　Effectof rinsingwater flow rateon separation performance

磁系倾角、皮带转速和磁系长度固定时，漂洗水量决定矿浆流膜内矿粒受流体阻力的大小。漂洗水量增加，矿浆流速加快，矿粒受流体阻力增加，有利于提高平板高梯度磁选过程的选择性，释放更多夹杂的脉石矿粒，从而提高精矿品位；但同时会使一些细粒黑钨矿流失，导致精矿回收率下降，如图2所示。综合考虑精矿品位和回收率指标，漂洗水流量选择8 L/min合适。

2.3皮带转速的影响

漂洗水量、磁系倾角和磁系长度分别选择8L/min、8°和75 cm，皮带转速对分选指标的影响如图3。可见，随皮带转速增加，精矿品位快速下降，达到8 r/min后下降趋于缓慢；随皮带转速增加，黑钨矿回收率上升到最大值后下降。

图3　皮带转速对选矿指标的影响Fig.3　Effectof belt rotation speed on separation performance

皮带转速增加，矿粒在皮带上的分选时间缩短，漂洗水漂洗作用也不充分，机械夹杂严重，致使精矿品位下降，回收率上升；但当转速增加到一定程度时，被磁力捕获的矿粒与流体的相对速度增大，矿粒受流体阻力明显加大，更多磁性矿物进入尾矿中，导致回收率下降，如图3。综合考虑，适宜的皮带转速为8 r/min。

2.4磁系长度的影响

漂洗水流量、磁系倾角和皮带转速分别选择8 L/min、8°和8 r/min，磁系长度对分选指标的影响如图4。可见，随着磁系长度的增长，精矿中黑钨矿的品位下降，达到81 cm时，趋于平缓；随着磁系长度增长，黑钨矿回收率升高，磁系长度增加到75 cm时，趋于平缓。试验中，磁系长度通过调节给矿箱和漂洗水槽与磁系的相对位置实现。

漂洗水量、磁系倾角和皮带转速固定时，磁系长度决定矿浆流膜内矿粒分选的时间和距离。随着磁系长度的增长，矿粒分选时间和距离增加，此时磁性颗粒被捕获的概率增加，使回收率增加；同时，连生体矿物被捕获的概率也增大，导致其品位降低。综合考虑品位和回收率，磁系长度达到75 cm后，钨精矿回收率趋于稳定的最大值。

图4　磁系长度对选矿指标的影响Fig.4　Effectofmagnet length on separation performance

2.5磁系倾角的影响

漂洗水流量、磁系长度和皮带转速分别固定为8 L/min、75 cm和8 r/min，磁系倾角对分选指标的影响如图5。可见，随磁系倾角增大，精矿品位快速上升到最高后趋于稳定；回收率先缓慢下降，到磁系倾角为8°时，下降速度明显加快。

图5　磁系倾角对选矿指标的影响Fig.5　Effectofmagnet inclination on separation indexes

磁系倾角影响皮带表面上矿粒受重力在皮带运动和垂直方向的分力。随磁系倾角增加，重力沿皮带运动方向的分力增大，而与皮带垂直方向的分力减小，有利于提高分选过程的选择性，使精矿品位上升；但是，磁系倾角增加，会增大被捕获磁性颗粒受到的流体阻力，导致磁性矿粒流入非磁性产品中，使精矿回收率下降。综合考虑精矿品位和回收率，确定最佳磁系倾角为8°。

2.6最佳条件试验

由前面条件试验可知，确定漂洗水量为8L/min，皮带转速为8 r/min，磁系长度为75 cm及磁系倾角为8°进行黑钨矿分选试验，试验结果见表1。

表1　最佳条件试验结果　%Tab.1　Separation resultsunder optimum conditions

试验结果表明，该矿石通过平板高梯度磁选机在最佳条件下的一次粗选中，精矿WO3品位可达到39.05%，回收率为83.24%，分选效果良好。

3　结论

（1）平板高梯度磁选机的漂洗水量、皮带转速、磁系长度和磁系倾角对黑钨矿分选指标具有重要影响。对WO3品位为7.52%的原矿，当漂洗水量、皮带转速、磁系长度和磁系倾角分别为8 L/min、8 r/min、75 cm和8°时，一次粗选得到精矿WO3品位为39.05%，回收率为83.24%，分选指标良好。

（2）平板高梯度磁选机采用永磁磁系，具有磁场强度高，梯度大，分选效果好等优点，且其结构简单、运行成本低和操作维护方便，可以应用于分选黑钨矿。参考文献：

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［2］ 盛继福，陈郑辉，刘丽君，等.中国钨矿成矿规律概要［J］.地质学报，2015（6）：1038-1050.

SHENG Jifu，CHEN Zhenhui，LIU Lijun，etal.The profile ofChina tungsten mineralization rule［J］.Acta Ecological Sinica，2015（6）：1038-1050.

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［7］ 鲁军.黑钨细泥选矿工艺研究现状及展望［J］.现代矿业，2011（2）：26-32.

LU Jun.Research situation and prospect of mineral processing technology forwolframite slime［J］.Modern Mining，2011（2）：26-32.

W olfram ite Separation Experiments by App lying a Plate High Gradient M agnetic Separator

ZHENGYongming，CHENLuzheng1，2，ZENGJianwu1，2，GUOShunkun2，LIUWenbo1

（1.Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Scienceand Technology，Kunming 650093，Yunnan，China；2.KunmingGauss-Tesla Technology Ltd.，Kunming 650093，Yunnan，China）

Magnetic separation isan effective and economicmethod for the concentration ofwolframite.A plate high gradientmagnetic separator，which boasts advantages of high magnetic force，powerful gradient field and strong magnetic force，isused to process thewolframite-quartzmixed ore（WO3grade is7.52%）.The effectsof themajor variables on the separation performance are analyzed.The tests determined the optimal operation variables，including rinsingwaterof8 L/min，a belt rotation speed of8 r/min，magnet length of75 cm andmagnet inclination of 8°.Wolframite concentrate with WO3grade 39.05%is obtained（the recovery rate is 83.24%）.It is therefore concluded that thishigh gradientmagnetic separatormay beused to concentratewolframite.

plate high gradientmagnetic separator；wolframite；separation characteristics

TD457；TD924.1

A

10.3969/j.issn.1009－0622.2016.04.008

2015-12-11

云南省应用基础研究计划重点项目（2016FA051）；云南昆明市五华区科技计划重点项目（201506）

郑永明（1990-），男，云南保山人，硕士研究生，研究方向：高梯度磁选理论与技术。

陈禄政（1978-），男，江西赣州人，博士，教授，主要从事高梯度磁选理论与技术的研究。