全自动淘洗机的应用及选别机理

魏建民 来有邦 王海霞

(河钢集团矿业公司司家营北区分公司)



全自动淘洗机的应用及选别机理

魏建民 来有邦 王海霞

(河钢集团矿业公司司家营北区分公司)

在分析司家营研山铁矿选矿流程的基础上，通过试验确定全自动淘洗机生产应用的工艺参数，最大可提高精矿品位7.55个百分点。运用重选不同密度粒群沿垂向分层理论，阐明了淘洗机的重选本质符合不同密度粒群在上升介质流中按悬浮体相对密度分层学说，并分析了外加磁场和上升水在选别过程起到的阻止细粒磁性矿物颗粒进入溢流、大大减少等降机率、降低等降现象对沉降分层的影响、增加了矿床稳定性等辅助作用。最后从分析全自动淘洗机的特点和三组磁系作用角度，解释了淘洗机选别的优势。

淘洗机 磁场 等降 干扰沉降

近年来，我国矿业形势发生了巨大变化，投资规模不断扩大，矿石需求量大幅度提升，产量也快速增长，矿业科技取得了很大进步，矿业对经济增长的影响明显提高。磁铁矿是我国重要的铁矿石之一，选矿工艺相对比较简单。针对不同种类的磁铁矿，选矿工作者从选矿工艺流程和选矿新设备两个方面进行了不断的探索和研究，如从干式磨前预选到湿式磨前预选的研究及实践，脉动磁选机、磁聚机、磁选柱和淘洗机等各种磁铁矿选别设备的出现及应用等，极大地促进了磁铁矿的开发利用，对于改善我国铁矿石进口依赖度较大的现状具有重要作用。

以某全自动淘洗磁选机(石家庄金垦科技有限公司生产)为例，介绍了其在司家营研山铁矿磁铁矿选矿工艺流程中的试验和使用情况，并分析其选别机理。

1 司家营研山铁矿磁铁矿选矿工艺流程

司家营研山铁矿磁铁矿破碎流程为二段开路破碎+高压辊磨机一段闭路破碎筛分，设计产品细度-0.074 mm 95%，精矿铁品位66%，磨选流程见图1。

2 淘洗机试验及应用

司家营研山铁矿磁铁矿使用的全自动淘洗磁选机结构示意见图2。

2.1 淘洗机条件试验

试生产后，为了尽快摸清淘洗机的操作参数，对该工艺流程中的磁选3精矿进行淘洗机参数试验。其中试验1冲洗水量700 L/h，固定磁场、循环磁场、补偿磁场磁感应强度分别为64，52，48 kA/m；试验2冲洗水量为800 L /h，固定磁场、循环磁场、补偿磁场磁感应强度分别为76，57.6，57.60 kA/m，试验结果见表1。

图1 磨选工艺流程

图2 全自动淘洗磁选机结构示意

表1 淘洗机试验结果 %

从表1可以看出，试验1淘洗机精矿品位67.52%、回收率95.61%，在比试验2精矿品位低1.34个百分点的条件下，回收率高2.34个百分点。在满足66%的设计品位前提下，为尽可能回收铁，选择试验1的操作条件作为生产中淘洗机的工艺参数。

2.2 生产应用结果

对选别工艺进行了全流程考查，其中淘洗机选别结果见表2(2016年由于市场变化，精矿品位要求有所降低)。

表2 淘洗机生产指标 %

3 淘洗机选别机理分析

全自动淘洗磁选机工作原理是循环水由底部切向给入，给矿由顶部给料斗进入桶体中部、散开后进入选别区，在磁场力、重力及上升水冲力相互作用下，非磁性物质、脉石和贫连生体等由溢流槽经溢流管排出形成尾矿，磁性物由精矿管排出直接作为过滤机给矿。和磁选柱、磁聚机类似，淘洗机选别机理的本质是重力选矿。

从淘洗机的工作状态和粒群在介质流中分层沉降的特点看，其分选机理是“颗粒在密度和粒度均不相同的混合粒群中沉降”，也是重力选矿中最常见的干涉沉降形式，与“不同密度粒群在上升介质流中按悬浮体相对密度分层”的学说相对应。利亚申柯学说指出，两种粒群在同样的上升介质流中悬浮，若各自相对密度不同，则在它们混合时会发生分层，相对密度大者在下层，相对密度小者在上层。但未考虑流体动力对颗粒运动的影响，即干涉沉降中的等降现象。密度相对小的粗颗粒与密度相对大的细颗粒在上升介质流的作用下可以出现反分层。由轻矿物组成的悬浮体的相对密度与重矿物组成的悬浮体的相对密度随着上升介质流流速的变化而变化。后者大于前者时，为正分层；反之，为反分层。当两者相等时，出现分层混乱，利亚申柯称之为干涉沉降等降现象[1]。

给矿后，淘洗机即使没有冲洗水和外加磁场，只要合理调整底流阀门，也会出现正常分层，产生精矿和尾矿。外加水的作用是改变上升水的流速，调整悬浮体的相对密度，使之向着有利于选别的方向分层。外加磁场的作用在于调整磁团聚，打开磁包裹，减少干扰沉降中等降现象对合理分层的影响，提高分选效果。外加水和外加磁场有以下5个作用：

(1)有效阻止细粒磁性物进入溢流。粒群在干扰沉降过程中，受到阻力和上升水的作用，会大量进入溢流，造成单体解离度达到要求的细颗粒成为作业尾矿进入再磨，增加相关作业的负荷，出现不必要的过磨。增加外加磁场，有利于细颗粒团聚或形成磁链，个体沉降变成群体沉降，能有效阻止单体解离度达到要求的细颗粒磁性矿物进入溢流。

(2)大大减少了等降机率，降低等降现象对沉降分层的影响。在悬浮体中沉降分层，对合理分层影响最大的是等降现象。外加磁场可以使细颗粒团聚或形成磁链，相当于增大了颗粒粒度，降低粒度差的影响，同时增大其有效重力，个体沉降变成群体沉降，可以很好地解决等降现象对合理分层的影响。

(3)增加了矿床的稳定性。粒群进入悬浮体后，在上升水和重力等共同作用下，进行沉降或上升。由于给矿粒度、密度的波动，沉降或上升速度不同，可能造成不均衡沉降，悬浮液相对密度或松散度也可能出现明显波动，影响分选效果。外加磁场后，群体沉降成为沉降主体，悬浮体的稳定性大大加强。

(4)轴向变化来实现自身“净化”。下沉粒群在磁场作用下，团聚或磁链中会夹杂应该上浮的颗粒，在外加磁场和上升水的冲散作用下，不断地翻动和聚散，能有效地实现团聚或磁链“自身”的净化。

(5)通过调整外加上升水流，可以改变悬浮体的相对密度和松散度，同时流速的变化也会改变颗粒分层的数量和种类，以有效控制溢流和底流品位，即作业尾矿和精矿品位。

4 全自动淘洗磁选机特点

全自动淘洗磁选机与早期的磁选柱、淘洗机有着很大的不同，原因是它在固定磁场、循环磁场和补偿磁场3组外加磁场共同作用下，在选别桶内实现了“磁悬浮”选矿，实际上就是在上升水流作用下悬浮体内的沉降由原来以团聚为主的沉降变为以磁链为主的沉降。从横切面上看，由原来大小不一的近似圆状的团聚改为相对均匀的链状或条格网状团聚。

固定磁场主要用于控制跑尾。它通过磁团聚或磁链使磁性矿物由个体沉降变成群体下沉，减少等降的影响，细颗粒磁性矿物不会进入溢流，同时通过上升水流和磁感应强度的变化来调整溢流中连生体的含量，从而控制溢流即尾矿品位。

循环磁场主要控制精矿品位。通过调整循环磁场控制磁链的强度和长度，以便上升水流切断磁链薄弱部分，从中剔除夹杂的脉石和低品位连生体，重新形成磁链；同时通过上升水流与循环磁场调整的共同作用控制沉降层下降速度，调整选别过程，保证精矿品位。

补偿磁场保证选别区域水平方向磁场分布的均匀，形成水平方向均匀分布背景磁场，防止形成“磁空洞”，确保磁链在水平方向的均匀分布，防止磁性颗粒向磁源方向运动并堆积，实现悬浮体内相对密度的均匀，尽可能保证悬浮体内磁性矿物的链状结构平稳下降，从而保证精矿品位的可控性。

全自动淘洗磁选机通过三组磁系的特殊设计，使悬浮体内磁性矿物尽可能以磁链形式沉降，大大消除了磁团聚对选别的影响，达到较为理想的分选效果。

5 结 论

司家营研山铁矿选厂应用全自动淘洗机后，精矿品位最大可提高7.55个百分点，生产指标理想。淘洗机选别实质上为重力选矿，不同密度粒群在上升水流中垂向分层。外加水和外加磁场可有效阻止细粒磁性矿物颗粒进入溢流，大大减少了等降机率，降低等降现象对沉降分层的影响，增加了矿床的稳定性。三组磁系的特殊设计使其实现了“磁悬浮”选矿，基本消除了磁团聚对选别的影响。相比传统淘洗机，全自动淘洗机大大改善了选别效果，具有一定的推广应用价值。

[1] 孙玉波.重力选矿[M].北京：冶金工业出版社，1982.

2016-08-10)

魏建民(1967—)，男，高级工程师，063700 河北省唐山市滦县。