快速磁翻转高场强磁滚筒在研山铁矿的应用

河北钢铁集团司家营研山铁矿有限公司北区分公司 河北唐山 063700

研山铁矿属于“鞍山式”沉积变质铁矿床，矿区内的矿石为低硫磷、贫磁铁矿。因矿石贫化率高，在开采过程中有大量的围岩和夹石混入矿石之中，造成入选矿石品位波动大，影响生产指标，要保证选矿厂有较高的经济效益[1]，必须在大量废石进入正式选别作业之前将其有效抛出。

研山铁矿共有 3 个选矿系列，其中一、二系列为氧化矿系列，采用粗碎、中碎筛分闭路、高压辊磨筛分闭路破碎流程；三系列为磁铁矿系列，采用粗碎、中碎筛分闭路、干选—高压辊磨筛分闭路破碎流程。根据采场矿石分布情况及整体规划，采出矿石由地表氧化矿向深部原生矿逐渐过渡，因而该选矿厂将二系列氧化矿加工流程改为磁铁矿加工过渡流程。为保证改造后的干选效果，笔者对二系列干选机的选择及使用进行了相关研究。

1 矿石性质

1.1 矿石化学成分及铁物相分析

原矿的化学多元素分析结果和铁物相分析结果分别如表 1、2 所列。

表1 原矿化学多元素分析结果Tab.1 Chemical multi-element analysis results of raw ore %

表2 原矿物相分析结果Tab.2 Phase analysis results of raw ore %

由表 1、2 可知，磁铁矿原矿品位为 24.97%；铁矿物以磁性铁为主，占 81.10%，硅酸铁和碳酸铁含量之和为 10.61%，赤铁矿含量为 8.29%。

1.2 矿石矿物组成、结构、构造及嵌布特征

矿石中的铁矿物组成较为复杂，其中有用铁矿物主要是磁铁矿，含有少量的赤铁矿、菱铁矿、硅酸铁以及极少量的褐铁矿。脉石矿物主要有石英、透闪石、绿泥石、白云石，此外还含有少量的钾长石、蓝闪石、方解石、透长石等。矿石的结构比较简单，以中-粗粒状变晶结构、片状变晶结构为主，部分可见碎裂结构和包裹体结构。矿石构造多为粗-中条带状构造和块状构造。矿物嵌布粒度比较粗，铁矿物嵌布粒度在 55 μm 以上，脉石矿物嵌布粒度在 70 μm 以上，微细粒级矿物含量较少。

该选矿厂三系列采用 CT1218 磁滚筒进行预先抛尾，干选给料粒度为 0～50 mm。由于干选给料粗细不均匀，干选料层厚度较大，同时磁滚筒磁场强度比较弱，磁翻转次数较少，导致磁性产品和非磁性产品不能有效分离，混杂严重；尤其是当矿石磁性率较低时，分选精度和甩尾产率均较低，干选效果不够理想。因此，二系列的工艺改造拟采用新型快速磁翻转高场强磁滚筒，以保证选别效果。

2 磁滚筒特点及原理

与常规磁滚筒相比，快速磁翻转高场强磁滚筒采用磁包角为 360°的独特磁系设计，没有漏磁区域。分选原理如图 1 所示。磁铁的极性在圆周方向依次交替排列，磁力沿磁力线发生强烈排斥、挤压和聚集，有的区域磁场强度特别高，有的区域磁场强度比较低。当外筒体和内筒体转动时，磁性物料在短时间内快速、多次、交替通过高场强区域和低场强区域，发生快速的磁翻转和磁搅动[2]，夹杂在磁性物料之间的非 (弱)磁性物料受到磁搅动，在离心力和重力的作用下会向外层移动，而夹杂在非 (弱)磁性物料之间的磁性物料由于受到强大的磁场力作用，会向内层移动，最终实现磁性矿石颗粒与非 (弱)磁性废石颗粒的高效选别[3]，获得高品位的精矿和低品位的尾矿。

图1 分选原理示意Fig.1 Sketch of separation principle

3 工业应用效果分析

3.1 工业应用调试

为保证快速磁翻转高场强磁滚筒的工业应用效果，选用 CTX0816 磁滚筒进行了工业生产调试。调试过程中发现，磁系运转频率及分料板距离滚筒中心的水平距离对干选效果的影响相对较小，因此选择磁系运转频率为 50 Hz、水平距离为 300 mm 时，进行输送带运行速度的条件试验，试验结果如表 3所列。

表3 输送带运行速度的条件试验结果Tab.3 Results of conditional test for belt speed %

综合考虑生产调试结果，确定 CTX0816 磁滚筒的工艺参数为：磁系运转频率为 50 Hz，分料板距离滚筒中心的水平距离为 300 mm，输送带运行速度为2.0 m/s。

3.2 2 种磁滚筒干选效果对比

研山铁矿三系列破碎系统干选采用 CT1218 磁滚筒，新改造二系列破碎系统干选采用 CTX0816 新型快速磁翻转高场强磁滚筒。为考察 2 种磁滚筒干选抛尾效果，分别对其生产给矿 (原矿)、干选精矿和干选废石进行取样对比分析，结果如表 4 所列。

由表 4 可以看出，CTX0816 磁滚筒的甩废产率为 23.56%，远高于 CT1218 磁滚筒的甩废产率；CTX0816 磁滚筒干选废石品位为 11.14%，高于CT1218 磁滚筒的废石品位；CTX0816 磁滚筒的干选废石中磁性铁含量为 1.23%，低于 CT1218 磁滚筒的废石中磁性铁含量。可见，CTX0816 磁滚筒干选甩废效果较好，至于废石品位略高，应该是由于矿石性质造成的。

表4 2 种磁滚筒对比试验的结果Tab.4 Results of contrast test for two kinds of magnetic drum %

3.3 CTX0816 磁滚筒取样考察结果

为进一步验证 CTX0816 磁滚筒的干选效果，对干选给矿、干选精矿、干选废石进行取样分析，每间隔 8 h 取样一次，每 3 次样品作为一个综合样，连续取 5 批次样品，考察结果如表 5 所列。

表5 CTX0816 磁滚筒的考察试验结果Tab.5 Test results of CTX0816 magnetic drum %

由表 5 可以看出，CTX0816 磁滚筒抛尾产率均在 17% 以上，甩尾磁性铁含量较低，干选精矿品位可以提高 2 个百分点以上。

4 结语

研山铁矿针对目前所用磁滚筒预先抛尾效果不理想的现状，对二系列干选机的选择及使用进行了相关研究，最终确定使用 CTX0816 快速磁翻转高场强磁滚筒。现场应用表明，CTX0816 快速磁翻转高场强磁滚筒抛尾产率在 17% 以上，干选精矿品位可以提高 2 个百分点以上，干选效果较好，符合“能抛早抛”的原则。通过提前抛除大量尾矿，减少了进入高压辊磨机以及后续磨矿作业的矿石量，实现了节能降耗，有效降低了生产成本，获得了良好的经济效益。