高频筛与磁选柱组合在某选矿厂铁精矿提质增产中的作用研究

2021-04-08陈婉晴李明宇万家国王文龙

现代矿业 2021年2期

陈婉晴李明宇万家国王文龙

（1.抚顺罕王傲牛矿业股份有限公司；2.辽宁省铁矿资源开发与利用专业技术创新中心）

我国铁矿石资源总量丰富，但资源分布不集中，矿石铁品位低于43.67%的世界平均品位，需经过选别才具有工业利用价值［1-3］。目前，国内有些铁矿山选矿厂因装备落后，管理不善导致铁精矿品位较低，选矿成本偏高，威胁着企业的生存。因此是选矿厂要生存和发展就必须依靠科技进步，提高铁精矿品位，降低生产成本，才能适应市场需求。

抚顺市某磁铁矿矿床全铁平均品位为28.90%，矿石矿物以磁铁矿为主。磁铁矿性质稳定，磁性较强，矿物为条纹状、无解理、莫氏硬度为5～6［4］。本研究以选矿厂球磨排矿及高频筛筛下为原料进行试验，探究磁选柱的最佳选别状态及最佳选别条件，并对合适的工艺进行比较。

1 试验样品及设备

（1）试验样品为球磨排矿和高频筛筛下。

（2）试验设备有YF-CX26 磁选柱、XCGS-φ50 磁选管、XZM-100 振动磨样机、标准试验筛、PL202-L电子天平、烘箱。

2 试验方法

（1）对球磨排矿进行筛析，并对球磨排矿产品隔粗后进行磁选管选别和不同条件的磁选柱选别、分析。

（2）对高频筛筛下进行磁选管选别和不同条件的磁选柱选别、分析。

3 试验结果与讨论

3.1 球磨排矿筛析试验

对球磨排矿进行筛析，结果见表1。

由表1可知，球磨排矿0.074～0 mm 粒级品位55.58%，0.154～0 mm 品位51.40%，0.125～0 mm 品位51.67%，0.105～0 mm 品位51.98%，0.100～0 mm 品位52.23%，0.090～0 mm 品位53.63%，即粒度越细，品位越高。

3.2 球磨排矿磁选管选别试验

将球磨排矿中的0.25～0 mm，0.18～0 mm，0.154～0 mm，0.125～0 mm，0.100～0 mm，0.074～0 mm 粒级在磁场强度为119.43 kA/m的情况下进行磁选管选别试验，结果见表2。

由表2可知，给矿粒度越细，单体解离度越高，精矿品位也越高，产率越低。

3.3 磁选柱条件试验

磁选柱条件试验给矿对应表2中的精矿。

3.3.1 磁选柱电流的影响试验

保持水流在283.5 L/h，给矿浓度为30%，排矿口直径为3 mm，电流试验结果见表3。

由表3可知，同一电流下，随着给矿粒度的减小，底流品位呈增高趋势，产率呈降低趋势；同一粒度下，随着电流变大，底流产率呈升高趋势，品位呈降低趋势。精矿品位最高对应的入选粒度为0.074～0 mm、磁选柱的电流为1.0 A。

3.3.2 磁选柱排矿口直径的影响试验

保持水流在283.5 L/h，给矿浓度为30%，电流为1.0 A，排矿口试验结果见表4。

由表4可知，相同粒度下，排矿口越小，底流品位越高，产率越低，排矿口直径为1.2 mm 时，0.074～0 mm 底流品位最高为70.28%，所以本试验磁选柱的最佳排矿口直径为1.2 mm。

3.3.3 水流大小的影响试验

保持给矿浓度为30%，电流为1.0 A，排矿口直径为1.2 mm，水流大小试验结果见表5。

由表5 可知，水流越大，底流品位越高，产率越低，最高品位可达71.69%。所以本试验的磁选柱最佳水流大小为630 L/h。

3.4 磁选柱选别正交试验

正交试验给矿对应表2中的精矿。

3.4.1 正交试验设计

选择给矿粒度、电流、排矿口、水量4个主要因素进行研究，每个因素取3个水平，选用L9（34）正交表安排试验，因素及水平见表6。

3.4.2 正交试验结果及分析

正交试验结果见表7，极差分析结果见表8。

由表7可知，磁选柱底流品位变化范围59.83%～70.53%，磁选柱底流回收率变化范围94.33%～98.81%，品位波动较大，回收率波动较小；试验9所得磁选柱底流回收率最高，为98.81%，试验7 所得磁选柱底流品位最高，为70.53%。

基于因素极差越大，该因素对试验指标影响越大，由表8可看出，4个因素对磁选柱底流品位影响程度依次为A＞B＞C＞D；4 个因素对磁选柱底流回收率影响程度依次为D＞C＞B＞A；影响磁选柱底流品位的最优组合为A3B1C1D3，影响磁选柱底流回收率的最优组合为A3B2C2D1。

3.4.3 对比试验及结果

在正交试验的基础上，确定磁选柱选别作业的最佳优化方案为A3B1C1D3或A3B2C2D1，将两组最佳方案分别进行试验，结果见表9。

优化方案A3B1C1D3品位为71.69%，方案A3B2C2D1品位为68.71%，方案A3B1C1D3品位提升幅度较大，考虑2 种产品的产量及利润，选择A3B1C1D3为最优方案。

3.4.4 验证试验及结果

对最优方案下进行3组验证试验，结果见表10。

由表10可知，在最佳条件下，验证试验可获得平均品位为71.65%，平均回收率为93.33%的磁选柱底流产品；3次重复试验底流品位在71.60%±0.15%，回收率在93.40%±0.30%，说明最佳条件下的试验结果具有重复性，结果可靠。

4 不同工艺条件对精矿提质增产的作用

试验比较了在同一球磨容积（φ4 270 mm×6 100 mm湿式溢流型球磨机，筒体有效容积为80 m³、主电机功率为1 750 kW）下，仅用高频筛而不用磁选柱工艺（图1）和高频筛+磁选柱工艺（图2，磁选柱工艺参数在条件试验结果基础上进行了优化调整）在精矿提质增产中的作用。试验结果分别见表11～表14。

由表11 和表12 可知，精矿品位为66.48%时，不使用磁选柱的流程精矿量为85.37 t/h，使用磁选柱的流程精矿量为87.37 t/h。结合粒度与品位的关系，不使用磁选柱的流程高频筛筛下品位55.00%，细度为-0.074 mm 54.61%；使用磁选柱的流程高频筛筛下品位50.71%，细度为-0.074 mm 52.55%。不使用磁选柱的流程球磨新生成量为-0.074 mm 23.88%，使用磁选柱的流程球磨新生成量为-0.074 mm 21.25%，使用磁选柱的流程新生成量较低，即球磨机单位效率和能耗较低。

由表13 和表14 可知，精矿品位为69.15%时，不使用磁选柱的流程精矿量为80.39 t/h；使用磁选柱的流程精矿量为83.11 t/h；不使用磁选柱的流程高频筛筛下品位55.00%，细度为-0.074 mm 68.00%，球磨新生成量为-0.074 mm 29.24%；使用磁选柱的流程高频筛筛下品位50.71%，细度为-0.074 mm 65.12%，球磨新生成量为-0.074 mm 22.96%。因磁选柱团聚和分散相间进行，能有效地分选出常规筒式磁选设备夹带进的单体脉石及贫连生体，从而较大幅度地提高精矿铁品位和降低SiO2含量。因此，使用磁选柱后，保证精矿品位一定，精矿产能升高，磨矿细度和球磨机负荷降低。