SLon高梯度磁选机在国外某进口铁矿石的研究与应用

郭志强 廖国平，2 谢美芳 李承凯 林欣威 危 雄

(1.赣州金环磁选科技装备股份有限公司，江西 赣州 341000；2.赣州有色冶金研究所，江西 赣州 341000)

自二十一世纪以来，我国国民经济一直保持着中高速增长，刺激了在国家经济发展中起支撑作用的钢铁工业大幅增长，作为钢铁工业原料的铁矿石价格水涨船高，而我国高品位铁矿石原料缺口较大，国内钢铁企业铁矿石原料80%以上依赖进口[1-3]。进口铁矿石在加工分选过程中，先进的设备和技术能在最大程度上使有用矿物和脉石矿物实现分离，大幅提高进口铁矿石的利用率，减少资源浪费。随着科技的进步及大量选矿设备的更新，在我国大量选矿工作者不懈努力下，在铁矿石选矿方面研制出了清洁高效的分选设备─SLon高梯度磁选机[4-6]。SLon高梯度磁选机是通过磁力、重力和水流脉动冲击力的综合力场来分选磁性矿物和非磁性矿物磁选设备。经过30多年的发展和创新，SLon高梯度磁选机具有使用和维护成本低、选矿效率高、设备作业率高、清洁无污染、使用寿命长、单位选矿能耗低等优点，其在金属矿磁选回收和非金属矿磁选提纯等方面广泛应用[7-8]。

本文所研究矿石来自国外某进口铁矿，该进口铁矿原矿含TFe达到49.11%，研究目的是通过SLon高梯度磁选机对该矿石中的铁进行有效回收，通过磁选提高精矿铁品位，同时保证较高的铁回收率。工艺矿物学研究发现，该矿物中含铁矿物主要包括赤铁矿、磁铁矿和极少量褐铁矿，赤铁矿和少量褐铁矿与脉石矿物紧密共生，难以通过机械磨矿达到完全解离，极大地影响了铁的回收。根据该矿石的特点进行了一系列选矿试验，最终获得铁精矿品位63.24%、铁回收率93.67%的良好指标，为国内进口铁矿采用SLon高梯度磁选机磁选回收利用提供了参考及试验依据[9]。

1 工艺矿物学研究

为了解该矿物矿石性质和铁的赋存状态，对其进行化学多元素分析和铁的物相分析。矿物化学多元素分析结果见表1，铁的物相分析结果见表2。

表1 化学多元素分析结果

表2 铁金属物相分析结果

通过矿样的多元素分析和铁的物相分析发现，矿样中除了铁元素以外，还含有Si、Al、Ca、Mg等元素，铁元素主要赋存在赤铁矿、磁铁矿及少量褐铁矿中，其中磁铁矿和赤铁矿磁性较强，属于易磁选矿物，褐铁矿磁性相对较弱，属于较难磁选矿物。为进一步查明铁矿与其它脉石矿物共生关系，对该矿物进行了显微结构分析，如图1所示。

图1 矿样中主要矿物嵌布关系

由图1可知，块状赤铁矿中包裹粒状磁铁矿、褐铁矿交代共生，呈脉状、网状穿插嵌布于脉石矿物中(见图1(a)、(b))，赤铁矿、褐铁矿和硬锰矿呈环带状、同心环状交互共生(见图1(c)、(d))。部分赤铁矿和褐铁矿嵌布粒度过细，难以解离，将会影响磁选铁精矿中铁的品位和回收率[10]。

2 试验结果与讨论

2.1 试验方法

本次试验矿样为国外某进口铁矿，在磨矿浓度为50%条件下磨至目标粒度，强磁性矿物采用SCT-44永磁磁选机弱磁选，弱磁性矿物采用SLon-100周期式脉动高梯度磁选机强磁选，磁选产物通过过滤、烘干、称重、制样、化验，最终计算各产品的磁选指标。

2.2 条件试验流程

通过工艺矿物学研究发现，矿物中有部分磁铁矿为强磁性铁，首先应进行弱磁选选出强磁性矿物，再通过强磁一粗一扫两次选，选出弱磁性矿物，具体试验流程如图2所示。

图2 条件试验流程图

2.3 磨矿细度条件试验

磨矿的目的是实现目的矿物与脉石矿物的单体解离，在磁选试验中，过大的磨矿粒度会使得目的矿物无法得到有效单体解离，从而影响精矿选矿指标，过小的磨矿粒度则会大大增加选矿能耗[11]。为了确定合适的磨矿细度展开了磨矿细度条件试验，试验结果如图3所示。

图3 磨矿细度对磁选指标的影响

磨矿细度条件试验只进行了弱磁一次选和强磁一次选，弱磁精矿和强磁精矿合为综合精矿。由图3可知，随着磨矿粒度变细，综合精矿Fe品位增加，Fe回收率降低。综合考虑精矿品位和回收率及磨矿成本，确定磨矿细度为-0.074 mm含量为70%较为合适。

2.4 强磁粗选磁场强度条件试验

在采用SLon高梯度磁选机的选矿流程中，弱磁选的作用是预先将强磁性矿物分离，防止强磁性矿物堵塞磁介质，从而影响强磁选效果。该矿物中强磁性矿物磁铁矿占比较低，低于10%，因此弱磁选磁场强度采用1 000 Gs即可。为了找出强磁粗选阶段的最佳磁场强度，在弱磁磁场强度为1 000 Gs、强磁粗选磁场强度为变量的条件下进行试验，弱磁精矿和强磁粗选精矿合为综合精矿，试验结果如图4所示。

图4 强磁粗选场强对磁选指标的影响

由图4可知，随着强磁粗选磁场强度增加，综合精矿Fe品位降低，Fe回收率增加，当强磁粗选磁场强度超过7 000 Gs时，Fe品位下降幅度变大，难以获得高品位精矿产品，综合考虑品位和回收率，选择粗选磁场强度为7 000 Gs较为合适。

2.5 强磁扫选磁场强度条件试验

通过上述试验发现，该矿物通过一次弱磁选加一次强磁选得到的综合精矿回收率过低，造成了资源浪费，因此强磁尾矿需再加一道扫选作业才能使矿物得到高效回收。为了找出强磁扫选阶段最佳磁场强度，在弱磁磁场强度为1 000 Gs、强磁粗选磁场强度为7 000 Gs、强磁扫选磁场强度为变量的条件下进行试验，弱磁精矿、强磁粗选精矿和强磁扫选精矿合为综合精矿，试验结果如图5所示。

图5 强磁扫选场强对磁选指标的影响

由图5可知，随着强磁扫选磁场强度增加，综合精矿Fe品位降低，Fe回收率增加，当强磁扫选磁场强度超过11 000 Gs时，Fe品位逐渐低于63%，无法获得合格的铁精矿产品，综合考虑铁品位和回收率，选择扫选磁场强度为11 000 Gs较为合适。

2.6 脉动冲次条件试验

SLon高梯度磁选机的脉动装置可以提高矿物在分选时的松散程度，提高精矿品位，同时具有防止磁介质堵塞的作用，因此脉动冲次的大小也是决定磁选指标好坏的重要条件之一。为了找出最佳脉动冲次，在弱磁磁场强度为1 000 Gs、强磁粗选磁场强度为7 000 Gs、强磁扫选磁场强度为11 000 Gs、脉动冲次为变量的条件下进行试验，弱磁精矿、强磁粗选精矿和强磁扫选精矿合为综合精矿，试验结果如图6所示。

图6 脉动冲次对磁选指标的影响

由图6可知，随着脉动冲次增加，综合精矿Fe品位增加，Fe回收率降低，当脉动冲次超过210 r/min时，Fe品位上升幅度不大，但Fe回收率下降幅度变大。而在实际生产中，脉动冲次越大，对脉动装置损耗越大，综合考虑品位、回收率和脉动装置损耗，选择脉动冲次为210 r/min较为合适。

2.7 连续扩大半工业试验

通过以上条件试验，确定该矿物磁选条件为弱磁选采用磁场强度1 000 Gs、强磁粗选和扫选场强分别采用7 000 Gs和11 000 Gs、强磁选机脉动冲次采用210 r/min。在条件试验基础上开展了连续扩大半工业试验，弱磁选机采用SCT-44永磁磁选机，强磁选机采用SLon-500立环脉动高梯度磁选机，其试验流程如图2所示，试验结果见表3。

表3 连续扩大半工业试验结果

SLon立环脉动高梯度磁选机具有独特的磁系结构，磁场力大，对弱磁性矿物捕收能力强，可显著提高磁性精矿的品位，而且对细粒级磁性矿物具有较高的回收率。由表3可知，通过连续扩大半工业试验可获得铁品位63.24%、铁回收率93.67%的综合精矿，在保证了铁精矿品位达到63%的同时，铁回收率超过了90%，且尾矿铁品位降低至11.51%，试验指标良好，为国内进口铁矿采用SLon高梯度磁选机磁选回收利用提供了参考及试验依据。

3 结论

1)国外某进口铁矿TFe含量49.11%，工艺矿物学研究发现块状赤铁矿中包裹粒状磁铁矿、褐铁矿交代共生，呈脉状、网状穿插嵌布于脉石矿物中，赤铁矿、褐铁矿和硬锰矿呈环带状、同心环状交互共生。部分赤铁矿和褐铁矿嵌布粒度过细难以解离，因此将会影响磁选铁精矿中铁的品位和回收率。

2)通过条件试验确定该矿物磁选条件为弱磁选采用磁场强度1 000 Gs、强磁粗选和扫选场强分别采用7 000 Gs和11 000 Gs、强磁选机脉动冲次采用210 r/min。在条件试验基础上进行了连续扩大半工业试验，弱磁选机采用SCT-44永磁磁选机、强磁选机采用SLon-500立环脉动高梯度磁选机，可获得铁品位63.24%、铁回收率93.67%的综合精矿，试验指标良好，为国内进口铁矿采用SLon高梯度磁选机磁选回收利用提供了参考及试验依据。