田 娟 樊民強(qiáng)

(太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院)

近年來，鋼鐵企業(yè)對(duì)鐵精礦的質(zhì)量提出了越來越高的要求。從鐵精礦生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)來看，新型高效磁選設(shè)備、階段磨選工藝、反浮選工藝以及磁選—反浮選聯(lián)合工藝等得到了越來越廣泛的應(yīng)用［1］，大多數(shù)磁鐵礦選廠為進(jìn)一步提高鐵精礦的質(zhì)量，在磁選作業(yè)后增加了反浮選工藝，取得了良好的效果，但也存在著工藝復(fù)雜、成本高、環(huán)境污染等問題。

旋流器體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理量大、無運(yùn)動(dòng)部件，已成功運(yùn)用到金屬礦的選礦中。如長(zhǎng)沙礦冶研究院制造的DZ型小直徑短錐旋流器被用于砂金的粗選和黃鐵礦的精選［2］;趙學(xué)良等利用大錐角旋流器和復(fù)錐旋流重選柱對(duì)磁鐵礦進(jìn)行分選，證實(shí)了旋流重選提鐵降硅的可行性［3］;南桐選煤廠用短錐旋流器工藝替代跳汰—搖床或全搖床工藝從高硫洗選矸石中選煤和選硫，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，提高了硫鐵礦回收率［4］;D.P.Patil等用旋流器從鉛粗精礦中去除石墨，使鉛粗精礦鉛品位由19.6% 提高到39%，石墨含量由 9.8% 減 少 到 2.6%［5］;B.H.Kim 和M.S.Klima用直徑為25.4 mm的旋流器從低密度的石英中分選高密度顆粒，單段選別回收了75%的磁鐵礦［6］;朱從杰為降低膠磷礦浮選作業(yè)的處理量，以 75 mm旋流器作為重選設(shè)備進(jìn)行重選—浮選聯(lián)合流程試驗(yàn)，獲得了較好指標(biāo)［7］。等等。

本研究采用旋流器對(duì)太鋼尖山鐵礦選礦廠作為反浮選給礦的弱磁選精礦進(jìn)行精選試驗(yàn)，期望能用旋流器重選工藝部分替代反浮選工藝，以降低選礦成本，減少環(huán)境污染。

1 試驗(yàn)礦樣

試驗(yàn)礦樣為太鋼尖山鐵礦選礦廠4次弱磁選后的精礦(反浮選給礦)，其化學(xué)多元素分析結(jié)果和篩析結(jié)果分別見表1和表2，XRD分析結(jié)果見圖1。

表1 礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 礦樣篩析結(jié)果

圖1 礦樣XRD圖譜■—磁鐵礦;●—石英

從表1可以看出，礦樣全鐵品位為63.76%，F(xiàn)e3O4含量達(dá)87.19%，雜質(zhì)主要為SiO2。

表2可知:礦樣粒級(jí)越細(xì)，全鐵品位越高，SiO2含量越少。－0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)率占46.36%，為礦樣的主要粒級(jí);+0.074 mm粒級(jí)產(chǎn)率很小，僅為3.26%，但SiO2含量達(dá)22.88%，說明其中含有較多連生體。

圖1表明，礦樣中主要礦物為磁鐵礦，有一定量石英，其他雜質(zhì)礦物甚少，這與化學(xué)多元素分析結(jié)果相吻合。石英與磁鐵礦之間存在較大的密度差，為采用旋流器脫除石英、得到合格鐵精礦提供了重選依據(jù)。

2 試驗(yàn)裝置和方法

2.1 試驗(yàn)裝置

如圖2所示，試驗(yàn)裝置由旋流器、攪拌桶、放料閥、進(jìn)料閥、渣漿泵、變頻器、回流閥、流量計(jì)、壓力表組成。

圖2 試驗(yàn)裝置1—旋流器;2—攪拌桶;3—放料閥;4—進(jìn)料閥;5—渣漿泵;6—變頻器;7—回流閥;8—流量計(jì);9—壓力表

所采用的旋流器內(nèi)徑為50 mm、柱體高度為80 mm、底錐錐角為90°，試驗(yàn)中考察其他3個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)溢流管插入深度h(40、50、60 mm)、溢流管直徑 d(13、15、17 mm)、沉砂口直徑 D(6、8、10 mm)及操作參數(shù)入料壓力 p(0.04、0.06、0.08、0.10、0.15 MPa)、礦漿濃度 c(23%、29%、33%、38%、41%)對(duì)分選效果的影響。

2.2 試驗(yàn)方法

在攪拌桶中配制一定濃度的礦漿，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬笥迷鼭{泵將礦漿有壓給入旋流器，通過變頻器調(diào)節(jié)入料壓力。

經(jīng)旋流器分選后的產(chǎn)品返回?cái)嚢柰?，系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定后同時(shí)接取旋流器溢流和沉砂(精礦)，烘干，稱質(zhì)量，取樣送國土資源部太原礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心化驗(yàn)TFe品位和SiO2含量，計(jì)算產(chǎn)率和回收率。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)分選的影響

固定旋流器入料壓力p為0.15 MPa、礦漿濃度c為17%，分別考察溢流管插入深度h、溢流管直徑d及沉砂口直徑D對(duì)分選的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖3～圖5。

圖3 溢流管插入深度h對(duì)分選的影響(d=15 mm，D=8 mm)●—精礦鐵品位;■—精礦鐵回收率;▲—精礦SiO2含量

圖4 溢流管直徑d對(duì)分選的影響(h=50 mm，D=8 mm)●—精礦鐵品位;■—精礦鐵回收率;▲—精礦SiO2含量

圖5 沉砂口直徑D對(duì)分選的影響(h=50 mm，d=15 mm)●—精礦鐵品位;■—精礦鐵回收率;▲—精礦SiO2含量

由圖3～圖5可以得到如下規(guī)律:

(1)隨著溢流管插入深度h的增加，精礦鐵品位先升高后降低，SiO2含量先降低后升高，h=50 mm時(shí)精礦鐵品位最高，相應(yīng)的SiO2含量最低。

(2)溢流管直徑d對(duì)分選的影響與溢流管插入深度h相似，d=15 mm時(shí)精礦鐵品位最高、SiO2含量最低。d=13 mm時(shí)精礦鐵回收率雖達(dá)70%以上，但精礦質(zhì)量較差。

(3)沉砂口直徑D為6 mm和8 mm時(shí)精礦鐵品位變化不大，均在67%左右，D大于8 mm后精礦鐵品位明顯降低;精礦SiO2含量隨D的增大先降低后上升，在D=8 mm時(shí)出現(xiàn)最小值;精礦鐵回收率隨D的增大而不斷升高。

根據(jù)圖3～圖5，選擇 h=50 mm、d=15 mm、D=8 mm進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

3.2 操作參數(shù)對(duì)分選的影響

固定溢流管插入深度h=50 mm、溢流管直徑d=15 mm、沉砂口直徑D=8 mm，分別考察入料壓力p和礦漿濃度c對(duì)分選的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖6～圖9。

由圖6～圖9可以得到如下規(guī)律:

圖6 23%礦漿濃度下入料壓力p對(duì)分選的影響

圖7 41%礦漿濃度下入料壓力p對(duì)分選的影響

圖8 0.04 MPa入料壓力下礦漿濃度c對(duì)分選的影響

圖9 0.15 MPa入料壓力下礦漿濃度c對(duì)分選的影響

(1)低礦漿濃度下，入料壓力為0.04 MPa時(shí)可以得到鐵品位為69.03%的鐵精礦;入料壓力增大，精礦鐵品位降低，鐵回收率提高。高礦漿濃度下，精礦鐵品位隨入料壓力的變化不明顯，雖穩(wěn)定在68%左右但未達(dá)到69%以上的理想指標(biāo)。

(2)低壓力下給料時(shí)，隨礦漿濃度提高，精礦鐵品位有較小波動(dòng)，鐵回收率明顯降低，SiO2含量在4%左右波動(dòng);礦漿濃度為23%時(shí)精礦鐵品位符合要求。高壓力情況下，隨礦漿濃度提高，精礦鐵品位上升，但最高僅為67.93%。

根據(jù)圖6～圖9，為了獲取高品位鐵精礦，選擇入料壓力p為0.04 MPa、礦漿濃度c為23%。

3.3 最終試驗(yàn)結(jié)果

在上述選定的結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)下得到的分選指標(biāo)如表3所示?？梢?，用旋流器對(duì)太鋼尖山鐵礦選礦廠弱磁選精礦進(jìn)行精選，可以得到作業(yè)產(chǎn)率為 36.03%、鐵品位為 69.03%、SiO2含量為3.89%、作業(yè)鐵回收率為38.94%的最終鐵精礦，從而大幅度降低反浮選作業(yè)的處理量。

表3 最終試驗(yàn)指標(biāo) %

為了研究旋流器對(duì)不同粒級(jí)物料的提鐵降硅效果，對(duì)所得溢流產(chǎn)品和精礦產(chǎn)品分別進(jìn)行了篩析，結(jié)果見表4、表5。

表4 溢流產(chǎn)品篩析結(jié)果

表5 精礦產(chǎn)品篩析結(jié)果

由表4、表5可知:

(1)礦樣中鐵品位較高的－0.038 mm粒級(jí)大部分進(jìn)入溢流，使溢流中－0.038 mm粒級(jí)含量達(dá)68.16%，是溢流鐵品位較高的主要原因，所以采用旋流器重選的方法處理細(xì)粒級(jí)磁鐵礦物料，提鐵降硅的效果不明顯。

(2)0.074～0.045 mm粒級(jí)和0.045～0.038 mm粒級(jí)為精礦中的主要粒級(jí)，鐵品位均在69%以上，分選效果顯著。

(3)礦樣中+0.074 mm粗粒級(jí)由于未充分單體解離，SiO2含量較高，在分選過程中進(jìn)入精礦，是影響精礦鐵品位的主要因素，若將該粒級(jí)去除，則精礦鐵品位可達(dá)69.35%，SiO2含量?jī)H為3.24%。

4 結(jié)論

(1)用 50 mm旋流器分選太鋼尖山鐵礦選礦廠弱磁選精礦，得到了作業(yè)產(chǎn)率為36.03%、鐵品位為69.03%、SiO2含量為3.89%、作業(yè)鐵回收率為38.94%的最終鐵精礦，證明旋流器可以作為弱磁選精礦的精選設(shè)備，大幅度減少反浮選作業(yè)的入選量。

(2)旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)分選效果影響顯著，溢流管插入深度、溢流管直徑、沉砂口直徑分別為50、15、8 mm時(shí)分選效果最佳。

(3)0.04 MPa和23%的低壓低礦漿濃度操作條件下可以得到鐵品位在69%以上的鐵精礦，增大入料壓力和礦漿濃度，處理量增大但精礦鐵品位較低。

(4)旋流器對(duì)－0.038 mm細(xì)粒級(jí)磁鐵礦物料的提鐵降硅作用不顯著，在保證單體解離的情況下對(duì)較粗顆粒磁鐵礦物料的分選效果明顯。

［1］ 全文欣，張 彬，龐玉榮，等．我國鐵礦選礦設(shè)備和工藝的進(jìn)展［J］．國外金屬礦選礦，2006，43(2):8-14．

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