閻贊，劉明寶，周春生

（商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院/陜西省尾礦資源綜合利用重點實驗室，陜西商洛 726000）

鐵精礦磁懸浮精選試驗研究

閻贊，劉明寶，周春生

（商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院/陜西省尾礦資源綜合利用重點實驗室，陜西商洛 726000）

針對不同性質(zhì)鐵精礦，在底流流速試驗及溢流口流速試驗基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行了粒度篩析試驗、Ф50磁懸浮精選試驗和Ф200磁懸浮精選試驗。結(jié)果表明，Ф50磁懸浮精選機(jī)的分選效果明顯優(yōu)于Ф200磁懸浮精選機(jī)的分選效果，且Ф50磁懸浮精選機(jī)選別細(xì)粒級物料的效果要明顯優(yōu)于選別粗粒級物料，可提高細(xì)粒級物料的精礦TFe品位2.47個百分點，而粗粒級物料的精礦TFe品位僅提高了1.49個百分點。

磁懸浮精選機(jī)；細(xì)粒級；粗粒級；磁選

全自動磁懸浮精選機(jī)是磁選柱、無極變頻精選機(jī)、淘洗磁選機(jī)之后的最新一代磁重分選設(shè)備，其選別區(qū)域增加反向磁場，增強(qiáng)打散磁性礦物能力，大幅度提升精礦品位的同時，產(chǎn)生的尾礦品位更低［1-2］。可用于處理磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量大于60%，比磁化系數(shù)大于3000×10-6cm·g-1的強(qiáng)磁性礦物的提純，或在保證原礦品位和精礦品位前提下放粗磨礦粒度，提高生產(chǎn)效率，精礦品位可提高2～9個百分點［3-4］。全自動磁懸浮精選機(jī)的工作原理是將從上部給礦槽給入的礦漿在設(shè)備選別筒中分散，分散過程中與選別筒內(nèi)切向上行選別水相遇，礦漿進(jìn)一步被沖散。脈石礦物和貧連生體由于不受磁場的影響，受到與沉降方向相反的上升水作用，被沖洗水帶到設(shè)備上部溢流槽內(nèi)排出。磁性礦物和強(qiáng)磁性連生體在自動變化的下行運動磁場和瞬間脈沖的反相脈動磁場作用下被充分打散，形成千絲萬縷的磁鏈，即“懸浮”狀態(tài)，呈波浪狀懸浮下行，混雜在磁鏈中的連生體在波浪狀磁力線和上升水流的作用下脫離磁鏈，連同脈石一起溢流出選別筒外，斷開的磁鏈重新組合后沿磁力線方向繼續(xù)下行，從而獲得高品位鐵精礦。脈石礦物和貧連生體在下行過程中受到反復(fù)磁場的反復(fù)作用，礦物選別更加徹底［5-7］。在礦樣磁選過程中，物料的細(xì)度會嚴(yán)重影響選別效果。當(dāng)物料粒度較粗時，由于單體解離不充分而導(dǎo)致精礦品位偏低；當(dāng)物料粒度較細(xì)時，不僅由于過磨影響選別效果，而且增加磨礦能耗［8-9］。因此，為了獲得更高品位的鐵精礦，在底流流速試驗及溢流口流速試驗基礎(chǔ)上，針對不同性質(zhì)鐵精礦，采用不同規(guī)格全自動磁懸浮精選機(jī)進(jìn)行鐵精礦精選試驗研究，從而選擇適宜的試驗條件，以期得到高品質(zhì)鐵精礦，滿足鋼鐵行業(yè)需求。試驗結(jié)果對此類鐵精礦的精選具有一定的借鑒意義。

1　試驗物料及設(shè)備

試驗所用礦樣取自河北承德，1#礦樣呈青灰色，2#礦樣呈黑色，對其分別進(jìn)行混勻、縮分處理，制樣后進(jìn)行分析化驗，化學(xué)分析結(jié)果見表1，試驗所用儀器設(shè)備見表2。1#礦樣粒度約為-0.050 mm含量96%，2#礦樣粒度為-0.074 mm含量68%。

每份試樣的最小重量（q）按照式（1）計算［10］。

式中，q為試驗樣所必須的最小重量，kg；d為試樣中最大顆粒的粒度，mm；K是與礦樣性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)。

本試驗原礦的最大粒度為1 mm，K值宜取 0.1，故每份試樣應(yīng)取0.1 kg即可滿足要求。

表1　原礦化學(xué)分析結(jié)果

可見，1#礦樣的TFe品位為50.71%，mFe含量為36.34%，磁性鐵占有率為71.66%。2#礦樣的TFe品位為62.72%，mFe含量為58.38%，磁性鐵占有率為93.10%，高于1#礦樣的磁性鐵占有率。

表2　試驗所用儀器設(shè)備

2　試驗方法

選擇2#原礦，保持給礦濃度、溢流口流速不變，改變底流流速，進(jìn)行底流流速試驗；保持給礦濃度、底流流速不變，改變溢流口流速，進(jìn)行溢流口流速試驗。

對原礦分別進(jìn)行粒級篩分試驗后，分別取不同細(xì)度的物料，在一定底流流速、溢流口流速和給礦濃度條件下，進(jìn)行Ф50磁懸浮精選試驗和Ф200磁懸浮精選試驗，分別對比同一理化性質(zhì)物料的不同規(guī)格磁懸浮精選試驗和不同細(xì)度物料的相同規(guī)格磁懸浮精選試驗，探討不同理化性質(zhì)及不同規(guī)格磁懸浮精選機(jī)對于分選效果的影響。

3　試驗結(jié)果及討論

3.1底流流速試驗

在給礦濃度8.0%，給礦TFe品位62.72%，溢流口流速8.0 L·min-1條件下，改變底流流速，測定精礦品位，確定最佳的底流流速。結(jié)果見圖1。

圖1　不同底流流速條件下精礦TFe品位變化

可見，隨著底流流速的增加，精礦TFe品位呈現(xiàn)先增加后降低隨后又逐步增加的趨勢。底流流速在 0.7 L·min-1時，精礦品位最高，為65.47%；底流流速在0.9 L·min-1時，精礦品位最低，為64.12%。因此，考慮選擇最佳底流流速為0.7 L·min-1。

3.2溢流口流速試驗

在給礦濃度8.0%，給礦TFe品位62.72%，底流流速0.7 L·min-1條件下，改變溢流口流速，測定精礦品位，確定最佳的溢流口流速。結(jié)果見圖2。

由圖2可知，當(dāng)溢流口流速為7.0 L·min-1時，精礦TFe品位最低，為63.70%；當(dāng)溢流口流速為11.0 L·min-1時，精礦TFe品位最高，為64.85%。隨著溢流口流速的增大，精礦TFe品位逐步增加，有跑尾現(xiàn)象，并且溢流流速過高時，給水量不穩(wěn)定。故綜合考慮，選擇溢流口流速為10.0 L·min-1進(jìn)行后續(xù)試驗。在此條件下，精礦TFe品位為64.43%。

圖2　不同溢流口流速條件下精礦TFe品位變化

3.3粒度篩分試驗

取1#礦樣、2#礦樣，分別進(jìn)行粒度篩析試驗，篩析結(jié)果及金屬分布率見表3。

表3　礦樣粒度篩析結(jié)果

由表3可知，1#礦樣粒度主要集中在-0.031mm，產(chǎn)率為67.2%；各粒級TFe品位相差不大，其中，-0.031 mm粒級TFe品位最高，為51.39%；-0.038 mm粒級鐵分布率高達(dá)75.55%。對于2#礦樣來說，其粒度分布較1#礦樣均勻，-0.038 mm含量最高，為32.9%；-0.150 mm+0.074 mm粒級和-0.074 mm+0.050 mm含量相差不大，分別為26.6%、22.7%；TFe品位隨著粒度的不斷變細(xì)而逐漸升高，-0.038 mm粒級TFe品位為64.79%；-0.074 mm粒級鐵分布率為69.59%，從粒度分布與品位及回收率的關(guān)系來看，TFe主要分布在-0.150 mm粒級。由于1#礦樣-0.050 mm粒級含量為96.35%，2#礦樣-0.150 mm粒級含量為95.35%，因此，1#礦樣粒度較2#礦樣更細(xì)。

3.4磁懸浮精選試驗

在給礦濃度8.0%，底流流速0.7 L·min-1，溢流口流速10.0 L·min-1條件下，對1#礦樣和2#礦樣分別進(jìn)行Ф50磁懸浮精選試驗和Ф200磁懸浮精選試驗，試驗結(jié)果見表4。

由表4可知，理化性質(zhì)一致的礦樣，通過一段磁懸浮精選試驗，Ф50磁懸浮精選機(jī)可提高1#精礦TFe品位2.47個百分點，回收率高達(dá)89.77%，尾礦TFe品位為29.04%；Ф200磁懸浮精選機(jī)僅可提高1#精礦TFe品位0.84個百分點，同時尾礦TFe品位高達(dá)49.79%，回收率高達(dá)46.86%。因此，對于1#礦樣來說，Ф50磁懸浮精選機(jī)的分選效果要明顯優(yōu)于Ф200磁懸浮精選機(jī)的分選效果，不僅可以降低尾礦TFe品位，同時可以獲得較高的精礦TFe回收率。

表4　礦樣磁懸浮精選試驗結(jié)果

Ф50磁懸浮精選機(jī)可提高2#精礦TFe品位1.49個百分點，回收率為86.14%，尾礦TFe品位為53.46%；而Ф200磁懸浮精選機(jī)可提高2#精礦TFe品位0.67個百分點，同時尾礦TFe品位高達(dá)61.99%，回收率高達(dá)48.08%。因此，采用Ф50磁懸浮精選機(jī)處理2#礦樣可以獲得更好的分選指標(biāo)，提高精礦TFe品位的同時，又提高了精礦TFe回收率。這是由于在相同的磁場強(qiáng)度條件下，物料在Ф50磁懸浮精選機(jī)中受到的上升水流的沖擊力小于物料在Ф200磁懸浮精選機(jī)中受到的上升水流的沖擊力。

磁懸浮精選機(jī)的分選原理是利用有用礦物（磁性礦物）與脈石礦物在交替磁場中體現(xiàn)出來的磁重力和上升水流間力的大小進(jìn)行分選的。Ф50磁懸浮精選機(jī)的處理量遠(yuǎn)小于Ф200磁懸浮精選機(jī)的處理量，且給料沉降速度快，使得Ф50磁懸浮精選機(jī)的給礦條件易于控制，且易于調(diào)節(jié)。另外，由于Ф50磁懸浮精選機(jī)所需的水壓較Ф200磁懸浮精選機(jī)小，因此，在給礦濃度一致的條件下，單位面積礦漿所需上升水流的沖擊力小，在給礦水壓較低的環(huán)境下，仍可以正常進(jìn)行分選。因此，Ф50磁懸浮精選機(jī)的分選效果優(yōu)于Ф200磁懸浮精選機(jī)的分選效果。

對比1#礦樣和2#礦樣的Ф50磁懸浮精選試驗結(jié)果可知，1#精礦TFe回收率比2#精礦TFe回收率高3.63個百分點；1#尾礦TFe品位為10.23%，2#尾礦TFe品位為10.23%，1#尾礦TFe品位降低幅度更明顯。因此，Ф50磁懸浮精選機(jī)對于細(xì)粒級物料的選別效果要明顯優(yōu)于對粗粒級物料的選別效果。這是由于細(xì)粒級物料的單體解離度較高，有用礦物和脈石礦物的夾雜較少，在磁團(tuán)聚被打散的瞬間，有用礦物和脈石礦物可實現(xiàn)有效分離。

4　結(jié)論

1）1#礦樣的TFe品位為50.71%，磁性鐵占有率為71.66%，-0.050 mm粒級含量為96.35%。2#礦樣的TFe品位為62.72%，磁性鐵占有率為93.10%，-0.150 mm粒級含量為95.35%，1#礦樣粒度較2#礦樣更細(xì)。

2）Ф50磁懸浮精選機(jī)的分選效果明顯優(yōu)于Ф200磁懸浮精選機(jī)的分選效果，1#礦樣的Ф50磁懸浮精選試驗可提高精礦TFe品位2.47個百分點，Ф200磁懸浮精選試驗僅可提高精礦TFe品位0.84個百分點；2#礦樣的Ф50磁懸浮精選試驗可提高精礦TFe品位1.49個百分點，Ф200磁懸浮精選試驗僅可提高精礦TFe品位0.67個百分點。

3）Ф50磁懸浮精選機(jī)選別細(xì)粒級物料的效果要明顯優(yōu)于選別粗粒級物料，這是由于細(xì)粒級物料單體解離度較高，有用礦物和脈石礦物的夾雜少，在磁團(tuán)聚被打散的瞬間，有用礦物和脈石礦物仍能有效的分離。

［1］霍濤.鞍山式磁鐵礦磁浮選柱分選試驗研究［D］.北京：中國礦業(yè)大學(xué)，2015：10-15.

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［3］陳志新，艾光華，賴秋生，等.提高某鐵精礦鐵品位試驗研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2014，5（3）：30-32.

［4］關(guān)翔，李付龍，任新年.新疆某鐵礦粗精礦制取超級鐵精礦的試驗研究［J］.新疆鋼鐵，2015，1（2）：5-7.

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［10］魏德州.固體物料分選學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009：45.

（責(zé)任編輯：張國春）

An Experimental Study on Magnetic Levitation Selection of Iron Concentration

YAN Zan，LIU Ming-bao，ZHOU Chun-sheng
（College of Chemical Engineering and Modern Materials/Shaanxi Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Tailings Resources，Shangluo University，Shangluo 726000，Shaanxi）

Ф50 magnetic selection tests，and Ф200 magnetic selection tests have been carried out on the basis of the optimal flow velocity test and the best overflow velocity test aiming at different properties of iron concentration.The research shows that the effect of Ф50 magnetic cleaner separation is better than Ф200 magnetic cleaner separation，and the Ф50 magnetic cleaner separation of the fine grained material is superior to the effect of the classification of coarse grained material.The TFe grade of fine grained material concentration is raised by 2.47 percentage points，and the TFe grade of coarse grained material concentration is raised by only 1.49 percentage points.

magnetic levitation separator；fine fraction；coarse fraction；magnetic separation

TD951

A

1674-0033（2016）04-0032-04

10.13440/j.slxy.1674-0033.2016.04.009

2016-03-15

陜西省尾礦資源綜合利用重點實驗室開放基金項目（2014SKY-WK011）

閻贊，女，陜西戶縣人，碩士，助教