朱東方 張承臣 王 超 孫士新

(沈陽隆基電磁科技股份有限公司)

近幾年我國礦業(yè)發(fā)展速度趨于緩慢，逐漸進入到一個瓶頸期。隨著鐵精礦價格市場的低迷，鐵礦山企業(yè)面臨著很大的生存壓力。為提高企業(yè)競爭力，礦山企業(yè)不斷尋求提高精礦品位和降本增效的手段。安徽某鐵礦山磁鐵礦選別難度大，擬通過應(yīng)用高效磁懸浮精選機改善選別指標、提高經(jīng)濟效益。

1 高效磁懸浮精選機

1.1 研發(fā)思路

目前國內(nèi)鐵礦資源稟賦越來越差，可選性越來越低，磁性礦物嵌布粒度越來越細，精礦中目的礦物連生體含量越來越高。常規(guī)磁選機和電磁精選設(shè)備無法實現(xiàn)礦石性質(zhì)變化后磁性鐵的高效回收。為降低選礦成本、減小磨礦粒度，保持或提高鐵精礦產(chǎn)量與質(zhì)量，應(yīng)用高效磁懸浮精選機對磁鐵礦進行選別[1-2]。

1.2 高效磁懸浮精選機特點

1.2.1 雙重分選

高效磁懸浮精選機進行設(shè)備內(nèi)部采用兩組磁場對磁性礦進行第1次選別，第2次分選是在設(shè)備選別區(qū)域?qū)θ氲V水量進行分解，形成細水流作用于被選別礦物。將以往1個主給水管路在設(shè)備選別區(qū)域的上半?yún)^(qū)域分解成圓周分布的多向細管路，在細管路出水口形成針對本選別區(qū)域的作用水流，實現(xiàn)水力的平穩(wěn)分布，發(fā)揮每一個單體水流的作用力[3-5]。在區(qū)域中上部通過流體力學計算和仿真模擬工具模擬出流體運動軌跡的作用點，然后引入單體細水流體作用于該點，發(fā)揮單體水流作用力沖擊被選礦物，選別的重點在于從磁性礦物中釋放出連生體。被選礦物受到選別區(qū)域弱磁場作用力保持平衡狀態(tài)，當受到水流沖擊力后，因磁性礦物與連生體比磁化系數(shù)相差較小，所受磁場力差別較小，在較大的單體細水流沖擊力作用下，連生體很容易從被選礦物中分離出來。作業(yè)關(guān)鍵點是精確控制弱磁場對磁性礦物的作用力，防止在分離連生體的同時被連帶出來，造成尾礦含量升高。

1.2.2 節(jié)水節(jié)能

相比傳統(tǒng)電磁精選機，高效磁懸浮精選機通過細分水流可節(jié)水40%以上，處理原礦耗水量僅2 m3/t，從而減少補充水量和水泵功率，降低選礦成本。

(1)高效磁懸浮精選機引入反向磁場技術(shù)，通過磁場作用力打散磁團聚釋放其中的脈石和部分貧連生體。

(2)細水流體技術(shù)將大水量分選改為細水流體分選，單體水流作用于流體分選作用點上，各個擊破磁性礦物與貧連生體團聚區(qū)域，充分發(fā)揮單體水流作用力，提高水力效率從而實現(xiàn)節(jié)水。

(3)入礦水提取技術(shù)。一般入礦礦漿濃度為40%左右，至少可以利用入礦礦漿中50%的水量參與選別。通過特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計讓礦漿水進入到設(shè)備選別區(qū)域后與細水流一同參與選別，進一步節(jié)水。

1.2.3 整機安裝

高效磁懸浮精選機主機采用整體式的設(shè)計和安裝結(jié)構(gòu)。整體生產(chǎn)裝配后，經(jīng)過嚴格的質(zhì)量檢驗即可整體發(fā)貨運輸?shù)娇蛻羰褂矛F(xiàn)場進行整體安裝。不僅可以大大縮短安裝周期，節(jié)約安裝輔助架體的材料，還能減少現(xiàn)場安裝人員，避免現(xiàn)場裝配后產(chǎn)生不必要的故障點。

1.3 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)由變壓器箱和主控制柜兩部分組成。變壓器箱用于隔離現(xiàn)場電網(wǎng)與設(shè)備控制系統(tǒng)的直接連接，避免當現(xiàn)場電網(wǎng)發(fā)生短路時，設(shè)備控制系統(tǒng)受來自電網(wǎng)的大電流沖擊燒毀控制系統(tǒng)內(nèi)部元器件，另外還能降低設(shè)備勵磁部分的供電電壓，避免發(fā)生高壓觸電危險。主控制柜采用西門子最新一代PLC(可編程控制器)對設(shè)備磁場、水量、排礦量進行自動調(diào)節(jié)和智能控制，實現(xiàn)設(shè)備運行過程中參數(shù)的自動優(yōu)化。同時利用HMI人機組態(tài)畫面與現(xiàn)場及遠程監(jiān)控站點實現(xiàn)人性化的參數(shù)寫入和監(jiān)視，匯總反饋各部分傳感器的數(shù)據(jù)和參數(shù)系統(tǒng)信號。

1.4 技術(shù)參數(shù)

1.4.1 工作參數(shù)

LJC-10000型高效磁懸浮精選機是目前行業(yè)處理量最大的磁懸浮精選機，單機最大干礦處理量可達到75 t/h，最小干礦處理量40 t/h，耗水量150～200 m3/h，運行功率3 kW，入礦濃度30%～40%，精礦排礦濃度控制在50%～65%，產(chǎn)率和回收率均在90%以上，設(shè)備高8.7 m，最小安裝面積3.4 m× 3.4 m。

1.4.2 性能指標

通過高效磁懸浮精選機回收磁性鐵，鐵精礦提升幅度明顯，一般可提高2～8個百分點。給水系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化后，耗水量顯著減小，按干礦量計算可節(jié)水2 m3/t，磨機工作效率提高20%，實現(xiàn)節(jié)能降耗。鐵精礦品位的提高可以提高鐵精礦產(chǎn)品銷售價格，從而改善企業(yè)經(jīng)濟效益并降低煉鐵能耗和降低二氧化碳與有害物質(zhì)的排放量。

2 應(yīng)用實踐

2.1 礦石性質(zhì)

2015年，安徽某鐵礦選礦廠因入選原礦性質(zhì)變化大，部分礦石嵌布粒度極細，選別效果差，鐵精礦品位僅60.00%～62.50%，達不到品位64.00%的設(shè)計要求，需引進高效精選設(shè)備提高品位。原鐵精礦化學多元素分析結(jié)果見表1，磁選4工藝流程見圖1。

2.2 改造方案

表1 原鐵精礦化學多元素分析結(jié)果 %

圖1 磁選4工藝流程

2017年7月，將系列1的2臺磁選4精礦引入新渣漿泵池，輸送到1臺LJC-10 000高效磁懸浮精選機進行精選，精礦自流到主精礦泵池，尾礦自流到尾礦溜槽直接排尾。高效磁懸浮精選機布置在主廠房與三段磨礦廠房之間的空地上，設(shè)計每臺入礦量40 t/h，波動系數(shù)1.15，礦漿濃度35%。實際入礦量40～50 t/h，耗水量約100 m3/h。工業(yè)試驗流程見圖2。

圖2 高效磁懸浮精選機工業(yè)試驗流程

2.3 改造效果

調(diào)試完成后，在2017年7月到9月對高效磁懸浮精選機給礦(磁選4精礦)、鐵精礦和高效磁懸浮精選機尾礦進行取樣分析和鐵精礦化學多元素分析，結(jié)果分別見表2、表3。

表2表明，高效磁懸浮精選機應(yīng)用后，相比原磁選4精礦，鐵精礦品位平均提高了3.15個百分點，達到64.24%。尾礦鐵品位10.56%，其中磁性鐵含量4.11%，損失在尾礦中的鐵較少。實際運行時，單臺高效磁懸浮精選機平均用水量100 m3/h，耗電量 3 kW。鐵精礦濃度穩(wěn)定在55.00%左右，尾礦漿濃度為3%～5%。在原礦性質(zhì)變化較大的前提下，總尾礦指標沒有發(fā)生異常變化，部分指標甚至優(yōu)于實驗室試驗指標。總尾礦由尾礦回收流程進行處理，回水匯集到濃縮池中，凈化后返回選廠循環(huán)使用。

表2 不同時間取樣分析結(jié)果

表3 鐵精礦化學多元素分析結(jié)果%

表3表明，高效磁懸浮精選機再選后，不但鐵精礦品位得到一定提升，而且有效降低了其中的有害雜質(zhì)含量，SiO2含量由8.68%降低到6.23%，有利于后續(xù)鋼鐵冶煉生產(chǎn)。

3 結(jié) 論

高效磁懸浮精選機具有雙重分選、節(jié)水節(jié)能、整體發(fā)貨與安裝的優(yōu)勢，采用電控系統(tǒng)精確控制選別區(qū)域磁場強度、主管路水量和單體細水流及排礦量，自動化程度高，可實現(xiàn)礦石中磁性鐵的單機大處理量精選，進一步降低尾礦鐵含量。

安徽某鐵礦山選礦廠應(yīng)用高效磁懸浮精選機對磁選4精礦進行精選，在原礦性質(zhì)變化較大的條件下，最終鐵精礦品位穩(wěn)定在64.00%以上，尾礦鐵品位保持在10.00%左右，其中磁性鐵含量降低到4.11%，在貧連生體夾雜嚴重的情況下實現(xiàn)了磁鐵礦的精確分離，達到了選廠設(shè)計指標，有助于煉鐵的環(huán)保生產(chǎn)。說明磁選設(shè)備大型化能進一步提高選別指標，且運行平穩(wěn)可靠，現(xiàn)場管理方便，設(shè)備維護量小，能耗低，應(yīng)用前景廣闊。