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        大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)的研制與工業(yè)應(yīng)用

        2021-08-11 07:46:38李澤萍饒宇歡解志鋒熊大和曾招科
        金屬礦山 2021年7期
        關(guān)鍵詞:磁選機(jī)磁感應(yīng)脈動(dòng)

        李澤萍 饒宇歡 解志鋒 丁 利 萬(wàn) 鵬 熊大和 曾招科

        (贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司,江西 贛州 341000)

        磨礦能耗是選礦廠重要的成本來(lái)源,實(shí)現(xiàn)“多碎少磨、提高入磨品位”已成為選礦界降本增效的普遍共識(shí)。我國(guó)鐵礦資源呈現(xiàn)“貧、細(xì)、雜”的特點(diǎn),在礦石入磨前進(jìn)行預(yù)選拋廢,實(shí)現(xiàn)“能收早收、能拋早拋”,不僅能大大降低企業(yè)能耗,還能提高設(shè)備的生產(chǎn)利用率,達(dá)到降本增效的目的[1-3]。

        目前,混合型鐵礦石或弱磁性鐵礦石破碎后若沒(méi)有高效預(yù)選拋尾作業(yè),大量廢石進(jìn)入球磨機(jī),不僅增加后續(xù)作業(yè)的負(fù)荷,而且導(dǎo)致細(xì)粒尾礦排放量增加,縮短尾礦庫(kù)的使用壽命,因此急需適應(yīng)此類礦石粗粒預(yù)選的設(shè)備[4-5]。近年來(lái),高壓輥磨及大顆粒(粒度范圍為2~5 mm)立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選技術(shù)的迅速發(fā)展,為該類礦石的高效預(yù)選提供了可能。弱磁性礦物的高效預(yù)選,可以大大減少入磨礦量,降低設(shè)備運(yùn)行成本[6-9];預(yù)選出的粗粒尾礦可分出部分建筑用砂,既減排又增效,還可延長(zhǎng)尾礦庫(kù)的使用壽命。因此,將高壓輥磨—粗粒濕式強(qiáng)磁預(yù)選工藝應(yīng)用于弱磁性鐵礦石的磨前預(yù)選拋尾具有重要的意義[10-13]。

        本文概述了SLon-大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)的研制過(guò)程,介紹了其工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并以安徽周油坊貧磁鐵礦-鏡鐵礦混合礦石和印度某赤鐵礦為研究對(duì)象,開(kāi)展了SLon-大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)應(yīng)用研究,結(jié)果表明設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,選礦指標(biāo)優(yōu)異,可為后續(xù)工業(yè)推廣應(yīng)用提供參考。

        1 SLon-大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)

        1.1 研制

        立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)是一種利用磁力、脈動(dòng)流體力和重力等綜合力場(chǎng)的選礦設(shè)備。傳統(tǒng)SLon立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)用于處理微細(xì)粒級(jí)(-1 mm)弱磁性礦物,其中-0.074 mm粒級(jí)需占30%以上,相應(yīng)各部分的結(jié)構(gòu)(包括磁介質(zhì)堆、精礦斗、精礦收集槽、尾礦斗等)均按照此適用條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)給料粒度大于1 mm時(shí),磁選機(jī)中的磁介質(zhì)易發(fā)生堵塞,同時(shí)物料在礦斗、管道中流動(dòng)不暢,礦斗快速磨損、磨穿,無(wú)法正常生產(chǎn)。

        針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)需求和設(shè)備現(xiàn)狀,贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司相關(guān)技術(shù)人員對(duì)傳統(tǒng)立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造,研發(fā)了大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)。其在保留原有的磁系結(jié)構(gòu)、激磁線圈、轉(zhuǎn)環(huán)部分、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、脈動(dòng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了磁介質(zhì)堆、精礦斗、精礦收集槽、尾礦斗等,克服了大顆粒物料流動(dòng)性差、易沉淀堆積、沖刷磨損內(nèi)壁等問(wèn)題,滿足了大顆粒物料對(duì)磁選機(jī)分選通道的所有要求,實(shí)現(xiàn)了對(duì)不超過(guò)5 mm大顆粒弱磁性物料的預(yù)先拋尾,節(jié)能減排效果顯著,提高了弱磁性貧礦資源的開(kāi)發(fā)效率。

        1.2 結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及工作原理

        1.2.1 結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

        SLon-大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)主要由脈動(dòng)機(jī)構(gòu)、鐵軛部分、激磁線圈、轉(zhuǎn)環(huán)組件和各種礦斗、水斗組成[14],且磁介質(zhì)盒均采用導(dǎo)磁不銹鋼材質(zhì)的圓棒或鋼板網(wǎng),具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

        SLon-大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)采用低電壓、大電流、低電流密度的激磁方式,具有磁場(chǎng)穩(wěn)定性高、設(shè)備操作安全方便等特點(diǎn),作業(yè)率大于98%;磁系設(shè)計(jì)新穎,磁介質(zhì)組合合理,背景磁感應(yīng)強(qiáng)度可高達(dá)1.8 T,能為礦物分選提供持續(xù)的高梯度磁場(chǎng),礦石分選效率高;轉(zhuǎn)環(huán)立式旋轉(zhuǎn),反向沖洗磁性產(chǎn)品,粗顆粒礦石不必穿過(guò)磁介質(zhì)堆便可沖洗出來(lái),磁介質(zhì)不易堵塞;礦石分選粒度上限可達(dá)5 mm,下限低至2 μm;采用水內(nèi)冷、雙循環(huán)冷卻方式,線圈冷卻速度快,同時(shí)配備線圈智能溫控系統(tǒng)和管路清洗系統(tǒng),便于線圈日常維護(hù),線圈設(shè)計(jì)使用壽命可達(dá)10 a以上。

        1.2.2 工作原理

        當(dāng)設(shè)備的激磁線圈通入直流電后,可在分選區(qū)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng),此時(shí)分選區(qū)的磁介質(zhì)表面會(huì)產(chǎn)生非均勻磁場(chǎng)(即高梯度磁場(chǎng));當(dāng)轉(zhuǎn)環(huán)沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí),磁介質(zhì)堆不斷被送入和運(yùn)出分選區(qū);礦漿緩緩從給礦斗進(jìn)入,沿上鐵軛礦縫隙流經(jīng)轉(zhuǎn)環(huán)。礦漿中的弱磁性顆粒被吸附在磁介質(zhì)堆表面,并隨轉(zhuǎn)環(huán)運(yùn)動(dòng)至頂部無(wú)磁場(chǎng)區(qū),在垂直沖洗水的沖刷下進(jìn)入磁性產(chǎn)品礦斗,而非磁性顆粒在重力、流體力的作用下穿過(guò)磁介質(zhì)堆,沿下鐵軛礦縫流至尾礦斗后外排,從而實(shí)現(xiàn)非磁性顆粒與磁性顆粒的分離。

        2 大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)的應(yīng)用

        2.1 安徽周油坊鏡鐵礦石的濕式預(yù)選

        安徽金日晟礦業(yè)周油坊鐵礦石屬于低磷低硫單一酸性氧化鐵礦石,主要為貧磁鐵礦-鏡鐵礦混合礦石,原礦品位低(TFe品位為25%~29%)、嵌布粒度粗細(xì)不均,磁鐵礦、鏡鐵礦主要與脈石礦物共生,礦物種類較簡(jiǎn)單,原采用破碎—階段磨礦—弱磁選—重選—階段強(qiáng)磁選—反浮選聯(lián)合工藝處理,流程復(fù)雜,指標(biāo)波動(dòng)較大。為優(yōu)化工藝流程,實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo),最終確定入磨前先采用贛州金環(huán)大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)進(jìn)行預(yù)選拋尾,大大降低后續(xù)作業(yè)的處理量,為獲得良好的選礦技術(shù)指標(biāo)創(chuàng)造條件。

        2.1.1 條件試驗(yàn)

        2.1.1.1 給礦粒度試驗(yàn)

        取-2 mm、-3 mm和-4 mm粒度代表性礦樣若干份,采用2臺(tái)SLon-500型大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)模擬工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用條件,進(jìn)行2次粗選試驗(yàn),背景磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為0.7 T、1.0 T,沖次均為200 r/min,棒介質(zhì)直徑均為5 mm,給礦粒度對(duì)選別指標(biāo)影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

        由表1可知,不論給礦粒度為-2 mm、-3 mm還是-4 mm,經(jīng)過(guò)2次粗選,尾礦TFe品位均降至13%以下,并且2次粗精礦累計(jì)回收率大于80%;粒度越粗,尾礦品位和回收率越低。綜合考慮,確定后續(xù)試驗(yàn)給礦粒度為-4 mm。

        2.1.1.2 棒介質(zhì)直徑試驗(yàn)

        采用2次粗選,背景磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為0.7 T、1.0 T,沖次均為200 r/min,給礦粒度為-4 mm,棒介質(zhì)對(duì)選別指標(biāo)影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

        由表2可知,隨著棒介質(zhì)直徑的增大,2次粗選精礦累計(jì)TFe品位從36.44%升高至37.56%,而TFe回收率從92.07%降低至84.59%。綜合考慮,確定后續(xù)試驗(yàn)棒介質(zhì)直徑為5 mm。

        2.1.1.3 背景磁感應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)

        采用2次粗選,沖次均為200 r/min,給礦粒度為-4 mm,棒介質(zhì)直徑為5 mm,背景磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)選別指標(biāo)影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

        由表3可知,隨著背景磁感應(yīng)強(qiáng)度的升高,2次粗選精礦累計(jì)TFe品位降低,TFe回收率增大。綜合考慮,確定后續(xù)試驗(yàn)背景磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為0.7 T、1.0 T。

        2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)

        2020年9月中旬,2臺(tái)SLon-3500大顆粒高梯度強(qiáng)磁機(jī)在周油坊鐵礦開(kāi)始安裝,并于10月初正式投入工業(yè)生產(chǎn),棒介質(zhì)盒介質(zhì)直徑為5 mm,沖次均為200 r/min,給礦粒度為-4 mm,背景磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為0.7 T、1.0 T,工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

        由表4可知,工業(yè)試驗(yàn)可獲得與實(shí)驗(yàn)室基本一致的良好選別指標(biāo),說(shuō)明將SLon-3500大顆粒高梯度強(qiáng)磁機(jī)應(yīng)用于周油坊鏡鐵礦石的濕式預(yù)選具有較好的效果。

        2.2 印度某高品質(zhì)赤鐵礦石的應(yīng)用

        印度某鐵礦石屬于高品質(zhì)氧化鐵礦石,主要鐵礦物為赤鐵礦、鏡鐵礦,還含有少量的假象赤鐵礦,礦石嵌布粒度較粗,TFe品位為58%~60%。該廠現(xiàn)有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,僅有碎礦作業(yè)。為了能在沒(méi)有磨選作業(yè)的前提下獲得較高品位的鐵精礦,計(jì)劃采用大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)對(duì)碎至-5 mm物料進(jìn)行預(yù)選。

        2.2.1 實(shí)驗(yàn)室探索試驗(yàn)

        2019年末,在印度當(dāng)?shù)厝∫慌写硇缘牡V樣(粒級(jí)為-5 mm),模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室探索試驗(yàn)。試驗(yàn)采用SLon-500型大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)進(jìn)行1次粗選,礦漿濃度為25%,棒介質(zhì)盒介質(zhì)直徑為6 mm,沖次為200 r/min,背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.0 T,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

        由表5可知,SLon-500型大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)1次選別就可以獲得TFe品位62.98%、TFe回收率82.04%的粗精礦。

        2.2.2 工業(yè)試驗(yàn)

        2020年7月底,2臺(tái)SLon-2000型大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)完成安裝,于8月中旬正式投入使用。在給礦粒度為-5 mm,棒介質(zhì)盒介質(zhì)直徑為6 mm,沖次為200 r/min,2次粗選背景磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為0.8 T、1.1 T的情況下,工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

        由表6可知,2次粗選可獲得TFe品位62.11%、TFe回收率96.37%的綜合粗精礦,指標(biāo)良好;TFe品位26.03%的尾礦的后續(xù)加工工藝研究本文不作介紹。

        3 結(jié) 論

        (1)贛州金環(huán)對(duì)傳統(tǒng)高梯度磁選機(jī)進(jìn)行了多方面的技術(shù)創(chuàng)新,其中大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)作為主要成果之一,通過(guò)獨(dú)特的設(shè)計(jì),滿足了大顆粒物料入選對(duì)磁選機(jī)分選通道的所有要求,實(shí)現(xiàn)了不超過(guò)5 mm大顆粒弱磁性物料的直接預(yù)選,對(duì)提高弱磁性貧礦資源的開(kāi)發(fā)效率和節(jié)能減排具有重要意義。

        (2)安徽周油坊鐵礦采用2臺(tái)SLon-3500型大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)對(duì)-4 mm、TFe品位28.01%的礦石進(jìn)行預(yù)選,2次粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為0.7 T、1.0 T,棒介質(zhì)直徑為5 mm的條件下,獲得了TFe品位35.06%、TFe回收率93.52%的預(yù)選精礦,拋尾產(chǎn)率達(dá)25.29%,大大降低了后續(xù)磨選作業(yè)的壓力。

        (3)印度某高品位赤鐵礦石在給料粒度為-5 mm、TFe品位59.14%的情況下,采用大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)2次粗選,背景磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為0.8 T、1.1 T,棒介質(zhì)直徑為 6 mm,獲得了 TFe品位62.11%、TFe回收率達(dá)96.37%的綜合粗精礦,TFe品位26.03%的尾礦的后續(xù)加工工藝研究本文不作介紹。

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