吳 凡 高 瑤 陶偉偉

（馬鞍山市天工科技股份有限公司）

“貧、細(xì)、雜”是我國金屬礦產(chǎn)資源的共同特點(diǎn)，以鐵礦為例，復(fù)雜難選鐵礦占我國鐵礦資源儲量的20%～25%［1-3］，著名的有山西太鋼袁家村鐵礦（儲量約13 億t），云南惠民鐵礦（儲量約11.4 億t），湖南祁東鐵礦（儲量約3.6 億t）等［4］。該類鐵礦石結(jié)構(gòu)復(fù)雜，礦物嵌布粒度微細(xì)，選礦難度極大。大量的研究結(jié)果表明，無論采用何種選礦工藝流程，充分解離是回收的前提，物料充分解離后，如何有效的選別成為關(guān)鍵，其中細(xì)顆粒物料的分選是難點(diǎn)。

近幾年，隨著我國工業(yè)制造水平的提升，國產(chǎn)化塔磨機(jī)在國內(nèi)鐵礦山中得到廣泛應(yīng)用。塔磨機(jī)能量利用率高、磨礦產(chǎn)品粒度細(xì)，可使嵌布粒度微細(xì)的礦石得到充分解離；但當(dāng)磨礦細(xì)度為20～40 μm 時(shí)，常規(guī)的永磁筒式磁選機(jī)已無法滿足該粒級的分選要求，通常會出現(xiàn)精礦品位和回收率均較低的問題。為此，馬鞍山市天工科技股份有限公司專門針對塔磨機(jī)細(xì)磨后的細(xì)顆粒磁鐵礦自主研發(fā)了T-GCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)，使用該設(shè)備可得到精礦品位和回收率雙高的選別指標(biāo)，且T-GCT 塔磨機(jī)已實(shí)現(xiàn)了系列化、大型化生產(chǎn)，目前已在多個(gè)塔磨機(jī)細(xì)磨現(xiàn)場成功應(yīng)用。

1 塔磨后細(xì)顆粒磁鐵礦的特點(diǎn)及分選要求

1.1 塔磨機(jī)細(xì)磨后細(xì)顆粒磁鐵礦的特點(diǎn)

若礦石本身有用礦物嵌布粒度極細(xì)，則需細(xì)磨才能使有用礦物與脈石礦物解離。隨著塔磨機(jī)的推廣應(yīng)用，越來越多嵌布粒度極細(xì)的鐵礦資源得到開發(fā)利用，細(xì)磨后細(xì)顆粒磁鐵礦的特點(diǎn)如下。

（1）細(xì)顆粒磁鐵礦在磁選機(jī)槽體受礦漿流體的影響大。磁性礦物在槽體內(nèi)受2種力作用，一種是磁場力，它使礦粒被吸向圓筒；另一種是機(jī)械力，包含重力、流體阻力、離心力、摩擦力、顆粒與顆粒之間的吸力和排斥力，以及分選介質(zhì)的流體動力和阻力等，他們阻礙礦粒被吸向圓筒［4］，只有有用礦物受到的磁力大于所受的機(jī)械力之和時(shí)才能被吸附。但當(dāng)物料被研磨至細(xì)顆粒時(shí)，比磁化系數(shù)變小，同樣的磁路結(jié)構(gòu)磁場力隨之降低，其次顆粒越小所受到的流體阻力就越大，導(dǎo)致磁場力小于機(jī)械力，有用礦物流失到尾礦中。

（2）細(xì)粒礦物表面積較大，其表面能顯著增加。在一定的條件下，不同礦物表面間易發(fā)生非選擇性地互相凝結(jié)，單一增強(qiáng)磁場力雖然能將有用礦石吸附，同時(shí)也會將脈石等無用物捕捉，產(chǎn)生夾雜現(xiàn)象，影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）塔磨機(jī)的磨礦產(chǎn)品粒度分布均對選別產(chǎn)生正面影響，但大多的塔磨機(jī)會與旋流器組成閉路磨礦，進(jìn)入磁選機(jī)的礦漿濃度不會太高，尤其是細(xì)顆粒分級旋流器的溢流濃度一般在15%左右，所以分選的礦漿量增大，有用物料受到的礦漿的流體力也隨之增大。

1.2 塔磨機(jī)細(xì)磨后細(xì)顆粒磁鐵礦分選要求

根據(jù)塔磨機(jī)細(xì)磨后細(xì)顆粒物料的特點(diǎn)，細(xì)顆粒磁鐵礦分選不僅需要足夠大的磁場力將已經(jīng)充分解離的磁鐵礦捕捉回來，也要盡可能地提高有用礦物的分選精度。同時(shí)要具備適應(yīng)細(xì)顆粒磁鐵礦生產(chǎn)的能力，包括給料充分均勻、能通過大的礦漿量以及精礦要得到充分的卸礦。

2 T-GCT 細(xì)顆粒高效磁選機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)

礦物在T-GCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)中的分選過程為礦漿經(jīng)給礦箱進(jìn)入磁選機(jī)槽體后，在噴水管噴出水的作用下呈松散狀態(tài)進(jìn)入給礦區(qū)；磁性顆粒在磁場力的作用下被吸附在圓筒的表面，隨圓筒一起向上移動，在移動過程中，由于磁系的極性交替，使得磁性顆粒成鏈地進(jìn)行翻動；在翻動過程中，夾雜在磁性顆粒間的一部分非磁性顆粒被清除出去，磁性顆粒隨圓筒轉(zhuǎn)到磁系邊緣磁場較弱區(qū)域時(shí)，被沖洗水沖進(jìn)磁性產(chǎn)物槽中；非磁性顆粒和磁性很弱的顆粒則隨礦漿流一起通過槽體底板上的孔進(jìn)入非磁性產(chǎn)物管中［5］。T-GCT高效細(xì)顆粒磁選機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1。

3 T-GCT高效磁選機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）增加磁場力。磁場力計(jì)算公式為

式中，F(xiàn)m為比磁力，N/kg；x0為礦粒的比磁化系數(shù)，m3/kg；μ0為空氣中的磁導(dǎo)系數(shù)；H為磁場強(qiáng)度，A/m；gradH為磁場梯度。

由上述公式可知，礦粒在不均勻磁場中所受磁力的大小取決于礦粒本身的磁性與磁場特性這2 個(gè)因素［5］。礦物粒度尺寸越小，比磁化系數(shù)越?。?］。在設(shè)計(jì)過程中，單一增大磁場強(qiáng)度無法達(dá)到最佳效果，要使得磁場強(qiáng)度和磁場梯度同時(shí)增大才能獲得最大的磁場力。故T-GCT 高效磁選機(jī)磁系采用全稀土釹鐵硼磁材，這種磁材剩磁和矯頑力均高于普通鐵氧體磁材，它能夠提供較高的磁場強(qiáng)度。經(jīng)計(jì)算，TGCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)在筒表處的磁場強(qiáng)度約為普通永磁筒式磁選機(jī)磁場強(qiáng)度的1.4 倍，磁場梯度為2.85 倍，磁場力為6.24 倍，對細(xì)粒強(qiáng)磁性礦物的回收效果好［6］。

（2）增強(qiáng)分選精度。礦物顆粒通常分為長軸和短軸方向，強(qiáng)磁性礦物在磁場中時(shí)，長軸方向始終與磁場方向保持一致，強(qiáng)磁性礦物被吸附到筒體上時(shí)，沿物料運(yùn)輸軌跡方向N-S 極性交替。當(dāng)?shù)V粒作多次磁翻滾時(shí)，夾在磁性顆粒中的非磁性顆粒在磁翻滾中就會被拋出，產(chǎn)品品位隨磁翻滾次數(shù)的增加而升高［2］。為此，T-GCT高效細(xì)顆粒磁選機(jī)的磁路分為主分選區(qū)、掃選區(qū)和卸礦區(qū)，在主分選區(qū)保證同樣的場強(qiáng)力時(shí)，將磁系的極數(shù)增多，其磁翻轉(zhuǎn)次數(shù)是普通磁系的2.33 倍。同時(shí)，T-GCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)配套的是半逆流型槽體，在槽體上精礦卸礦前設(shè)置了多道精礦漂洗水裝置。通過漂洗水流使精礦中夾雜的連生體返回主分選區(qū)及掃選區(qū)，這些連生體經(jīng)反復(fù)淘洗，直至被礦漿帶出［7］。半逆流型槽體磁性產(chǎn)品的運(yùn)動方向與給入被選物料流的相對運(yùn)動方向相同，非磁性產(chǎn)品則相反，這種槽體形式的磁選機(jī)獲得的精礦回收率和品位都較高，且可避免由淘洗帶來的跑尾現(xiàn)象。

（3）管式給料。將常規(guī)的給礦方式改成管式給礦箱給料，在給礦管長度方向上均勻開孔，同時(shí)在箱體里增加溢流裝置，強(qiáng)制均勻給料，從而使得礦漿能在長度方向上均勻地與筒體接觸，避免出現(xiàn)由于給料不均勻而導(dǎo)致的跑尾現(xiàn)象。

（4）復(fù)合式的卸礦裝置。常規(guī)磁選機(jī)卸礦通常利用沖水卸礦，但當(dāng)細(xì)顆粒吸附到筒體上時(shí)，由于物料細(xì)、表面積大、吸附在筒體上的能力強(qiáng)，容易出現(xiàn)卸礦不充分的問題。當(dāng)出現(xiàn)卸礦不充分時(shí)，就會產(chǎn)生磁屏蔽，從而影響有用礦物的回收。為此，T-GCT細(xì)顆粒磁選機(jī)的復(fù)合式卸礦在傳統(tǒng)的沖水卸礦上增加了一道刮板卸礦，保證精礦的充分卸料。

4 T-GCT高效細(xì)顆粒磁選機(jī)工業(yè)應(yīng)用實(shí)例

4.1 攀枝花某選礦廠應(yīng)用實(shí)例

攀枝花某選礦廠處理的鐵礦石主要為釩鈦磁鐵礦，采用粗精礦閉路再磨工藝，水力旋流器和高頻篩組合分級形成閉路磨礦，篩下物料為再磨最終產(chǎn)品，通過T-GCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)精選，工藝流程見圖2。選廠初期采用常規(guī)CTB1230 半逆流磁選機(jī)和TGCT高效細(xì)顆粒磁選機(jī)進(jìn)行工業(yè)對比試驗(yàn)，工業(yè)試驗(yàn)均以保證精礦品位為前提，調(diào)整2種設(shè)備適宜的參數(shù)值，包括處理量、礦漿濃度以及槽體工作間隙。

在保證精礦品位的前提下，常規(guī)CTB1230 半逆流磁選機(jī)適宜的給礦量為28～32 t/h，給礦濃度為18%～22%，槽體間隙為80 mm；T-GCT1230 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)適宜的給礦量為40～45 t/h，給礦濃度18%～22%，槽體間隙75 mm，跟蹤考查試驗(yàn)為期5 d，試驗(yàn)結(jié)果見表1、表2。

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由表1、表2 可知，選礦廠塔磨后磁鐵礦經(jīng)精選，采用CTB1230 半逆流磁選機(jī)獲得的精礦鐵品位達(dá)57.03%，比原礦鐵品位提高了1.82 個(gè)百分點(diǎn)，尾礦鐵品位16.78%，鐵回收率98.41%；采用T-GCT1230 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)，獲得的精礦鐵品位達(dá)57.11%，比原礦鐵品位提高了2.65 個(gè)百分點(diǎn)，尾礦鐵品位17.56%，鐵回收率97.84%。綜上所述，在保證精礦品位基本相同的情況下，T-GCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)處理量約為常規(guī)磁選機(jī)的2倍，精礦品位提幅度約為常規(guī)磁選機(jī)的1.5 倍，2 種磁選機(jī)獲得的尾礦品位基本相當(dāng)；說明T-GCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)適用于細(xì)顆粒磁鐵礦礦漿量大的要求，且可達(dá)到精礦品位和回收率雙高的效果。

4.2 湖南某選礦廠應(yīng)用實(shí)例

湖南某選礦廠處理的鐵礦石為磁鐵礦和赤鐵礦的混合礦，為了使赤鐵礦得到充分的利用，現(xiàn)場采用磁鐵礦和赤鐵礦混礦銷售的模式，故對磁鐵礦最終精礦品位要求較高。磨選車間采用三段磨礦—磁選工藝，第三段磨礦采用馬鞍山市天工科技股份有限公司生產(chǎn)的2 臺TGTM630 塔磨機(jī)（單臺裝機(jī)功率630 kW），經(jīng)磨礦后的細(xì)粒磁鐵礦經(jīng)三段T-GCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)精選；三段精選尾礦濃縮后給入電磁高梯度磁選機(jī)進(jìn)行赤鐵礦強(qiáng)磁掃選，掃選精礦給入離心選礦機(jī)進(jìn)行重選，尾礦經(jīng)1 粗1 精選別后，得到的中礦產(chǎn)品與高效細(xì)顆粒磁選機(jī)獲得的精礦合并形成混合精礦，其工藝流程見圖3，現(xiàn)場生產(chǎn)指標(biāo)見表3。

由表3 可知，塔磨細(xì)磨的平均細(xì)度可達(dá)-0.045 mm98.6%，三段高效精選的磁選精礦平均鐵品位65.22%，磁選尾礦鐵品位0.77%，磁選尾礦為三段高效精選綜合尾礦，最終混合精礦平均鐵品位62.15%，達(dá)到銷售要求；說明使用T-GCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)能獲得高品位的鐵精礦，亦能降低尾礦磁性物含量，達(dá)到了精礦品位和回收率雙高的效果。

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5 結(jié) 論

（1）T-GCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)采用全稀土釹鐵硼磁材磁系，其具有較高的磁場強(qiáng)力，可對細(xì)顆粒有用礦物進(jìn)行高效捕捉，保證磁性物的高回收率。

（2）T-GCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)合理的磁路設(shè)計(jì)，其磁翻轉(zhuǎn)次數(shù)是普通磁系的2.33 倍，配套的半逆流槽體增設(shè)了多道精礦漂洗水裝置，可確保選別精礦的品位。

（3）工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，T-GCT 高效細(xì)顆粒磁選機(jī)可應(yīng)用于塔磨機(jī)細(xì)磨后的分選，并能達(dá)到精礦品位和回收率雙高的效果。