一种新型磁选机的研制及半工业试验研究

一种新型磁选机的研制及半工业试验研究攀钢集团矿业公司设计研究院张田摘要根据软磁材料在磁场中具有吸收附近磁力线从而改变磁场分布的物理性质，结合半逆流型底箱结构的优化，研制了一种可使磁性矿物产生物理分带的磁选机并完成了半工业试验研究，证明用于选别攀枝花钒钛磁铁矿时比传统磁选机具有明显的优越性。关键词磁选机软磁材料分带优化1概述攀钢(集团)矿业公司密地选矿厂采用三段开路破碎，一段闭路磨矿，单一磁选选别的工艺流程，所用磁选设备为传统的湿式半逆流永磁滚筒式磁选机。该设备采用非均匀磁系，其磁极的极性呈交替排列，使得选别过程中所吸附的磁性矿粒在随筒体运动过程中产生翻滚现象，这是有利于提高磁选精矿品位的措施。但是由于攀枝花钒钛磁铁矿具有剩磁大、矫顽力高等独特的矿石性质，使得在磁选过程中机械夹杂和磁包裹现象仍然比较严重，经工艺矿物学鉴定，其磁选过滤精矿中仍然含有5%～8%的脉石，其中60%以上是以单体形式存在的，这是影响精矿品位的重要原因，然而由于传统筒式磁选机具有经营费用低，运行稳定可靠等适合现场生产的优点，因此在磁选选矿厂仍然占据着不可替代的地位。针对攀枝花钒钛磁铁矿独特的矿石性质，结合密地选矿厂磁选生产的实际，借鉴国内有关研究单位对传统磁选机改造所取得的经验和成果，研制出一种新型磁选机试验样机，规格为φ750mm×1800mm。该磁选机仍然沿用半逆流型底箱滚筒式结构，但在磁滚筒上应用了磁性分带技术，同时对半逆流型底箱进行了高效化改造，使所制成的新型磁选机在结构上更趋合理。工业试验表明将其用作精选作业时，在一次性抛弃合格尾矿的前提下其磁选精矿品位比所对照的传统磁选机提高了0.33个百分点，能够有效地排除磁选精矿中夹杂的单体脉石，同时又保持了传统磁选机工作稳定可靠的优点，显示了明显的优越性。2新型磁选机的工作原理我们知道，软磁性材料在磁场中具有吸收附近磁力线的物理性质，因此在磁选机滚筒表面按一定间距排列起软磁材料——冷轧硅钢片后，由于硅钢片吸收了附近的磁力线，使其边缘场强要比中心高得多，这样就可在不降低或少降低场强的前提下使滚筒表面的磁场分布规律发生变化，磁性矿粒在磁滚筒表面的吸附形式也相应发生了变化，产生了磁性分带的现象(如图1)，这样就增加了矿粒和磁选机底箱水的接触面积，底箱水的分散冲洗作用大大加强，使得所吸附矿粒在随磁场的翻滚过程中更有利于排除夹杂在其中的单体脉石，达到了提高磁选精矿品位的目的。图1滚筒表面的磁性分带现象此外，在新型磁选机半逆流型底箱的设计上，还采用了以下几项新颖的设计以达到提高磁选精矿品位，保证作业回收率的目的：(1)不等距底箱间隙底箱间隙的大小对磁选机的各项生产技术指标具有较大的影响，一般说来，在一定范围内底箱间隙越大，磁选精矿品位越高，尾矿品位也越高，回收率越低，反之亦然。在新型磁选机半逆流型底箱的设计上，根据其精选区和扫选区的不同作用，采用了不等距底箱间隙的设计，使其精选区的底箱间隙大于扫选区的底箱间隙，与传统的等间隙半逆流型底箱比较起来，既可以提高磁选精矿品位，又可以限制尾矿品位，保证作业回收率。(2)漂洗水根据国内有关磁选机改造的研究成果，在磁选机精选区加漂洗水对已吸附在滚筒上的精矿进行反复冲洗，是有利于提高磁选精矿品位的，因此，在新型磁选机底箱上也采用了漂洗水装置。鉴于以前曾经做过的磁选机上加精矿漂洗水的研究大都是在试验室中进行的，由于管路易堵塞，喷水不均匀等种种原因的影响，还没有真正在实际生产中得到应用，因此在新型磁选机的研制过程中，采用了一种新颖的加水方式，即将漂洗水管放在矿浆液面以上将水射入底箱中的矿浆中，经矿浆反射，对滚筒上已吸附的精矿进行漂洗。由于矿浆缓冲了水的冲击力，这样产生的漂洗，有效地防止了管路堵塞现象的发生。(3)阻流条在磁选机半逆流底箱的扫选区加上阻流条，使选别过程中扫选区的矿浆产生翻动作用，减缓了矿浆的流速，其中未被吸上的磁性矿物有更多的机会吸在滚筒上，这对降低尾矿品位，保证作业回收率是有一定作用的。新型磁选机工作原理示意图如图2所示。图2新型磁选机工作原理示意图3新型磁选机半工业试验研究3.1设备配置在密地选矿厂目前已淘汰闲置的φ750mm×1800mm半逆流筒式磁选机的基础上进行改造，制成新型磁选机试验用样机，改造前后其滚筒表面平均场强分别为95.97kA/m和95.65kA/m，说明在滚筒表面间隔排列硅钢片不会大幅降低磁选机场强。新型磁选机半工业试验安排在攀钢矿业公司密地选矿厂磁选车间进行，该车间共有16个磨选系统，经过多年改造，除13号系统以外，其余系统都采用了φ1050mm系列磁选机，只有一粗一精二段各用1台磁选机进行选别。13号系统仍沿用φ750mm系列磁选机，采用一粗一精一扫的选别流程，其中粗、精选采用φ750mm×1800mm半逆流型磁选机各3台，扫选采用的是2台φ750mm×1800mm逆流型磁选机。为了方便对比，而且考虑到有扫选作业用以控制尾矿品位，因此将新型磁选机安装到13号系统，用于第一组的精选作业，与第三组精选作业的传统磁选机进行对比考察。为了使新型磁选机与对照的传统磁选机具有可比性，我们将13号系统第一、三组的粗、精选磁选机都进行了全面检查，按规程将用于第三组精选的传统磁选机操作参数调到规定范围，同时通过调节粗选磁选机，使第一、三组的粗精矿即精选磁选机的给矿品位及矿量相差不大。3.2原矿性质试验期间，密地选矿厂13号系统入选原矿即分级溢流的特性如表1、表2所示表1粒度及金属分布率粒级(mm)含量(%)品位(TFe%)金属分布率(%)0.452.6711.731.010.287.2918.354.330.189.5627.178.400.1544.0231.324.080.12512.4234.9514.050.16.4435.597.410.0744.2834.884.82-0.07453.3232.4155.89合计100.0030.91100.0表2工艺矿物学特性重量含量(%)单体解离度(%)钛磁铁矿钛铁矿硫化物脉石钛磁铁矿钛铁矿硫化物脉石总量单体量45.046.021.7447.2042.5089.6087.6180.0090.04由表可见，试验期间分级溢流中-200目含量为53.32%，品位为TFe30.91%，粒度组成粗细不均，但目的矿物钛磁铁矿的单体解离度较高，近90%，属正常的波动范围，是后续选别较为合适的物料。3.3条件试验将新型磁选机安装完成后，进行了底箱间隙、磁偏角、底箱水及漂洗水四个条件的条件试验，由于本次半工业试验重在对比，且现场磁选机给矿量不易调整和测定，因此未做给矿量条件试验，只保证球磨分级系统按正常状态运转即可。通过试验，确定了新型磁选机用于精选作业时的最佳操作参数，即底箱间隙60mm，磁偏角15°，底箱水18m3/h，漂洗水12m3/h，此时磁选机的给矿量约为13.5～14t/h。3.472h连续对比试验条件试验结束后，新型磁选机与传统磁选机进行了连续72h的对比试验考察，在试验期间，13号系统的球磨台时处理量为85.54t/h，分级溢流中-200目含量为53.32%，处于正常工作状态。试验结果如表3所示。由表3可见，新型磁选机用于精选作业时，其精选精矿品位可达51.69%，精选尾矿品位为15.29%，作业回收率为97.40%，作业产率为91.73%，在处理量相差不多的前提下，与对照的传统磁选机相比，可提高精矿品位0.33个百分点，同时尾矿品位也提高0.42个百分点，作业回收率下降0.31个百分点，作业产率下降0.78个百分点。表372h连续对比试验结果给矿量(t/h)粗精TFe(%)精精TFe(%)精尾TFe(%)作业回收率(%)作业产率(%)新型磁选机13.7548.6851.6915.2997.4091.73传统磁选机13.6048.6251.3614.8797.7192.51差0.150.060.330.42-0.31-0.783.5磁选产品检测为了科学评价新型磁选机的选别效果，进一步了解其对攀枝花钒钛磁铁矿的选别性能，对72h连续对比试验期间所取的样品进行了粒度检测和工艺矿物学鉴定，鉴定结果如下：(1)粒度检测新型磁选机和传统磁选机对粗精矿的各粒级TFe回收情况大致相同，对+0.45mm粗粒级的TFe回收率较低，皆小于90%，而对-0.28mm的中细粒级的TFe回收率则较高，都在96%以上，相比较而言，新型磁选机对-0.074mm细粒级的回收率为96.77%，略小于传统磁选机的97.71%。(2)工艺矿物学鉴定磁选作业各产品的工艺矿物学鉴定结果如表4所示。新型磁选机所选精矿中目的矿物钛磁铁矿含量为82.95%，比传统磁选机所选精矿的82.48%要高，而其中脉石含量为12.55%，比传统磁选机的13.34%要低，这是新型磁选机所选精矿品位较高的原因。新型磁选机所选精矿中脉石单体解离度为28.30%，单体含量为3.55%，比传统磁选机的39.70%和5.3%都要低，其中单体含量下降幅度达33%，说明新型磁选机较传统磁选机更有利于清除磁选精矿中的脉石特别是单体脉石，提高精矿品位。新型磁选机和对照的传统磁选机所排除的尾矿中矿物组成以钛铁矿、脉石为主，并以单体为主，单体解离度较高，钛磁铁矿含量少，细粒单体居多。新型磁选机所排除的尾矿中有用矿物钛磁铁矿含量略小于对照的传统磁选机，但其无用矿物钛铁矿含量要比传统磁选机高得多，这属于合理损失，也是新型磁选机所排除尾矿品位较高、回收率有所下降的原因。表4工艺矿物学鉴定结果样名重量含量(%)单体解离度(%)钛磁铁矿钛铁矿硫化物脉石钛磁铁矿钛铁矿硫化物脉石总量单体量传统磁选机粗精80.411.172.2116.217.7789.8864.2982.2847.93精精82.481.902.2813.345.3088.1849.2188.1039.70精尾5.478.491.3584.6978.1177.8697.2894.2892.23新型磁选机粗精80.521.982.3815.127.1787.8820.5985.1947.44精精82.951.842.6612.553.5588.3280.3074.7428.30精尾5.2716.531.6976.5168.8373.3889.1666.6789.96过滤精矿84.822.630.9311.622.5793.4754.8885.8622.16总尾矿6.0511.931.0081.0277.0698.6691.30100.0095.114结论通过新型磁选机的研制及其在密地选矿厂进行的半工业试验研究，我们可以得出以下几点结论：(1)在φ750mm×1800mm新型磁选机磁滚筒表面粘上条带状软磁性材料——硅钢片，是可以在不降低筒体表面场强的前提下改变其分布规律，从而使磁性矿粒呈条带状吸附，达到有效清除杂质，提高磁选精矿品位的目的的。同时，在其半逆流型底箱的优化设计上，采用不等距底箱间隙，扫选区加阻流条，精选区加漂洗水装置等措施也是效果显著的，初步达到了抛弃合格尾矿，提高磁选精矿品位的预期目的；(2)通过72h连续对比试验，用于精选作业时与对照的传统磁选机相比，新型磁选机可提高磁选精矿品位0.33个百分点，同时可一次性抛弃合格尾矿；(3)通过工艺矿物学鉴定，新型磁选机较传统磁选机更有利于清除磁选精矿中的脉石特别是单体脉石矿物，提高精矿品位；(4)生产考察表明，新型磁选机结构合理，运行稳定，操作方便，对现场生产具有较强的适应性。